大气中微塑料沉积的地域性和气候性差异：一项在伊朗全国范围进行的研究

《Environmental Technology & Innovation》：Regional and climatic variations in atmospheric microplastic deposition: A study throughout Iran

微塑料干沉积研究显示伊朗九城日均沉积量5.2-112.9 MP/m2/h，纤维为主（>70%），与风速（r=-0.68）及PM2.5、PM10、粉尘等颗粒物浓度呈显著负相关，但城市人口和气候无直接影响。

　　### 微塑料在大气中的沉积及其与气象和空气质量的关联

随着全球对微塑料（Microplastics, MPs）污染的关注日益增加，大气环境被逐渐认识到是微塑料的重要储存库和次级来源。微塑料不仅影响生态系统，还可能通过空气传播对人类健康构成威胁。由于其独特的物理和化学性质，微塑料能够长时间悬浮在空气中，并通过大气环流进行远距离传输。因此，理解微塑料在不同区域和气候条件下的分布特征及其影响因素，对于评估其生态和健康风险至关重要。

本研究聚焦于伊朗的九个城市，这些城市具有不同的地理位置、人口规模和气候条件。通过在干燥条件下进行为期七天的连续采样，研究团队旨在量化微塑料的干沉积速率，并探讨其与气象条件和空气质量参数之间的关系。研究发现，微塑料的沉积量在不同城市之间存在显著差异，且这些差异并非单纯由气候或人口数量决定。在城市尺度上，微塑料沉积与多种气象和空气质量参数之间既存在正相关，也存在负相关，表明微塑料的分布受到多种因素的综合影响。

#### 微塑料的沉积特征

研究结果表明，微塑料的沉积主要由纤维组成，其来源和形态多样，包括不同聚合物类型（如聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯和尼龙）。纤维在所有微塑料中占比最高，约为70%，而薄膜和球状物各占约13%，碎片则占约4%。从尺寸来看，最细的微塑料（长度小于100微米）和最大的微塑料（长度大于1000微米）是沉积的主要组成部分，分别占比约32%和25%。相比之下，500至1000微米之间的微塑料数量较少，仅占约10%。这种尺寸分布表明，微塑料在大气中的行为可能受到其物理特性（如密度、表面结构和形态）的显著影响。

在九个城市中，微塑料的沉积速率范围较大，从每平方米每小时不到5个颗粒到超过100个颗粒不等。总体来看，Babol市的沉积速率最高，达到112.9 ± 27 MP m?2 h?1，而Bushehr市的沉积速率最低，仅为5.2 ± 1.9 MP m?2 h?1。这些数据表明，尽管城市间存在一定的共性，但微塑料的沉积情况在不同地区表现出显著的异质性。值得注意的是，微塑料的沉积速率与城市人口或人口密度之间没有明显的相关性，这表明微塑料的来源可能不仅仅局限于城市人口活动，而是涉及更复杂的环境因素。

#### 微塑料与气象条件和空气质量的关系

研究还发现，微塑料的沉积与气象条件和空气质量参数之间存在复杂的相互作用。总体来看，微塑料的沉积速率与风速呈显著负相关，这可能是因为风速的增加会促进微塑料的再悬浮和扩散，从而减少其在地面的沉积。此外，沉积速率与空气中的悬浮颗粒物（如PM2.5、PM10和粉尘）也存在显著的负相关，进一步支持了风速对微塑料沉积的影响。然而，微塑料的沉积与温度和湿度之间没有显著的正相关或负相关，这可能是因为这些参数对微塑料的行为影响相对较小，或者微塑料的沉积更多受到其他因素的调控。

在不同城市中，微塑料的沉积与空气质量参数之间的关系也表现出一定的差异。例如，在Zanjan和Sarakhs市，微塑料沉积与多种空气质量参数（如PM2.5、PM10、粉尘和CO）之间存在显著的正负相关，而在Bushehr市，这种相关性则较为有限。这种现象可能与各城市的地理位置、工业活动、交通流量以及自然环境条件有关。例如，Zanjan和Sarakhs市可能具有较高的微塑料来源，如工业排放或农业活动，而Bushehr市由于靠近海岸，可能受到海洋来源的微塑料影响较小。

#### 研究方法与质量控制

为了确保研究结果的准确性和可靠性，研究团队采用了统一的采样和分析方法。采样过程中，选择了远离已知微塑料排放源的住宅区域，并使用定制的不锈钢盘进行采样。这些盘的深度范围为7至15厘米，口径为20至70厘米，以确保足够的采样面积和时间。采样期间，盘内部分填充蒸馏水，以帮助微塑料的保留并减少吹散现象。采样完成后，将水样和盘的冲洗液转移到2升玻璃瓶中，并使用不锈钢漏斗进行转移。

在实验室处理过程中，采用了严格的清洁和质量控制措施。所有玻璃器皿在使用前均经过磷酸盐无残留洗涤剂清洗，并用蒸馏水冲洗。随后，器皿在10%硝酸溶液中浸泡24小时，以去除可能的污染物。处理后的样品在清洁室中干燥，并储存在单独的玻璃培养皿中。微塑料的鉴定和计数通过立体数字显微镜和ImageJ软件进行，确保了数据的准确性和可重复性。

#### 研究结果的意义

本研究的发现对理解微塑料在大气中的行为及其影响因素具有重要意义。首先，研究结果表明，尽管城市间存在一定的共性，但微塑料的沉积情况在不同地区表现出显著的异质性。这种异质性可能源于多种因素，包括地理位置、气候条件、人口密度、工业活动和交通流量等。因此，单一的气象或空气质量参数可能不足以准确预测微塑料的沉积情况，需要综合考虑多种因素。

其次，研究发现微塑料的沉积与风速之间存在显著的负相关，这可能是因为风速的增加会促进微塑料的再悬浮和远距离传输。然而，这种关系在不同城市中表现不一致，表明微塑料的沉积还受到其他因素的影响。例如，某些城市可能由于较高的污染源密度或特定的环境条件，导致微塑料的沉积速率与风速之间的关系更为复杂。

此外，研究还揭示了微塑料的沉积与空气质量参数之间的关系。尽管总体上微塑料的沉积与PM2.5、PM10和粉尘等颗粒物浓度呈负相关，但在某些城市中，这种关系并不显著。这可能是因为这些城市中存在其他重要的微塑料来源，或者微塑料的沉积受到多种因素的共同影响。因此，未来的研究需要进一步探讨这些因素之间的相互作用，以更全面地理解微塑料的分布规律。

#### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了重要的区域性数据，但其结果仍存在一定的局限性。首先，研究仅在干燥条件下进行，未考虑降水对微塑料沉积的影响。降水可能通过冲刷作用将微塑料从大气中清除，因此未来的研究应包括不同季节的采样，特别是那些有降水的季节，以全面评估微塑料的时空变化。其次，研究中使用的采样和分析方法可能无法检测到更小尺寸的微塑料（如小于30微米的颗粒），这可能会影响结果的完整性。因此，未来的研究应优先开发能够检测更小尺寸微塑料的分析方法。

最后，研究结果表明，微塑料的沉积与空气质量参数之间的关系复杂且多样，缺乏一个统一的预测指标。这提示我们需要进一步探索微塑料的来源和传输机制，以及其与常规空气污染物之间的相互作用。通过源解析研究，可以更准确地确定微塑料的来源，并评估其对环境和健康的潜在影响。此外，健康研究应关注微塑料与常规空气污染物共同暴露对人类健康的影响，特别是在高污染区域。

综上所述，本研究为理解微塑料在大气中的行为及其影响因素提供了重要的区域性数据，揭示了微塑料沉积与气象条件和空气质量参数之间的复杂关系。然而，为了更全面地评估微塑料的生态和健康风险，未来的研究需要进一步探索其来源、传输机制以及与其他污染物的相互作用。通过长期监测和多学科合作，我们可以更好地应对微塑料污染这一全球性挑战。