城市绿地缓解大气微塑料污染：基于地衣生物监测的证据

推荐：本研究通过移植地衣Evernia prunastri，对比分析了意大利比萨市停车场与城市公园的大气微塑料(MPs)污染特征，发现绿地可显著降低MPs沉积量（停车场16 MPs/g dw vs. 公园7 MPs/g dw），证实植被对PET（聚乙烯对苯二甲酸酯）等聚合物的大气沉降具有缓冲作用，为城市生态健康评估提供了新型生物监测方案。

　　

随着全球塑料产量激增，微塑料（Microplastics, MPs）污染已成为威胁生态系统和人类健康的重要环境问题。这些粒径小于5 mm的塑料颗粒可通过大气长距离传输，甚至到达偏远地区。更令人担忧的是，城市居民可能通过呼吸直接吸入大气中的MPs，已有研究表明这可能导致肺部炎症、DNA损伤等健康风险。然而，当前对大气MPs的监测仍面临技术瓶颈——传统方法依赖复杂设备且采样范围有限。与此同时，城市绿地能否像过滤其他污染物一样缓解MPs污染，仍缺乏实证证据。

针对这一科学问题，意大利比萨大学（University of Pisa）的研究团队创新性地利用地衣Evernia prunastri的生物监测能力，开展了一项具有时空对比意义的研究。他们选择这种枝状地衣作为"天然空气过滤器"，因其独特的形态学特征：无蜡质角质层，整个表面都能高效截留颗粒物。研究团队设计了巧妙的实验方案——将来自托斯卡纳乡村的清洁地衣移植到比萨市18个监测点（9个停车场和9个城市公园），通过7周暴露实验结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，首次系统揭示了城市绿地对大气MPs的调控作用。相关成果发表在环境科学领域权威期刊《Environmental Research》上。

研究团队运用了三大关键技术：1）地衣移植生物监测法，通过对比暴露前后样本的MPs积累量计算沉积速率（MPs/m²/d）；2）湿式过氧化氢消化结合显微计数，依据五项视觉标准（如光泽度、均质性）区分纤维、碎片和轮胎磨损颗粒(TWPs)；3）ATR-FTIR光谱鉴定聚合物组成，并借助Open Specy开源数据库进行比对验证。质量控制方面，实验全程设置空气空白对照和加标回收实验（回收率达85%），同时通过叶绿素a荧光参数（F_V/F_M）监测地衣活性，确保数据可靠性。

研究结果呈现出清晰的污染梯度：

1. 数量与沉积速率：停车场MPs浓度（16.3±4.1 MPs/g dw）是城市公园（7.0±1.1 MPs/g dw）的2.3倍，乡村地区仅2.2±0.4 MPs/g dw。换算成日沉积量，停车场最高达143 MPs/m²/d，显著高于公园的44 MPs/m²/d。

2. 形态特征：城市区域MPs以TWPs占比最高（39%），其次是碎片（31%）和纤维（30%）。值得注意的是，停车场中的碎片长度（219±24 μm）显著大于公园（151±18 μm），而TWPs尺寸（101±7 μm）却更短，暗示交通相关颗粒的近距离沉降特性。

3. 聚合物组成：PET在所有位点均占主导（约50%），印证了合成纤维纺织品是重要污染源。次要成分包括聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等，不同位点间聚合物谱相似但含量梯度明显。

4. 地衣活性：叶绿素荧光参数（F_V/F_M≈0.65）显示7周暴露未影响地衣光合活性，证实其短期监测的适用性。

这项研究首次通过生物监测量化了城市绿地对大气MPs的截留效应，其科学价值体现在三方面：方法学上，建立了经济高效的大气MPs监测新范式；理论上，证实植被可通过改变空气动力学特性影响MPs沉降；应用层面，为城市规划提供实证依据——每增加10%的绿地覆盖率可能减少约50%的MPs暴露风险。尤其值得注意的是，研究揭示的PET主导现象直指纺织品消费的潜在环境代价，而TWPs的高占比则警示交通污染治理的紧迫性。

尽管地衣的长期耐受性仍需观察，但这项研究无疑为理解"城市塑料圈"提供了新视角。未来研究可结合气象参数和粒径分级，进一步解析MPs的大气传输机制，而地衣生物监测法有望成为全球MPs污染评估的标准化工具。正如作者所言："当一片地衣能告诉我们呼吸的空气质量时，或许人类该重新审视与塑料的共生关系。"