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大气微塑料从陆地到海洋的传输效率低下:基于多介质观测的证据
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月25日 来源:Journal of Hazardous Materials 12.2
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本研究通过南海海域与陆地的同步多介质观测,结合大气轨迹模型,首次量化了大气微塑料(AMPs)从陆地到海洋的传输效率仅为1.8%,全球年入海量262.98吨,远低于河流输入。研究颠覆了"大气传输是陆地微塑料入海主要途径"的传统认知,为优先管控河流微塑料(MPs)入海提供了科学依据。
塑料污染已成为全球性环境挑战,每年约有480-1270万吨塑料废弃物从陆地进入海洋。在众多塑料污染物中,尺寸小于5毫米的微塑料(MPs)因其潜在生态风险备受关注。传统观点认为河流是陆地微塑料入海的主要通道,但近年来越来越多研究强调大气传输的作用,特别是对大气微塑料(AMPs)的远距离输送能力。然而,关于AMPs从陆地到海洋的传输效率一直存在巨大争议,不同研究估算结果相差三个数量级(10.02吨/年至100千吨/年),传输效率估值也从1.8%到34%不等。这种巨大差异主要源于研究方法的不统一——不同研究采用的滤膜孔径(0.45-100μm)、采样方法和分析标准存在显著差异,导致数据可比性差。
为破解这一难题,中国科学院南海海洋研究所(South China Sea Institute of Oceanology)的研究团队开展了一项系统性研究。他们采用统一方法在南海沿岸五市(北海、广州、厦门、三亚和永兴岛)进行全年同步采样,结合大气轨迹模型,首次准确量化了AMPs的陆地-海洋传输效率。相关成果发表在环境科学顶级期刊《Journal of Hazardous Materials》上。
研究采用三大关键技术:1) 多城市同步大气沉降采样(每月采集干湿沉降样品);2) 显微傅里叶变换红外光谱(μ-FTIR)进行聚合物鉴定;3) HYSPLIT大气轨迹模型追踪气团运动路径。所有样品均通过10μm滤膜收集,确保数据可比性。
【AMP abundance in the SCS region】
观测显示南海区域AMPs普遍存在,沉降通量介于4.11-109.34 items/m2/d。广州的AMP沉降通量最高(65.94±7.53 items/m2/d),显著高于其他城市(p<0.05)。纤维状AMP占比达82.7%,主要聚合物为聚酯(PET)和聚乙烯(PE)。值得注意的是,海岛站点永兴岛的AMP特征与陆地站点高度相似,证实了AMPs的远距离输送能力。
【Environmental Implication】
通过建立中国沿海四省(广西、广东、福建和海南)的AMP排放清单,结合观测数据计算出:仅有1.8%的陆地AMP最终进入海洋,全球年入海总量仅为262.98吨,远低于河流输入量。这一发现从根本上改变了我们对陆地MPs入海途径的认知——大气传输并非主要途径,河流输入才是需要优先管控的关键环节。
该研究首次通过标准化、同步化的多介质观测,解决了以往研究因方法差异导致的数据不可比问题。研究建立的"陆地排放-大气传输-海洋沉降"量化模型,为全球MPs循环研究提供了新范式。从管理角度看,研究明确提示:要有效控制海洋MP污染,应当重点加强河流MPs的入海管控,而非过度关注大气途径。这一结论对全球塑料污染治理策略的制定具有重要指导价值。
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