海洋大气微塑料的空间分布与溯源:源-汇动态、采样方法评估及传输模型的不确定性分析

《Eco-Environment & Health》:Spatial distribution and traceability of microplastics in the marine atmospheric environment

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月16日 来源:Eco-Environment & Health 13.4

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  本文系统阐释了海洋大气环境中微塑料(MPs)的源-汇动态过程,其中海洋既作为微塑料的储库,又可通过海盐气溶胶(SSA)的生成充当二次排放源。纤维状微塑料因其特有的空气动力学性质和较低的沉降速度,相较于碎片状颗粒表现出更高的长距离大气传输潜力。研究人员批判性评估

  
本文系统阐释了海洋大气环境中微塑料(MPs)的源-汇动态过程,其中海洋既作为微塑料的储库,又可通过海盐气溶胶(SSA)的生成充当二次排放源。纤维状微塑料因其特有的空气动力学性质和较低的沉降速度,相较于碎片状颗粒表现出更高的长距离大气传输潜力。研究人员批判性评估了主动采样与被动采样方法各自的优势与局限,强调亟需建立标准化的监测方案以确保不同研究之间的可比性。此外,研究人员指出,当前欧拉(Eulerian)和拉格朗日(Lagrangian)溯源模型面临的主要瓶颈在于排放清单的显著不确定性以及微塑料物理参数化方案的不足,这些缺陷限制了全球尺度源汇评估的可靠性。
**1. 引言**

塑料因其成本低廉和耐久性高而被广泛使用,2024年全球塑料产量已达4.309亿吨。然而,塑料固有的抗降解性使其在环境中长期存留并逐渐碎裂为微塑料(MPs)。现有研究表明,大气已成为微塑料大规模传输的重要途径。相较于水体传输,大气传输速度更快、距离更远,使微塑料能够跨越地理屏障到达偏远的高山和极地地区。在海洋环境中,大气微塑料的循环范围从近岸和边缘海延伸至开阔大洋。传统观点认为海洋是陆地来源微塑料的最终汇,但最新研究揭示,海面微层中的微塑料可通过波浪破碎、气泡破裂和海盐气溶胶(SSAs)的生成进入大气,即海洋同时充当微塑料的储库和二次排放源。现场观测证实,边缘海和偏远海洋上空均存在微塑料,且部分海域的大气沉降量可能超过河流输入量。然而,受限于开阔大洋采样的困难,当前对海洋大气微塑料空间分布和来源解析的认识仍十分有限。在全球尺度上,自下而上的模型估算与基于观测的外推结果之间存在数量级的差异,这主要源于排放清单的巨大不确定性以及现有模型对微塑料非规则形态、低密度和大气老化过程等独特物理属性表征能力的不足。本综述系统审视了海洋大气环境中微塑料的源-汇动态,旨在厘清模型结果与现场观测之间失配的主要原因。

**2. 文献检索策略**

研究人员于2026年3月14日在Web of Science核心合集中检索了2016至2026年间发表的英文文献,检索式为TI = (microplastic* OR nanoplastic* OR microfiber* OR plastic particle*) AND (atmospher* OR airborne OR air OR deposition OR transport),共获取1005篇文献。经过去重、标题与摘要筛选后,排除851条记录。在剩余的153篇文章中,进一步剔除与海洋大气微塑料无直接关联的研究,最终保留34篇。通过参考文献列表补充4项研究,本综述共纳入38项研究。为提高透明度,纳入的研究按观测环境进一步分为沿海、边缘海和偏远海洋/开阔大洋三类。需指出的是,该检索策略主要针对文章标题,因此仅通过摘要或关键词索引的相关研究可能未被纳入。

**3. 海洋大气微塑料的采样与分析**

**3.1 微塑料采样**

采样方法的选择是海洋大气微塑料研究中的基本方法学步骤。现有方法大致分为主动采样和被动采样两类。主动采样通过抽取已知体积的空气来测量悬浮微塑料的大气浓度(如items/m3),被动采样则收集沉积到接收表面的颗粒并以沉降通量[如items/(m2·d)]报告。两种方法量化大气微塑料循环中的不同组分,不应视为可直接互换。

**3.1.1 被动采样**

被动采样主要用于量化大气沉降通量,包括干沉降和降水驱动的湿沉降。常用装置包括玻璃漏斗、总沉降收集器、湿沉降专用采样器和不锈钢容器。在海洋大气环境中,该方法尤其有价值,因为它能直接约束微塑料向海面的大气输入,为区域和全球质量平衡评估提供经验基础。被动采样的另一优势在于能够捕获湿沉降——这往往是大气微塑料最主要的去除途径。然而,被动采样也存在固有局限:对小粒径或低密度颗粒的收集效率可能降低,导致细颗粒组分被系统性低估;同时,降水的时间变异性使数据解释变得复杂。

**3.1.2 主动采样**

主动泵吸式采样是一种成熟的大气污染评估技术,近年来被越来越多地用于海洋大气微塑料研究。该方法通过滤膜或不锈钢筛网抽取已知体积的空气,结果通常以单位体积空气的数量或质量浓度表示。主动采样的主要优势在于采样时长和处理空气量可精确控制,从而提高了不同站点和时段数据的可比性,并可以较高时间分辨率(小时至日尺度)解析短期变化。然而,高流量泵需要可靠的电力供应,限制了其在开阔大洋长期自主部署的可行性;船基采样期间平台相关干扰(如排气烟羽和甲板活动)也需严格的质量控制。

**3.1.3 采样策略**

除主动与被动采样器的选择外,采样策略决定了测量的是大气微塑料循环中的哪一环节。研究旨在量化近海面大气浓度、识别传输路径或解析短期空间异质性的,与研究聚焦于海洋表面沉降通量或长期生态负荷的,需采用不同的设计。在海洋环境中,进样口的放置高度尤为关键,它影响测量结果与近海面新生成海洋气溶胶的关联程度,同时也关系到来自船舶结构、甲板操作和船上活动的污染风险。气象条件应被视为采样设计的有机组成部分,风速、湿度、降水模式和气团轨迹均已被证实影响大气微塑料沉降。采样时长需在偏远海域进行策略性调整,因为该区域大气微塑料丰度可能较低。此外,污染控制与采样策略密不可分——野外空白、操作空白以及船上材料的筛查应被整合进采样设计之中。

**3.2 样品前处理**

样品前处理通常包括筛分、有机物消解、密度分离、过滤和空气干燥等步骤。筛分用于去除粗碎屑并按粒级分离颗粒。消解可采用酸、碱、酶和氧化剂去除杂质及其附着物,其中H2O2、Fenton试剂(H2O2/Fe2+)和NaClO是大气微塑料样品最常用的消解试剂。Fenton试剂因能大幅提高有机物分解速率而被广泛推荐,被认为是未来微塑料研究中极具前景的技术。密度分离利用浮力差异将微塑料与密度较高的无机颗粒分离,常用介质包括NaCl(约1.2 g/cm3)、CaCl2(约1.35 g/cm3)、ZnCl2(约1.78 g/cm3)和NaI(约1.6 g/cm3)。过滤通常采用玻璃微纤维滤膜,当气溶胶杂质较少时可省略密度分离和消解步骤以最大限度减少颗粒损失。干燥和储存过程中,烘箱温度不应超过70°C,以防止微塑料表面发生热损伤。

**3.3 微塑料分析**

分析流程通常遵循从物理筛选到化学确认的阶梯式框架。目视检查和光学显微镜用于初步的形态分类(形状、尺寸、颜色)和丰度统计,但其可靠性受限于分辨率——当粒径低于约500 μm时准确识别日趋困难。扫描电子显微镜(SEM)及其与能量色散X射线光谱的联用(SEM-EDX)可提供高分辨率成像和元素组成分析。聚合物组成的准确鉴定依赖光谱技术:傅里叶变换红外光谱(FTIR)被广泛视为微塑料鉴定的基准技术,拉曼光谱因更高的空间分辨率更适合分析20 μm以下的颗粒,但荧光干扰问题可通过表面增强拉曼散射(SERS)和荧光抑制算法加以缓解。热分析和质谱技术——如热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS)、热脱附-GC-MS(TD-GC-MS)和热重-质谱联用(TGA-MS)——虽具有破坏性,但可实现基于质量的定量分析,并能同时识别合成聚合物和有机添加剂。

**4. 海洋大气微塑料的现有认知**

**4.1 悬浮微塑料丰度**

本综述汇总的大气微塑料数浓度平均值横跨约0.0039–60 items/m3,跨度超过四个数量级。沿海城市的大气微塑料浓度普遍高于海洋大气,但即使在近岸区域也存在显著空间异质性——如上海报道的浓度为0–4.18 items/m3(均值1.42 ± 1.42 items/m3),盐城高达23.8 items/m3,而厦门仅为0–0.062 items/m3。海洋区域的大气微塑料浓度普遍较低。南海的报道值范围为0–0.146 items/m3,渤海和黄海为0.0038–0.168 items/m3,西北太平洋为0.0046–0.064 items/m3。大西洋开阔大洋船基观测记录到0.06 items/m3的浓度。海洋区域浓度较低的原因有二:一是海洋区域微塑料直接排放源远少于陆地环境,人类活动强度低;二是海洋上空的气象条件和大尺度海-气环流更有利于微塑料的扩散和稀释。从城市化海岸向开阔大洋,微塑料浓度呈递减趋势。大气作为高效传输介质使颗粒快速扩散和去除,因而浓度虽低但持续存在;水圈则作为微塑料积累的主要储库;沉积物则代表最终的长期汇。

**4.2 沉降微塑料通量**

大气沉降是微塑料向海洋表层输送的重要途径;同时,海洋表层的微塑料也可通过海盐气溶胶生成重新排放到大气中。被动采样在开阔大洋面临技术限制和污染风险,因此多数沉降通量数据来自沿海城市、岛屿站点和极地环境。在分别报告干湿沉降的研究中,降水是大气微塑料的主要去除途径。上海的季节性监测显示雨季湿沉降通量约为干沉降的1.5倍。热带气旋可放大这一差异——台风In-Fa期间和之后,上海混合沉降从1100 items/(m2·d)增至5300 items/(m2·d);宁波沿海三次台风过境期间记录到6291–12722 items/(m2·d)的通量。台风Sinlaku期间南海降雨样品中微塑料的聚合物种类更多、颜色更丰富、粒径更大,表明降水优先从气柱中清除更粗大和更多样的微塑料。大西洋飓风Larry穿过垃圾带并在纽芬兰登陆时,微塑料沉降通量达1.13×105 items/(m2·d)。即便在非风暴条件下湿去除仍占主导——爱尔兰降雨贡献了总大气微塑料沉降的约70%。文献报道的总沉降通量从雅加达的15至624 items/(m2·d),到奥克兰的4885 items/(m2·d)和马来西亚登嘉楼的5476 items/(m2·d),差距达数个数量级。

**4.3 物理表征:形状、尺寸与颜色**

**4.3.1 形状**

环境微塑料呈现纤维、碎片、薄膜、泡沫、颗粒和微珠等多种形态。纤维状颗粒在沿海和开阔大洋的海洋大气样品中均占主导地位。其高长径比和低沉降速度使纤维能长时间悬浮,显著增强了长距离大气传输潜力;纺织品和渔具的持续脱落在全球范围内提供了广泛而持久的纤维排放途径。相比之下,其他形态颗粒的相对贡献呈现显著区域差异。太平洋上空的形状组合比其它大洋更加多样化,部分归因于东亚和东南亚作为塑料污染热点地区,密集的人口和多样的工业活动产生了广泛的微塑料来源,而东亚冬季风等季节性天气模式有效地将这些颗粒从陆地输送到开阔大洋。颗粒形态直接影响微塑料的环境归趋和传输——平面薄膜具有比等效碎片更高的表面积质量比,因而更易风蚀传输——但形态在大气动力学中的精确作用仍待深入研究。

**4.3.2 尺寸**

粒径是决定微塑料环境归趋及其与生物相互作用的主导因素。大气微塑料通常比水环境和沉积物中的粒径显著更小。在欧洲和北极积雪中,80%的检出微塑料粒径≤25 μm,98%小于100 μm。南海非纤维状颗粒粒径范围为19.45–181.08 μm(均值77.37 ± 50.79 μm),而纤维长度范围为154.82–948.69 μm(均值510.12 ± 282.84 μm)。从北半球到南极的断面研究中,纤维平均长度为1004.80 ± 823.50 μm,其他形态颗粒均值仅为166.20 ± 88.60 μm。这些发现一致表明,大气纤维普遍比碎片尺寸更大,且微塑料丰度随粒径增大而总体降低。若干海洋大气研究中的粒径分布符合特定数学分布(如对数正态分布),凸显了粒径作为理解大气传输动力学关键参数的重要性。

**4.3.3 颜色**

大气微塑料呈现广泛色谱,包括红、橙、黄、棕、白、灰、蓝、绿等。特定颜色常与特定聚合物组成相关——透明和半透明颗粒多为聚丙烯(PP),白色颗粒通常为聚乙烯(PE)。但目视识别存在显著检测偏倚:鲜艳色彩在滤膜背景上易于识别,而深色、白色和透明颗粒常因视觉对比度不足而被低估。此外,环境紫外风化和化学样品前处理可能导致颜色褪色或变化,因此颜色分布应谨慎解读。尽管如此,报告颜色在生态学上仍有意义——海洋生物常优先摄食与其天然猎物视觉相似的塑料。海洋大气微塑料研究中最常检出的颜色为蓝色、透明和红色,其中透明聚合物广泛用于包装、地膜和购物袋,蓝色塑料常与渔船渔具(如渔网和绳索)相关联。

**4.4 组分**

化学组成是塑料污染鉴定和分类的最基本标准。在已检出的聚合物类型中,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA)是海洋大气微塑料中最常报道的组分。五大洋的大气微塑料聚合物组成既有广泛一致性又存在区域差异——PP、PS和PE等密度接近或低于海水的常见消费品塑料在所有大洋中均占较高比例,这与全球塑料产量中PE和PP合计占比过半的格局高度吻合,表明陆源废弃物可能是海洋微塑料的主要来源。太平洋大气微塑料表现出最大的组成复杂性和多样性,除PE、PP和PET外,PA、PS和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)比例也较高。大西洋则以PE、PP和PET为主导。印度洋以PP、PA和聚酯(PES)为主。北极和南大洋偏远生态系统的微塑料浓度相对较低,其污染主要通过大气沉降和洋流长距离传输而来。

**5. 影响海洋大气微塑料传输与沉降的因素**

**5.1 气象因素**

**5.1.1 风**

风是大气微塑料传输的主要驱动力,主导着多空间尺度的颗粒扩散。大气边界层内的湍流进一步调节微塑料的垂直混合和水平扩散。研究表明微塑料可随大气环流传输数千公里。在海洋环境中,气泡碎裂是微塑料从海面进入大气的主要机制——海-气界面处,微塑料嵌入海面微层的凝胶状基质中,强风促进波浪破碎和气泡破裂,促使海洋微塑料喷射进入大气,维持海-气界面的持续交换循环。粒径是海盐气溶胶化过程中的关键因素:Yang等人的研究发现亚2 μm聚苯乙烯颗粒的富集因子(EF)极高,而Catarino等人使用miniMART系统报告的富集因子较低,这种差异可能反映实验设计和富集定义方式的不同。但两项研究均支持较小微塑料比较大微塑料更易气溶胶化的观点。

**5.1.2 降水**

降水驱动大气微塑料的湿去除,沉降通量受降雨强度和频率调控。降雨事件显著增加城市和沿海区域的微塑料沉降,当降雨强度超过12 mm/h时沉降通量呈指数增长。在法国比利牛斯山偏远地区,微塑料沉降通量虽与降雨强度和持续时长正相关,但与降雨持续性负相关,表明微塑料沉降主要受降水事件的频率和强度支配而非大气停留时间。沿海高降雨城市中湿沉降去除大气微塑料的效率高于干沉降。大多数大气微塑料在降雨初期即被去除,导致大气浓度的快速下降,这一现象被称为"首次冲刷效应"(first-flush effect)。区域气候模式显著影响湿沉降的相对重要性——爱尔兰温带海洋性气候中湿沉降占总大气微塑料沉降约70%,而伊朗干旱的设拉子地区湿沉降仅占5%。

**5.1.3 温度与湿度**

高相对湿度是海洋边界层的典型特征,对大气微塑料的归趋起着核心控制作用。由于海盐气溶胶具有强烈的吸湿性,其与微塑料之间的相互作用显著增强。两种主导物理机制被提出:微塑料可能充当水汽的凝结核或与潮解盐颗粒融合。这种聚集促进吸湿增长,从而增加粒径和质量,进而显著增强干重力沉降和湿沉降的去除速率。这一机制贡献了海洋上空大气清除过程的重要部分,解释了开阔海域观测到的微塑料浓度持续低于沿海环境的现象。此外,高湿度被证实可延缓传输过程中的光氧化碎裂,有利于较大颗粒的沉积而非次生微塑料的形成。在海洋雾等饱和条件下,微塑料通过云内过程被有效捕获,导致显著的局部沉降通量。

**5.2 微塑料特性**

微塑料的物理化学性质显著影响其大气行为,包括迁移效率和沉降速度。粒径是主要决定因素——较小微塑料(如<10 μm)因重力沉降减弱和对湍流弥散的敏感性增加而具有更长的大气停留时间;较大微塑料(>100 μm)则倾向于在污染源附近通过干沉降快速沉降。纤维状微塑料的高长径比降低了沉降速度并促进了风驱扩散。聚合物密度进一步支配颗粒的大气沉降行为:低密度聚合物如PE和PP更易长距离大气传输,而高密度聚合物如PET倾向于在排放源附近沉降。此外,表面化学性质和风化过程(如光氧化)可改变微塑料的疏水性和电荷特性,进而影响其与其他气溶胶的聚集及后续沉降行为——经老化处理的微塑料可能变得更加亲水,从而增强其对湿沉降的吸附能力。

**5.3 环境与地理因素**

环境与地理条件对海洋大气微塑料的传输与沉降施加着强烈影响。高度城市化的海岸线因强烈的本地人为活动而呈现较高的微塑料沉降量,而开阔大洋区域浓度通常显著较低,形成了近岸污染远高于远洋的清晰格局。山脉可阻挡空气运动,导致微塑料在高海拔地区积累。海洋通过波浪作用和气泡破裂对大气微塑料污染做出贡献,其向大气中释放微塑料的量因地点和海况而异。此外,垂直混合受海洋大气边界层(MABL)高度的调控:在浅边界层条件下,可供扩散的体积受限,微塑料被局限于近海面导致局地浓度升高;而在深厚边界层条件下,垂直扩散增强,有效稀释了大气微塑料负荷。

**6. 海洋大气微塑料的溯源模型**

**6.1 模型原理与分类**

数值模拟是阐明大气传输在全球塑料循环中关键作用的重要工具,主要基于欧拉(Eulerian)和拉格朗日(Lagrangian)两种框架。欧拉模型在固定网格单元内计算微塑料质量或数浓度随时间的演变,通过求解大气平流-扩散方程实现大尺度源贡献的定量评估。该方程纳入风平流、湍流扩散、源排放以及干湿沉降去除等关键物理过程。干沉降速度(Vd)取决于粒径、密度、形状和表面特性,通常通过阻力模型估算;湿沉降需对清除效率进行参数化,该效率取决于降水类型和强度以及微塑料的物理化学属性。拉格朗日框架(如FLEXPART模型)追踪大量粒子或气块在风场和湍流驱动下的运动轨迹,特别适合模拟长距离传输。后向轨迹模型(如FLEXPART和HYSPLIT的反向运行模式)被广泛用于识别微塑料的潜在来源区域,通过轨迹聚类或潜在源贡献函数(PSCF)等统计方法加以界定。两类框架共同面临的核心限制是微塑料物理参数化的不确定性——微塑料跨度大的尺寸范围、异质形态、多变密度和静电特性使其动力学行为远比理想化球形气溶胶复杂。

**6.2 主流模型的应用**

全球尺度化学传输模型(如CESM和GEOS-Chem-MP)被用于量化不同源区或源类别对海洋和偏远环境中大气微塑料浓度与沉降的相对贡献。Brahney等人利用CESM框架模拟并确定轮胎磨损为北美大气微塑料的主要来源,表明此前可能高估了海洋再悬浮的作用。区域气象-微塑料耦合模型(如WRF-MP)凭借高分辨率气象模块,能精确刻画三维风场和湍流扩散,适用于海岸带复杂海陆风环流驱动的传输模拟,但受限于高计算成本和高分辨率排放清单构建的困难。拉格朗日粒子扩散模型(FLEXPART、HYSPLIT)被广泛应用于通过气团轨迹分析识别源区——Allen等人利用FLEXPART后向模拟证明偏远比利牛斯山的微塑料来源于百公里外的城市区域。观测驱动和经验模型(如正定矩阵因子分解PMF)依赖聚合物组成和颗粒形态等观测数据推断潜在源贡献,但因源相关组成特征可用性和代表性有限、研究方法异质性以及不同源类别特征可能重叠,更适合作为源解析的辅助而非确定性工具。

**6.3 模型排放通量与源识别**

已发表的模型估算之间差异巨大,充分说明推断的来源贡献强烈依赖于模型框架、粒径定义和报告指标。早期推断全球海洋排放接近8.6 Tg/yr(占总排放通量的98%),但其0–22 Tg/yr的宽置信区间反映了利用远离海洋的区域观测反演海-气排放的不确定性。Evangeliou等人估算总全球大气微塑料排放为9.6 Tg/yr,其中海洋排放8.9 Tg/yr(占93%);而Fu等人采用GEOS-Chem估算全球海-气排放为0.171 Tg/yr(占总源的53%)。Yang等人基于自下而上的海盐喷雾实验估算亚70 μm微塑料的全球海-气通量仅为7.73×10?4 Tg/yr,比此前估算低约四个数量级,并据此采用MOZART-4模拟得出海洋主要作为大气微塑料的汇而非源的结论。随后Evangeliou等人汇总全球数据集并与模型结果比较,发现此前模型可能高估了全球中位大气微塑料浓度达2至4个数量级,全球陆源和海洋源排放的颗粒数分别估计为6.1×1017和2.6×1016 particles/yr。道路交通被多数全球传输模型视为主要陆地污染源。要推进该领域,需要发展多模型耦合框架——将拉格朗日模型的路径分析能力与受体模型的源解析功能相结合,或利用全球模型为区域模拟提供边界条件——并借助新兴的机器学习(ML)方法降低排放清单和物理参数化的不确定性,实现混合建模策略在保持物理可解释性的同时提高计算效率。

**7. 人体暴露途径与潜在健康影响**

人体通过口腔摄入、吸入和皮肤接触三种途径暴露于微塑料,其中口腔摄入被认为是主要暴露途径。但在海洋大气环境中,吸入构成最直接的关注——沿海和海上活动期间大气微塑料可被吸入。间接暴露主要通过食物链发生——海洋生物摄取的微塑料可跨营养级传递并最终进入人类膳食;大气微塑料在海面的沉降进一步增加近岸水体中的微塑料浓度,形成大气与水体之间的持续循环。吸入微塑料的健康效应在很大程度上受粒径和形状影响:数微米范围内的颗粒主要沉积于上呼吸道并通过黏液纤毛机制清除,而亚微米和超细颗粒(<100 nm)能更有效地渗透至细支气管和肺泡区域。纤维因拉长的几何形态延长了大气悬浮时间并增加了吸入可能性,值得特别关注;纳米塑料则因穿透深层组织和潜在进入循环系统的能力而引发担忧。微塑料表面可吸附痕量金属和疏水性有机污染物,同时聚合物本身可能逐渐释放增塑剂、阻燃剂和稳定剂等添加剂。此外,微生物定殖引入了另一层关切——存在于水体和陆地生态系统中的"塑料圈"(plastisphere)通常富集潜在病原体、抗生素抗性基因和病毒。在大气中,微塑料因其低密度、不规则形状和表面特性可承载并维持微生物进行长距离传输,提供对紫外辐射和干燥的防护。尽管目前证据尚不足以将海洋大气微塑料确证为感染载体,但化学与微生物共同暴露的潜在可能性使得风险评估超出了单一应激源框架的能力范围。目前尚未建立微塑料的参考阈值,但类比于PM2.5和PM10的空气质量指南被认为是一个可行的起点。

**8. 结论与未来展望**

本综述综合了海洋大气系统中微塑料的现有认知。观测证据一致表明,微塑料丰度呈现从城市化海岸线向开阔大洋递减的空间梯度,反映了陆地输入的主导地位。纤维状颗粒和低密度聚合物(PE和PP)在所有采样环境中均占主导——这种组成与全球生产格局相吻合——且纤维状形态因低沉降速度和高表面积质量比而表现出最大的长距离传输潜力。传输和沉降受气象强迫和颗粒级属性的共同调控:风驱动水平扩散并调控海面气泡破裂动力学;降水构成主要去除途径,极端天气事件可使沉降通量放大数个数量级;高湿度通过微塑料-气溶胶聚集体的吸湿生长加速颗粒去除。尽管欧拉、拉格朗日和观测驱动模型均取得了进展,但自下而上的排放估算与现场观测之间仍存在数个数量级的差异——这是该领域尚未解决的核心挑战——其根源在于标准化方案的缺失、排放清单的不完整以及对非球形空气动力学和大气老化过程参数化的不充分。同时,沿海和海上活动期间人体吸入暴露的潜在风险仍缺乏定量评估,尚未建立经过验证的参考阈值。为推动该领域发展,未来应优先关注以下方向:(1)建立全球统一的采样、前处理和鉴定方案,配套标准化报告单位和粒径分类体系,这是实现跨研究可比性和构建可靠全球数据库的先决条件;(2)深化微塑料老化的基础研究——包括光氧化、生物膜形成及其对沉降速度、吸湿性和表面电荷的影响——这是实质性提高传输模型保真度的前提;(3)开发多模型耦合框架,将拉格朗日模型的轨迹追踪能力与欧拉模型和受体模型的源解析优势相结合,并辅以机器学习技术捕捉非线性传输动力学;(4)迫切需要开展有针对性的现场观测和受控实验室实验,以约束海-气微塑料通量——气泡破裂动力学和海面微层行为仍是全球塑料循环中最缺乏量化的组成部分之一,填补这一空白对于任何可信的大气塑料收支评估都不可或缺。
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