自2004年“微塑料”概念（尺寸小于5毫米的塑料碎片）被提出后，在过去的二十年间，微塑料及更小的纳米塑料（小于1微米）已被发现广泛存在于地球系统的所有环境介质（水、土壤、空气及生物等）中。它们通过物理与化学的复合作用，对从生物个体到生态系统的多个层级构成潜在且长期的威胁。近年来，极地、高山等偏远地区的观测证据进一步揭示，大气传输已成为塑料全球循环的关键通道。同时，微米及纳米级塑料颗粒可经呼吸道进入深部肺区及血液，是除摄食外另一重要的人体暴露途径。

传统分析方法依赖显微镜下对塑料形状、颜色和透明度的人工识别，难以实现对环境样品中微米级塑料的准确定量，更无法精准识别纳米级塑料，这构成了该领域研究的关键瓶颈。作为一种可通过大气通道快速扩散至全球的新型污染物，尽管学术界日益关注微/纳塑料在大气中的存量、传输、转化及归趋，但受限于定量方法的缺乏，其气候、环境与健康效应一直难以系统评估。

为应对这一挑战，中国科学院地球环境所空气净化新技术团队联合国内外学者，开发了一种半自动显微分析方法，首次实现对环境样品中小至200纳米塑料颗粒的有效定量。该方法基于计算机控制的扫描电子显微技术，通过逐颗粒定位并测量其粒径、形貌与元素组成等微观理化参数，系统揭示了西安、广州两座千万级人口城市大气气溶胶、降水（雨、雪）、降尘和扬尘中微塑料与纳米塑料的丰度（图1）。研究发现，道路扬尘与降雨过程主导着大气塑料的跨环境介质传输，并观测到微/纳塑料在大气中与矿物尘、黑碳等颗粒物发生了异质混合（图2）。

该工作通过方法学创新，将大气塑料研究的空间分辨率从微米推进至纳米尺度，为精准量化微/纳塑料的大气过程提供了有力工具。基于粒径分辨的形貌与化学组成实测数据，研究深化了对大气塑料环境行为的认识，为评估其对辐射强迫与生态系统的影响提供了直接依据。此外，研究首次发现的大气异质混合现象，也为深入探究微/纳塑料的健康风险与气候效应拓展了新的研究思路。

该成果近期发表于Science Advances。中国科学院地球环境所胡塔峰副研究员为第一作者，中国科学院大气物理所曹军骥研究员、中国科学院地球环境所黄宇研究员、香港中文大学何建辉教授和日本熊本县立大学张代洲教授并为共同通讯作者。研究获得中国科学院兰州资源环境科学大型仪器区域中心“仪器设备方法开发技术创新项目（lz2026g106）”和黄土科学全国重点实验室“2025年度全重重点项目（SKLLQGZD2503）”资助。

论文详情：Tafeng Hu, Chongchong Zhang, Yuqing Zhu, Jing Duan, Suixin Liu, Niu Jin, Yingpan Song, Feng Wu, Jianjun Li, Ting Zhang, Hongya Niu, Xuxiang Li, Hong Huang, Gary S. Casuccio, Yu Huang, Kin-Fai Ho, Junji Cao, Daizhou Zhang(2026). Abundance of microplastics and nanoplastics in urban atmosphere. Science Advance. (DOI: 10.1126/sciadv.adz7779)

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz7779

图1. 城市大气微塑料和纳米塑料丰度、通量与组成示意图

图2. 城市大气环境样品中塑料颗粒的异质聚集. (A) 大气塑料粒子与黑碳和矿物尘粒子聚集体的相对含量；(B) 微/纳尺度异质聚集体的典型形貌.