科技创新

通讯作者：胡京南 王菲菲

通讯单位：中国环境科学研究院

论文DOI:

10.1021/acs.est.5c12348

文章导读：

大气环境中微纳米塑料（MNPs）由于其广泛存在、吸入暴露风险以及潜在的生态和人类健康影响，正在成为令人关注的新污染物。环境基准标准与风险管控全国重点实验室联合大气环境研究团队在Environmental Science & Technology上发表论文“Size-Resolved Airborne Micro- and Nanoplastics in Beijing:Comparative Analysis of Heating and Non-Heating Seasons”。研究通过分粒径、分季节对比及多方法联合表征，系统评估了北京市大气微纳塑料污染暴露特征，并提出亟需进一步开展大气微纳塑料来源解析、迁移传输规律及潜在健康风险研究。研究成果入选Environmental Science & Technology当期副封面文章。

Environ. Sci. Technol. （副封面） 2026, 60(18): 13533−13543

文章亮点：

1.首次针对北京市大气MNPs，开展基于全粒径段分析的采暖季与非采暖季时空分布规律研究。

2.基于多方法联合表征对比分析，阐明单一分析方法的应用局限，强调建立多方法协同表征体系的重要意义。

3.粒径分布特征初步佐证大气MNPs自上而下裂解形成机制。

文章简介：

本研究首次针对北京市大气MNPs进行了全粒径分级的多方法联合评估，并对比分析了采暖和非采暖季节其赋存特征的变化。研究采用热裂解-热脱附-气相色谱-质谱联用技术（Py-TD-GC-MS）量化分析了MNPs （包含PP、PE、PS、PVC和PET）的含量。本研究还通过激光红外及拉曼光谱对样本进行了补充分析，结果证实样品中还存在如PA、PMMA等其他聚合物，体现了多方法联用在全面表征中的应用价值。暴露评估结果显示，北京市城区居民每日户外MNPs人均吸入量，非采暖季为60~344 ng，采暖季为374~926 ng。

图 1. 研究概要图。

1.空气样品中微纳塑料质量浓度

为了评估城市环境中不同粒径范围内的大气MNPs浓度，研究采用中流量空气PM2.5、PM10 和TSP采样器同时采集大气样本。通过Py-TD-GC-MS技术测定北京市采暖季与非采暖季大气样品中粒径≤2.5 μm的微塑料（FMP）、粒径≤10μm的微塑料（CMP）、粒径≤100μm的微塑料（TMP）污染特征，结果显示非采暖季FMP、CMP、TMP平均浓度分别为 0.21±0.05、0.45±0.20、0.84±0.42 μg/m³；采暖季MNPs浓度显著上升至 0.41±0.12、1.23±0.58、2.30±0.75 μg/m³。研究表明城市大气MNPs存在显著季节差异，受污染源、大气过程与人为活动综合作用。

图2 采暖季与非采暖季期间大气MNPs浓度日变化规律

2.空气样品中微纳塑料组分特征

非采暖季各粒径MNPs均以PE为主要组分，且PE占比随粒径增大逐渐降低。相较非采暖季，采暖季FMP中PE占比显著下降，PVC与PET占比明显上升，可能受采暖季日照缩短、微生物活性减弱导致PE降解受阻，以及合成纺织衣物大量使用使PET人为排放增加等因素驱动。

图3 热解法分析采暖季与非采暖季大气微纳塑料组分构成特征

3.大气微纳塑料丰度与气象因素的关联

非采暖季TMP样本中 PE、PS、PVC、PET 四类聚合物间存在显著强正相关关系，提示其可能具有共同排放源或相似大气迁移转化途径。与之相反，采暖季各聚合物之间未表现出显著相关性，表明其污染源及传输途径更为复杂多样。MNPs与环境温度、相对湿度、风速、能见度等气象参数的相关性整体较弱，仅降雨能够显著降低大气MNPs丰度。

4.光谱法补充分析

本研究通过拉曼光谱、激光红外光谱（LDIR）等方法补充验证Py-TD-GC-MS的检测结果，CMP以 PE、PA 为主要组分，且65%颗粒粒径小于2.5μm，TMP样品检出PE、PA、PET等多种聚合物。光谱分析结果同样表明PE为大气MNPs主要组成成分，与Py-TD-GC-MS结论一致。

图4  光谱法分析空气样品聚合物组分及颗粒粒径分布特征

不同检测技术的结果存在一定差异，根源在于其分析原理及固有局限性的本质不同：Py-TD-GC-MS可实现MNPs质量浓度的精准定量，但仅适用于有标准校准样品的聚合物，覆盖范围有限；振动光谱技术可识别更多种类的聚合物，但易受样品表面污染物光谱干扰、环境老化导致的信号衰减等因素影响，本研究中约七成的待测颗粒无法实现可靠判定。上述结果表明，单一检测技术用于大气MNPs表征存在明显局限性，因此，构建振动光谱与热解质谱联用的综合分析体系，是全面、科学开展大气MNPs污染特征评估的必要途径。

研究结论：

本研究采用成熟可靠的分析方法，对北京市大气微纳塑料开展定性识别与定量检测，获取同一城市环境下不同粒径、不同时段的可比监测数据，填补以往研究在大气MNPs分粒径暴露特征及季节变化规律方面的知识空白。研究结果表明，大气MNPs存在显著的时间动态差异与粒径依赖性分布特征，且当前研究受分析方法限制明显。未来亟需构建标准化采样-分析技术体系，推进区域协同监测，系统解析大气MNPs的来源、迁移及环境归趋，为区域生态安全与人群健康风险评估提供科学依据。

作者简介：

第一作者：

张兆博，助理研究员，主要从事大气微塑料环境行为与毒害污染物防控方向工作。

安立会，研究员，博士研究生导师，主要从事微塑料对生态系统安全和人体健康的影响，承担国家重点研发专项和国家自然科学基金等项目多项，在ES&T、Water Res等杂志上发表高水平学术论文多篇。作为生态环境部技术支撑专家，多次参与UNEAs、G20、APEC等有关微塑料国际文案磋商。

通讯作者：

胡京南，博士，研究员，博士生导师，中国环境科学研究院大气所所长，主要从事大气污染防治工作，主持京津冀环境综合治理国家科技重大专项、国家重点研发计划等国家级项目，获第十五届中国青年科技奖，生态环境保护专业技术领军人才，获省部级以上奖励10项。

王菲菲，博士，研究员，硕士生导师，主要从事微塑料环境行为与健康效应方向工作，近年来主持国家科技重大专项项目、国家自然科学基金等项目 10 余项。