近日，北京大學黃藝教授課題組在“Journal of Hazardous Materials”上發(fā)表了題為“Microplastics in the atmosphere: Adsorb on leaves and their effects on the phyllosphere bacterial community”的研究論文，由徐力波博士研究生作為第 一作者完成。

全 球范圍內(nèi)塑料的生產(chǎn)和使用導致水、土壤和大氣中存在大量微塑料（MPs，直徑 5 毫米的塑料碎片），從而造成各種環(huán)境和生態(tài)風險。Z 近，大氣中 MPs 的問題受到了廣泛關注，研究報告了它們在世界各地的存在，甚至在高海拔山區(qū)和極地地區(qū)。大氣 MPs 的廣泛分布受到全 球塑料循環(huán)大氣階段風輸送的強烈影響。然而，大多數(shù)大氣 MPs 的命運是在風運輸過程中沉積在大氣和其他環(huán)境組分之間的界面上或被攔截。作為大氣環(huán)境和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間Z廣泛的邊界，葉際被認為是大氣 MPs 的重要匯，估計總面積超過 109 km2。葉際包括植物的所有空中成分，通常用來指葉表面的微環(huán)境，因為在植物的空中成分中，葉表面面積Z 大，對大氣顆粒物（PM，包括 MPs）的捕獲率Z 高。據(jù) Huang et al. 估算，城市森林冠層對大氣 MPs 的攔截率約為 16.3%，即每年 1259 items m?2 或 347.69 kg 的 MPs。Liu 等人發(fā)現(xiàn)，無論何種植物，葉子都可以不加選擇地保留大氣中的 MPs，并估計在葉面積排名前 11 位的綠色國家中，大約有 0.13 萬億個 MPs 附著在葉子上。Z近的另一項調(diào)查顯示，洛杉磯的葉片上 MPs 濃度為 0.14-25.0 MPs items cm-2，與之前的研究相比，這是一個出乎意料的高豐度結果。

盡管之前的研究報告了幾個大城市葉片上 MPs 的豐度，但這些研究依賴于視覺識別方法，可能低估了 MPs 的實際數(shù)量。隨著當前技術的進步， LDIR 自動化和高通量檢測方法已被廣泛用于環(huán)境 MPs 檢測，并被認為是一種可靠的方法。此外，該方法同時提供了 MPs 的化合物組成、大小和形態(tài)參數(shù)的信息，從而可以全面評估大氣 MPs 在葉片上的分布特征。這一點尤其重要，因為針對土壤和水生環(huán)境的研究表明，MPs 的基質特性會對微生物群落產(chǎn)生不同的影響。

結果表明，基于自動定量和可識別的方法，北京地區(qū)大氣 MPs 在葉片上吸附的豐度為 3.62±1.29 items cm?2，高于傳統(tǒng)目測方法的豐度。這些 MPs 的直徑主要小于 80 μm，主要由 PA、PE 和橡膠組成。Z常見的形狀是碎片，而直徑大于 100 μm 的 MPs 中以纖維為主。吸附在葉片上的 MPs 可能會影響葉際細菌群落，吸附污染物和 MPs 浸出添加劑的生態(tài)毒性可能是葉際細菌群落的環(huán)境和遺傳信息處理相關功能與 MPs 豐度呈顯著負相關的原因。生物氣溶膠的吸收和塑料球的形成可以解釋葉際細菌群落的 α 多樣性和人體健康相關功能與 MPs 豐度和大小呈正相關關系，而葉際細菌群落的β多樣性與 MPs 豐度和大小呈負相關關系。此外，鞘單胞菌在葉層圈的積累可能在大 MPs 對葉際細菌群落致敏的潛在促進中起關鍵作用。

專家介紹

黃藝   教授

北京大學環(huán)境科學與工程學院，博士生導師。主要從事微生物生態(tài)學和環(huán)境修復生物技術的研究和教學工作。先后主持了國家重大專項、環(huán)保部公益項目、國家自然科學基金和科技部重 點研發(fā)計劃等國家項目，以及聯(lián)合國環(huán)境署（UN environment）和 ITTO 等國際重要合作項目 20 多項。在國內(nèi)外具有重要影響力的雜志發(fā)表相關科研論文 100 余篇。近期主要研究項目為科技部的 3 個重 點專項課題，“半干旱滴取土地穩(wěn)定的微生物機制”，“青藏高原根際微生物特征與植物關系”，以及“農(nóng)田土壤零塑料污染—微塑料對農(nóng)田土壤微生物的影響”。與此同時，作為聯(lián)合國環(huán)境署旗艦項目《全 球環(huán)境展望》的高級咨詢委員會聯(lián)合主席、全 球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務功能科學-政策政府間平臺（IPBES）的多學科委員會委員（MEP-2015-2018），參與全 球生態(tài)系統(tǒng)評估和環(huán)境保護的科學指導和平臺管理；作為國家生態(tài)環(huán)境部的核心專家，長期參與生態(tài)環(huán)境相關國際公約的談判和國家履約行動的技術支持工作。

徐力波   博士研究生

北京大學環(huán)境科學與工程學院 2020 級博士研究生，研究方向為大氣微塑料傳輸過程及其對下墊面微生態(tài)的影響。

用戶反饋

為了探究大氣微塑料的分布情況和環(huán)境命運，我們采用了 8700 LDIR 激光紅外成像儀對大氣降塵和植物葉片上的微塑料進行上機檢測。該儀器配備了專門為微塑料研究而建立的數(shù)據(jù)庫，準確度極高，自動化流程大大減少了人工操作和時間成本，能夠快速獲取有關微塑料尺寸、形狀和聚合物類型等多項參數(shù)。

通過使用 8700 LDIR 激光紅外成像技術，我們的研究發(fā)現(xiàn)了大量尺寸在 10-50 微米之間的微小微塑料顆粒，共涵蓋了 26 種不同的聚合物類型。這些發(fā)現(xiàn)遠遠超過了傳統(tǒng)的人工目視檢查結果，極大地提升了我們對大氣微塑料和其在葉片上截留特征的了解，為更有效地管理大氣微塑料問題提供了有力的數(shù)據(jù)支持。

8700 LDIR 紅外成像降塵中

微塑料快速定性及定量測試解決方案

8700 LDIR 紅外成像光譜儀采用量子級聯(lián)激光器作為光源，搭配安捷倫開發(fā)的高度智能化 Clarity 軟件，可自動實現(xiàn)對微塑料顆粒識別、圖像采集、紅外譜圖測試、尺寸信息以及定性結果統(tǒng)計等。與此同時，還可獲得每個顆粒的形態(tài)分析數(shù)據(jù)，可用于顆粒的形狀篩分及溯源工作。如下圖所示，大氣降塵樣品中微塑料的粒徑具有豐度高，粒徑尺度基本低于 120 um 等特性，常規(guī)傳統(tǒng)紅外顯微儀器很難實現(xiàn)準確測試。而 8700 LDIR 紅外成像高精度的顆粒識別方法，可將大于 6 um 以上的顆粒全部自動識別并實現(xiàn)準確測試。測試全程由軟件自動控制，Z 大限度的消除了人為誤差的影響，為實驗室間進行數(shù)據(jù)對比提供了更多可行性。

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