摘要
微塑料是一种新型污染物，由于其尺寸小重量轻，可通过气流、洋流、降雨和降雪等媒介进行长距离传输，影响区域大气环境质量并增加生态风险。因此，微塑料的污染已成为全球性问题。目前已在极地、海洋及偏远地区检测到了微塑料。然而，微塑料在云中的存在仍未得到充分探索，对大气微塑料运输路线的了解也有限。为研究云中微塑料的丰度特征、传输过程及来源，本研究于2021年6月10日至8月10日在泰山使用单级云水采集器(ACFC-100)收集云水，通过体视显微镜、显微傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱和扫描电镜能谱对云水中的微塑料进行了形貌观察和成分测定，结合云水吸附模拟实验探究微塑料对云水组分的吸附。利用后向气流轨迹模型(HYSPLIT)分析单独云事件中区域输送对云中微塑料的影响，并结合浓度权重轨迹分析法(CWT)对云中微塑料的来源进行解析。 结果表明:云中微塑料丰度范围为0～1.08MPm-3,平均值为0.21MPm-3;微塑料丰度与云滴数、液态水含量和气温呈正相关(p＜0.01),与气压呈负相关(p＜0.01)。与云水溶解离子等其他组分无显著相关性，白天和夜间收集的云水中微塑料的丰度存在差异。泰山云水中的微塑料以四种形状出现:纤维(43％)、碎片(32％)、薄膜(23％)和微球(2％)。尺寸范围为8～1542μm,平均为80μm。约85％的微塑料小于300μm,其中100μm下的分布频率最高。确定了六种微塑料颜色:蓝色、黑色、透明、黄色、橙棕色和白灰色，其中黑色(36％)、蓝色(24％)和透明(18％)是主要颜色。云水中的微塑料主要由聚乙烯(PE;25.7％),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET:24.3％)、聚丙烯(PP;21.6％),聚酰胺(PA;9.5％)及聚苯乙烯(PS;9.5％)。扫描电镜结果显示，微塑料表面粗糙、开裂，并有其他颗粒附着，表明微塑料在云中经历了机械老化和化学风化。云水中微塑料主要由碳、氧组成，含有或携带硅、汞、铅等元素。微塑料老化实验结果表明不同暴露途径老化的微塑料表面元素组成上存在差异，云水吸附试验证实，微塑料对Pb、Hg等微量重金属存在吸附作用，不同微塑料组分对重金属的吸附能力不同;PA的吸附能力最强,PE次之，PS和PP中均未检出重金属。 对泰山云水中微塑料的来源解析结果表明，不同来向气流中微塑料的形状、尺寸、成分存在较大差异。局地、西南和东南气流中占比最多的微塑料尺寸分别为500μm以上、50μm以下和50～250μm。微塑料的丰度受气流高度和人为排放的共同影响，陆地源相较海洋源对微塑料的贡献潜力更大。山东、江苏、河南、广西等地对云中微塑料存在贡献，这些微塑料可能来自服装和包装袋等日常塑料制品。农业、露天垃圾场、垃圾焚烧和海洋的二次贡献也可能成为云中微塑料的潜在来源。 本研究在云层中发现了大量的微塑料，其丰度和物理化学特征与以前报道的大气微塑料相似。这一发现表明，微塑料可以被运输到边界层以上的云层中。微塑料的存在可能导致更复杂的云内反应，影响云的寿命和光学特性，进而可能影响反射率和全球辐射估计。该研究有助于我们对大气环境中微塑料的认识，为进一步研究微塑料的大气分布和全球环流提供了数据基础。
NETL