空气中微塑料的危害与治理

王晓雄，刘心悦

（长安大学 建筑学院，陕西 西安 710064）

微塑料已经被发现广泛存在于全球各地的环境样本之中，包括大气、山区、极地、冰川、雨水、江河、海洋等。这一发现充分说明了微塑料在环境中分布的广泛性，以及其对生态系统和人类健康的全球性威胁。长期以来，人们认为微塑料只存在于海洋和土壤中，如今很多研究表明，微塑料同样广泛存在于空气中。空气中的微塑料污染不同于其他环境载体中的微塑料污染，因空气具有极强的流动性，这就使得空气中的微塑料含量及质量难以准确统计，进而无法做出针对性的预防措施。这恰是微塑料污染防治最为棘手的问题之一。

空气中已遍布微塑料

自从塑料出现至今，全球已经生产了约83 亿吨的塑料及其制品，其中仅有9%得到回收再利用，剩下的绝大部分被释放到环境中，少部分被焚烧。随着时间的推移，释放到环境中的塑料垃圾会通过风化、物理碰撞等形式碎解，碎解中直径小于5 毫米的塑料被称为微塑料，主要以颗粒、纤维、薄膜等形态存在。

过去人们普遍认为，微塑料会通过生态循环沉积到海洋、江河和土壤之中，但现在最新的研究发现，微塑料同样大量存在于空气之中。新西兰的一个研究团队利用化学方法，发现了城市上方的空气中存在大量直径小于0.01 毫米的微塑料颗粒，并利用数学模型计算出城市空气中微塑料颗粒的总量。仅在新西兰的奥克兰这座城市，每年就会有74 吨微塑料颗粒从大气沉降到地面，相当于每年有300 多万个塑料瓶从天而降。一般情况下，微塑料很难通过肉眼看见，因此研究人员在收集新西兰大气中微塑料沉积样本时，借助了发光有色染料来识别微塑料颗粒，再通过热处理的办法对微塑料质量进行计算。通过荧光显微镜观察，研究人员计算出奥克兰地区两个采样点大气中微塑料沉积的速率，结果发现，平均每天每平方米的空气中就有4 885 个微塑料颗粒。其中，城市建筑及道路周边观察点中平均每天每平方米有5 955 个微塑料颗粒，住宅区的微塑料沉积更加严重，达到了每天每平方米33 495个。在此之前，全球的其他城市，如英国伦敦、德国汉堡、法国巴黎也都发现了空气中存在微塑料，2020年伦敦微塑料颗粒沉积的数据是平均每天每平方米771个，汉堡2019 年的数据是平均每天每平方米为275 个，巴黎在2016 年监测到的数据是平均每天每平方米为110 个。从这些数据上看，奥克兰地区空气中的微塑料沉积远远高于伦敦等欧洲城市。

从奥克兰空气中微塑料的成分看，主要有8 种聚合物，其中数量最多的是聚乙烯（PE），主要用于制造塑料袋、薄膜、塑料桶等，是人们日常生活中遇到最多的塑料物类型，其占比达39%；其次是聚碳酸酯（PC）和聚乙烯对苯二甲酸酯（PET），两者的比例分别占到26%和22%，这两者均是最常见的包装材料，其中前者主要用于电气和电子应用领域，后者主要用于饮料、饮用水等包装物。值得注意的是，PE、PC 和PET 也在建筑材料中得到广泛应用，因此这三种聚合物类型占到了奥克兰大气中微塑料的大部分。

不过研究人员认为，奥克兰地区大气中微塑料沉积水平高，与奥克兰的地理环境有直接关系，是附近海洋和风向作用的结果。这也从侧面表明，海洋环境中微塑料分布广泛，会通过海上风力传播到大气中。奥克兰的豪拉基湾周边海域有大量的塑料垃圾，在海浪和风力的作用下海水中的微塑料会漂浮到空气中。同时当地的风向也在这方面起到了很大作用，因为常年偏西的风向会带来大量的微塑料颗粒向奥克兰西区聚集，而西区正是奥克兰市中心地区。

日本在2022 年的一项最新研究中发现，云层中也存在微塑料，它们可能以人类尚未完全了解的方式影响气候。日本早稻田大学研究团队在《环境化学快报》上发表了相关研究成果。在这一研究中，研究者通过采集日本富士山等地的云水样本，再利用先进的成像技术分析，确定了样本中存在微塑料，所采集的样本中发现包括9 种不同类型的聚合物和橡胶，直径从7.1微米到94.6 微米不等，每升云水样本中含有6.7 ～13.9粒微塑料。其中，亲水中的聚合物更加丰富，由此表明这些颗粒在云的快速形成过程及气候系统中起着重要作用。研究人员指出，如果不积极应对塑料空气污染问题，气候变化和生态风险将会进一步加大，未来会对环境造成不可逆的破坏。研究者指出，当微塑料到达高层大气并暴露在紫外线辐射下，它们的降解速度将会比在地面上更快，降解过程同时会释放温室气体。因此，他们认为，未来在研究全球气候变化问题，应当将云层中存在的微塑料考虑进去。

微塑料在大气中的移动

当塑料垃圾被碎解为微塑料颗粒后，它们可以通过不同的方式进入大气中。例如，当塑料废弃物堆积在开阔的场地、垃圾填埋场或露天垃圾场中，风力就可以将其中较小的塑料颗粒扬起，形成扬尘。这些微塑料颗粒随后也可以被风带到其他地方，最终沉降到地面或水体中。在洗衣的过程中，合成纺织品也会释放出大量微小的纤维颗粒。这些纤维颗粒会随着洗涤过程进入下水道系统，最终通过污水处理厂进入水体，或是通过衣物晾晒、干燥和室内空气流动的形式进入空气中，成为室内外环境中的微塑料污染来源。车辆在行驶过程中，轮胎通过与道路摩擦会产生大量的微小颗粒物，称为轮胎磨粒。这些颗粒物中含有大量的微塑料成分，会随着道路交通排放物释放到空气中，再通过空气流动扩散到周边环境中。在建筑施工和拆除过程中，建筑材料中的微塑料颗粒在风力和机械力作用下，也会被释放到空气中。

为了更好地弄清楚微塑料是如何进入和穿过大气层以及如何在空气中循环，美国犹他州立大学学者詹妮斯·巴拉尼和其同事，在美国西部多个城市布置了监测点，收集了14 个月内的空气颗粒沉降物的成分和质量数据。通过对这些数据进行分析，他们发现美国西部地区的部分城市上空大气中至少有1 000 吨微塑料。其中，道路交通是空气中微塑料的最主要来源，其占比达到84%。詹妮斯解释说，微塑料因质量较轻，与灰尘一样，需要借助于物理推力才能进入大气中，道路上行驶的车辆为微塑料颗粒进入大气提供了重要的机械能支持。除了道路交通之外，海洋塑料垃圾也是城市大气中微塑料的重要来源，占比达11%。空气中微塑料的第三大来源是农业土壤灰尘，占比为5%，因为美国农业使用了大量的机械、农膜等，微塑料与土壤灰尘借助风力作用一起进入大气。当然，詹妮斯的研究团队分析的是美国城市空气中的微塑料来源，这三种来源在不同国家、不同地区可能占比不太一样。

另外，詹妮斯研究团队还利用已经收集到的监测数据，建立了计算机分析模型，试图弄清楚这些微塑料颗粒是如何在大气中传输，以及不同地区大气中的微塑料含量差异。经过分析，欧洲、美国、印度等地区大气中的微塑料含量最高。詹妮斯认为，大气中微塑料如此普遍，最根本的原因就是大气可以将微塑料输送到世界各地，可以跨越大洲和海洋，输送到偏远及人迹罕至之地。詹妮斯的研究团队发现，微塑料颗粒可以在空气中停留1 小时到6.5 天不等，这一上限对微塑料的跨境传输已经足够了。由此表明，南北极这种没有直接塑料来源的地方，微塑料也会借助大气流动而到达。詹妮斯表示，没有地方，也没有人能够避免空气中微塑料带来的污染，即便是发达国家和地区将塑料垃圾出口到其他发展中国家，但依然会通过空气循环的方式返回。

一直以来，人们普遍认为海洋是微塑料污染最为严重的地方。事实上，如今从近海到远洋，从赤道到两极，从海洋表面到海底沉积物，甚至是偏远的陆地冰川，都能见到微塑料的身影。海洋、陆地等生态系统中的微塑料，最终都会通过食物链进入人体，也会通过生态循环进入空气中。如今，塑料垃圾在地球上越积越多，这些塑料垃圾需要很长时间才能碎解为微塑料颗粒，而人类又缺乏处理塑料垃圾的有效办法，进而使得这一污染问题变得更加严重，将来只会有越来越多的微塑料进入大气中。

微塑料对环境及气候的可能影响

微塑料无处不在。人们在海洋、湖泊、河流、空气中都发现了它们，在土壤、冰雪，在鱼类、贝类及海洋哺乳动物甚至是我们人体身上，也有它们的踪迹。当微塑料进入水源之中，它们可以通过水流传播到农田等陆地环境。在土壤中，微塑料可以积聚并影响土壤质量。微塑料的存在会使得土壤变得板结，减少其通气性和渗水性，进而影响植物根系发育和生长。当微塑料积聚在植物表面时，对植物的生长和光合作用也会产生不利影响；当微塑料进入湖泊江河的底泥或沉积物时，它们能够干扰底泥的生物活动和化学过程，进而影响水体生态系统平衡。

新西兰坎特伯雷大学劳伦·维莱斯教授表示，他们研究了微塑料碎片和纤维这两种大气中常见的微塑料如何与光相互作用，并在全球气候模拟模型中使用这些数据来计算空气中微塑料对地球气候的总体影响，结果发现，目前空气中微塑料对气候变化的影响很小。现状虽然如此，但如果空气中的微塑料在未来的含量进一步增多，科学家们担心它们可能会在更大程度上吸收、散射、发射入射的阳光和辐射。从理论上看，这可能会影响全球范围内的气候，类似于灰尘、破坏臭氧层的气溶胶或温室气体，进而导致全球变暖或变冷。在目前的研究中，科学家发现低层大气中的无色素微塑料倾向于散射紫外线和可见光辐射，这些被认为对地表气候会产生一定的降温效应。但是，如果这些颗粒能够吸收红外辐射，这被认为对地表气候会产生变暖效应。更重要的是，微塑料能够吸收地球大气中其他颗粒几乎无法吸收的波长紫外线。总体看，微塑料在大气中的存在可能会加速温室效应。事实上，塑料是由化石燃料合成而成，塑料的生产本身就会加剧温室效应。

微塑料被外力带入大气并分布在我们周围的空气中，因为这些颗粒无处不在，体积小且质量轻，很难被发现，也很难进行精准检测。考虑到塑料及其制品生产量和使用量的增加，地球上塑料废弃量并没有减少，这就意味着我们需要尽快了解这些飘浮在我们周围空气中的微粒是如何影响气候、环境及人体健康。毕竟，现在的小问题如果不加关注，到未来就会发展成为大问题。特别是考虑到垃圾填埋场和环境中堆积的塑料数量不断增加，空气中微塑料污染问题更应该引起我们的关注。因为塑料会随着时间的增长和暴露在紫外线下而降解，进而会分解成为微塑料，预计未来会长久存在于地球大气之中。在没有解决微塑料污染办法的前提下，管理不善的微塑料垃圾未来会加剧对气候的影响。

微塑料对人体健康的危害

微塑料的直径不足5 毫米，这个尺寸与沙子相似（一般而言，中沙颗粒平均直径0.25 ～0.5 毫米；细沙颗粒平均直径为0.125 ～0.25 毫米）。而且与沙子相比，微塑料的化学性质极为稳定，几百年都难以自行降解，其对人体的危害逐渐被科学家所认知。首先，微塑料颗粒大小不等，大于5 毫米的颗粒通常无法进入细胞或人体循环系统，一般滞留在肠道，引发肠炎。如果能进入淋巴系统，直径大于0.2 毫米的微塑料颗粒也会被脾脏系统排出体外。但也有研究表明，微塑料可能会改变肝脏集体的代谢模式，进而引发肝炎。其次，如果微塑料颗粒能够进一步碎解，达到纳米级别，其危害能够就会得到大幅度提升。证据显示，纳米级别的微塑料颗粒会穿过血脑屏障进入脑组织。血脑屏障是脑脊液和血浆之间的屏障，主要是由毛细血管壁和神经胶质细胞所组成，主要作用就是屏蔽有害的或是大分子物质进入大脑。但微塑料达到纳米级别，血脑屏障就无法对其发生作用。再次，微塑料颗粒的数量越多，表面积就越大，其周围极易富集细菌、重金属和有毒物质，这些物质会伴随微塑料颗粒通过食物链进入人体。

只不过，微塑料在人体内达到多少量才会造成伤害，目前尚未有确切的临床数据。毫无疑问，微塑料对人体的危害会通过饮水、饮食等进入食物链，最终进入人体。目前，在人类粪便、胎盘中均检测出微塑料。同时，还有一种情况会加剧人类对于微塑料危害的担忧，即微塑料与其他有毒物质的结合，会产生更大的毒性。美国研究人员在2022 年4 月出版的《环境科学与技术快报》上发表的研究显示，当微塑料与其他化学物质相互依附，结果会导致这些化学物质的毒性变大。例如，当铬附着在微塑料上，防晒霜等产品中使用的紫外线过滤剂会使得铬更具毒性，对人体健康危害更大；如果土壤中含有铬，微塑料沉降到土壤之中，生产出来的粮食毒性也会变大，同时对动植物也会造成极大危害。此前的研究表明，重金属较为容易附着在微塑料上，这种结合不仅危害水生生物安全，最终可能会通过食物链进入人体。除此之外，微塑料还和附着在它们上面的物质相互作用，进而改变其化学性质。例如，铬在微塑料表面会呈现出不同的氧化状态。研究人员试图弄清铬与微塑料结合时，其氧化状态是如何改变的，以及这种常见的有机污染物和紫外线过滤分子是如何影响其氧化状态的。美国的研究人员创造了铬与聚苯乙烯微塑料颗粒的混合物，在有紫外线过滤器的情况下，微塑料能够聚集更多的铬。同时，在含有过滤器的混合物中，铬的氧化状态较高。研究小组测试了这种增加的氧化状态是否能转化为微藻种群的环境毒性。当暴露在含有过滤分子的混合物中，微藻的生长受到抑制，由此表明，铬附着在微塑料上并通过紫外线过滤机的作用会产生更大毒性。

研究人员认为，微塑料可以帮助污染物提升毒性，转化为更大的有害形式。当然，微塑料对于人体健康的危害还需要更多的实证研究和数据来支持。

“塑战”无法速决

人类研究微塑料至今也不过十几年，当发现微塑料的危害后，各国已经开始行动起来。美国是对此反应较快的国家之一。2014 年，美国就禁止在化妆品中添加微塑料作为发泡剂。2015 年，美国国会通过了《零微塑料水法案》，加大饮用水中的微塑料检测，减少饮用水、饮料等塑料包装物使用。英国政府从2015 年1月1 日开征塑料袋税，减少人们日常生活对于塑料制品的依赖。2018 年在中国禁止进口洋垃圾的政策压力下，欧盟也开始开征塑料使用税。

对于我国而言，因微塑料研究时间较短，禁止进口塑料垃圾的时间也不长，针对性的政策尚未出台。客观而言，我国在塑料垃圾和微塑料处理等方面还存在一些问题：塑料管理的立法不足，特别是针对微塑料领域的立法尚未出台。此前，原环保部将“添加塑料微珠的化妆品和清洁品”“塑料微珠添加剂”等列入“高污染、高环境风险”的产品名录中，但市场上并未禁止含有微塑料的化妆品和清洁品流通；部分针对塑料限制使用的政策执行也不够理想，如2001 年禁止使用发泡塑料餐盒后，不少地方至今还在使用，2007 年出台的超市“限塑令”，最终使得付费塑料袋成为超市牟利的工具；塑料回收体系不够健全，回收成本高，缺乏系统的财税支持政策；塑料生产企业多，但未能有效承担生产者回收责任，即便是能够回收，通常也是焚烧或填埋了事，无法做到真正的回收；可降解的塑料生产缺乏规范标准，且成本较高。

事实上，世界各国面对微塑料问题，都显得力不从心。尽管也有的研究都表明微塑料存在不少潜在的危害，但迄今为止并没有微塑料直接进入人体引发相关疾病的临床报告，也没有任何防止微塑料危害的方案和治疗办法。但不管怎么说，微塑料在空气中的流动，沉降到水体或土壤，与重金属和农药的混合，对于生态系统、人体健康、气候环境而言都是定时炸弹。

塑料自从诞生以来，就改变了人们的生活，成为经济社会发展的一部分。因此，接下来的几十年甚至上百年，废弃的各种塑料制品依然会源源不断碎解为微塑料，在空气、水体、土壤中流动和沉降，最终会通过食物链进入人体。当然，人类也不能坐以待毙。减少塑料制品的使用应当作为当下的主要解决方案。政府应鼓励消费者使用可降解的替代品，以减少对塑料的依赖。同时，政府部门还应该加大公共财政投资力度，建立和完善塑料废弃物回收和处理体系建设，并加强监管和执法力度。对于企业而言，也可以采取一些行动，如衣物制造企业可以改进纤维材料，使用过滤器和洗涤剂，减少纤维的释放。对于消费者而言，要不断提高认知，自觉进行垃圾分类，正确处理废弃塑料及其制品，选择更为环保的替代品。

科学家正在研究塑料降解的办法，如使用霉菌、黄粉虫参与塑料降解。但这些技术和方案要真正实现产业化，尚需时日。当下我们能做的就是，做好垃圾分类，减少塑料制品使用，从源头上减少塑料的使用。