复旦大学王笑非课题组ES&T：从海洋到大气的微塑料全球排放通量争论的视角

自2020年首次报道微塑料跨海-气界面转移以来，对其排放通量估算进行了大量研究。然而，这些研究表明，海洋来源对全球大气中微塑料的估计贡献存在巨大差异，评估结果从占主导地位到可忽略不计不等，每年从7.7×10-4到8.6兆吨，相差4个数量级，从而给微塑料循环研究带来了相当大的困惑。在此，我们运用成熟的海-气界面微粒传输理论提供了一个视角。我们计算了全球海空微塑料排放通量的上限，旨在限制之前报告的通量中存在的争议。具体来说，100微米以下的微塑料通量每年不能超过0.01兆吨，而0.1微米以下的纳米塑料通量每年不能超过3×10-7兆吨。跨越这个知识鸿沟对于全面了解“塑料循环”中的海-气部分至关重要，并有助于管理未来的微塑料污染。

图1.全球空气中微塑料的观测浓度

图2.海-气界面颗粒传输理论：图解概述

表1.EF调查和最高值

图3. (a)全球海洋中微塑料总质量的大小分布。(b)SSA（不同尺寸，r80）中微塑料（不同尺寸，2rp）的EF上限。(c)SSA不同大小分段中全球微塑料海-气通量上限的大小分布。(d)与之前报告的研究相比，微塑料海-气通量总上限的累积尺寸分布（黑色表示自下而上的计算，红色表示观测外推法，绿色表示反向建模）。

本文在以下几个方面具有重要意义

(1）通过海气界面颗粒传输理论的视角，计算出100 μm以下微塑料全球海气通量的上限为0.01兆吨/年，从而解决了目前微塑料海气排放通量研究中的争议和困惑。

(2）本研究只关注100 μm以下的微塑料在适当大小的SSA作用下可能排放到大气中的尺寸。

(3)本文首次定量分析了亚0.1 μm纳米塑料的大气排放通量，结果表明纳米塑料的排放质量为3×10-7兆吨/年。由于单个纳米塑料微粒的质量微乎其微，每年排放到大气中的微粒数量可能在1021个左右。这些纳米塑料能够进入肺部，甚至附着在粘膜上，可能会对人体产生不利影响。

(4)在理论分析中，刻意使用了每个参数的极端可能值，以将微塑料的排放通量估计值推至上限，而这种情况不太可能发生。这种方法大大提高了我们对这些通量估算值上限约束的严谨性。

(5)本文对100 μm以下的微塑料进行了理论计算，这对未来直接将微塑料纳入海-气研究的参数化计算具有很强的参考价值。

这篇文献为研究微塑料的环境迁移和排放问题提供了一个新的视角，尤其是通过理论和实验相结合的方式来约束现有估算的差异。本研究使用了海-气界面颗粒物转移的理论，结合实验室测定的富集因子（EF）来对排放通量进行理论推算。这种方法为解决目前微塑料通量估算的极端不一致性提供了新的思路，特别是通过建立理论上限来为不确定性提供约束。文献对不同尺寸的微塑料（尤其是纳米级别）进入大气的可能性进行了详细的量化分析，并首次估算了纳米塑料进入大气的通量上限。这对后续微塑料在环境中的行为研究具有参考价值。