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气候变化

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首次发现!空气中微塑料正影响全球气候变化

来源:摆脱塑缚 作者: 人气: 发布时间:2022-01-12 15:11:32

英国《自然(Nature)》杂志2021年10月的一篇环境学模型研究显示,大气中的微塑料或能通过反射阳光辐射对气候有微小的冷却效应,但其同样展现出了吸收红外辐射、增强温室效应的可能性。基于塑料的大量生产并持续在地球环境中的累计,研究者认为,未来大气中的微塑料对气候的影响将越来越显著。这是人类首次对大气微塑料的直接气候影响进行研究计算。

自从20世纪50年代人类开始大规模生产塑料以来,已有大约50亿吨的塑料废物在垃圾填埋场或环境中积累。塑料在老化过程中变得易碎,并可能分解生成微塑料(1-5000μm的颗粒)和纳米塑料(<1μm的颗粒)。目前,在水生和陆地环境中都发现了大量微塑料的存在。微塑料的主要来源包括用于制造塑料物品的颗粒或小球,个人护理产品、研磨清洁产品、油漆和喷砂磨料的微珠;次要来源包括合成纤维、合成橡胶轮胎的灰尘、油漆颗粒和大型塑料的降解而成。

海洋中的微塑料可能会随着海浪被“排放”出来,经风吹后带到陆地,再被冲入河流、流回到海洋,形成一个“塑料循环”。至此,微塑料已经被认为是大气中广泛存在的污染物,尺寸一般在15 - 250 μm之间,比其他类型的大气气溶胶(直径一般小于2.5μm)大一到两个数量级。

此外,在空气中检测到的常见聚合物包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸和树脂,由于它们体积小、密度低,因此很容易被夹带和长距离运输,同时可能对人类健康构成威胁。

2021年10月20日,新西兰坎特伯雷大学物理与化学学院的劳拉·雷维尔(Laura Revell)等人在《自然(Nature)》杂志发表论文《Direct radiative effects of airborne microplastics》, 首次计算了空气中微塑料对气候的直接影响,即空气中微塑料的光学性质和直接辐射效应(不包括气溶胶与云的相互作用)。

由矿物粉尘、微塑料以及其他类型的空气悬浮微粒物质组成的大气气溶胶,正在通过吸收和散射辐射(直接辐射效应)来影响地球气候。此类影响通常用有效辐射强迫(ERF)度量来量化。大气气溶胶散射和吸收太阳和地球的辐射,导致大气变暖或变冷,这取决于颗粒的大小、形状、组成以及大气和表面条件。

总体而言,气溶胶与辐射的直接相互作用具有负的ERF(即对地表气候产生冷却影响);不过具体而言,黑碳气溶胶的ERF为正,对太阳辐射的吸附性强,导致气候变暖。

雷维尔的研究显示,假设平均表面浓度为每立方米1个微塑料颗粒,且垂直分布在10公里高空,则计算出当今大气中空气中微塑料的ERF为0.044±0.399毫瓦/平方米。然而,微塑料在大气中的分布状态尚不确定。假设它们局限于边界层,短波效应占主导地位,微塑料的ERF将近似为-0.746±0.553毫瓦/平方米。

与气溶胶辐射相互作用引起的总ERF相比 (-0.71~-0.14瓦/平方米),微塑料的ERF很小。然而,塑料产量在过去70年中迅速增长,雷维尔提醒,如果不认真改革塑料生产和废物管理实践,空气中微塑料的丰度和ERF将继续增加。

通过对纤维和非色素塑料碎片这两种常见的不同尺寸的微塑料进行ERF模拟计算,其散射截面结果表明,微塑料能有效散射紫外线和可见光辐射,这本身会对地表气候产生冷却影响。然而其吸收截面显示,微塑料会吸收红外辐射,因此可能会导致温室效应。

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已有研究报告的空气中微塑料的浓度

当前,越来越多研究显示在世界的很多地区(如北京)发现浓度“较高”的微塑料。雷维尔表示,这可能是由于技术的进步,使研究人员能够捕捉到比以前(发现的)更小的微塑料颗粒。“当然,这一切对我们来说都不是好兆头。我们对于空气中微塑料对气候的影响的只是初步的了解,随着更多新的研究的深入,这一块的知识空白将会被填补和修正。但我们能确定的是,随着塑料污染的上升,微塑料对气候的影响只会变得越来越糟糕。甚至可能已经在局部层面造成了大气加热或冷却的作用。如果不采取适当的措施加强对塑料垃圾的管理,这种影响只会越来越大,并在将来很长一段时间内继续影响气候。”

参考资料:

1.Revell Laura E.,Kuma Peter,Le Ru Eric C.,Somerville Walter R. C.,Gaw Sally. Direct radiative effects of airborne microplastics[J]. Nature,2021,598(7881). https://www.nature.com/articles/s41586-021-03864-x

2.Airborne microplastics have a growing influence on the climate, but we need more data  https://www.zmescience.com/science/airborne-microplastics-have-a-growing-influence-on-the-climate-but-we-need-more-data-263573453/

(编辑:逍遥客)

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