One Earth (IF=16.2): 南京大学张彦旭团队开发新型大气微塑料传输模式GC-MP

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2023年6月7日，南京大学大气科学学院张彦旭教授团队在Cell Press细胞出版社期刊One Earth（最新影响因子：16.2）上发表了一篇题为“Modeling atmospheric microplastic cycle by GEOS-Chem: An optimized estimation by a global dataset suggests likely 50 times lower ocean emissions”的新研究。该研究开发了一种新的大气微塑料传输模式GC-MP，用于模拟微塑料（MP）在全球范围内的排放、输送和沉降。

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研究亮点

此研究开发了一种新的大气微塑料传输模式GC-MP，用于模拟微塑料（MP）在全球范围内的排放、输送和沉降。

此研究估算出全球大气微塑料排放为324 Gg year-1。

海洋对大气微塑料排放的贡献仅有171 Gg year-1，仅为之前研究估计值的约2%。

道路源是海洋源头以外大气微塑料的第二大来源，约115 Gg year-1。

综述简介

近年来，随着塑料产量和塑料废弃物排放量的不断增加，微塑料（MP）在我们的环境中广泛传播。此研究探索了微塑料（MP）在大气中的循环过程，包括排放、输送和沉降，以及它们与陆地和海洋之间的交换。作者开发了一种基于GEOS-Chem模型的大气MP运输模型，并利用全球大气MP观测数据进行了最优估计，从而对大气MP的来源进行了约束。此研究发现：全球大气MP总排放量为324（73–1,450）Gg year−1，其中海洋源的排放量为171（38–764）Gg year−1，远小于之前研究估算量（8600 Gg year−1）。此外，道路相关源（包括轮胎和制动器磨损以及管不当管理的塑料废弃物）也是重要的排放源，贡献了115（26–513）Gg year−1。通过模拟大气对陆地和海洋之间MP输送的影响，此研究发现微塑料由陆地向海洋的净输送（25 Gg year−1），但这一数值远小于河流排放量。此研究为揭示大气MP循环的机制和影响提供了新的视角和方法，对于保护环境和人类健康具有重要意义。

图1

作者专访

Cell Press细胞出版社特别邀请论文通讯作者张彦旭教授进行了专访，请他为大家进一步详细解读。

CellPress：

请问是哪些重要因素促使您对微塑料污染这个议题开展了该研究？

张彦旭教授：

我们这一代人从小就使用各种各样的塑料制品，我们受益于塑料制品带给我们的方便，同时也见识到了塑料对我们赖以生存的环境造成的破坏。另外，在全球碳中和的大背景下，塑料这一种既能对环境造成直接损害，又能在其生产、消费、处理、回收等全生命周期范围内对全球碳排放做出显著贡献的污染物变得十分受人重视。而前几年的新冠疫情也能增加全球塑料制品的使用量，塑料废弃物的排放量，微塑料对于保护环境和人体健康变得愈发重要。

CellPress：

请问您在进行本研究的过程中遇到了哪些困难，又是如何克服的？

张彦旭教授：

对于本研究来说，困难主要集中在这两个方面。一方面，微塑料在陆地、海洋、大气中的观测数据存在极大的不确定性，有的单位不统一、有的数据观测样本太少、有的观测时间太短，这都为最后结论的准确性带来了不少的困难。另一方面，微塑料相关的模式开发工作较少，因此对于作者和审稿人来说，都存在许多的未知。为了克服这些困难，我们对与模式模拟结果和结论的不确定性分析十分重视，在文章中使用大量的篇幅描述我们的不确定性分析。

CellPress：

塑料污染，尤其是微、纳米级塑料污染，近年以来逐渐成为热门话题，本月初刚刚落下帷幕的世界环境日也聚焦全球塑料污染治理。在此背景下，您能否简述一下本综述的几个重要结论及其重要意义？

张彦旭教授：

首先，我们的研究认为全球大气微塑料排放为324 Gg year-1，而之前的研究是8600 Gg year-1，远小于之前的研究。之前研究的高估主要在海洋对大气微塑料的传输，我们的结果比之前的研究低了50倍。我们发现海洋源和陆地的道路源/交通源都是大气微塑料排放的重要来源，分别为171 Gg每年和115 Gg每年。因此，我们呼吁在今后的微塑料控制相关政策制定中，一定要注意控制包括道路源在内的陆地源。另外我们也希望能有更多的观测数据和实验室研究来提高对大气微塑料循环的理解。

CellPress：

基于该研究的成果，您和您的团队后续有意围绕哪些研究方向开展相关工作？

张彦旭教授：

下一步，我们的团队将继续围绕着大气微塑料的排放、迁移、转化开展新的研究。我们会继续着手提高模式模拟的准确性，希望能更好地符合观测。此外，我们也打算对不同国家和地区大气微塑料的排放、沉降进行更深入的分析，重点关注地区差异性，如不同收入水平国家大气微塑料沉降的差异，主要大气微塑料排放国家对周边国家的影响。国家和地区大气微塑料排放协调控制政策的可行性和效果评估都是我们想要尝试的新方向。

CellPress：

您是否愿意分享选择One Earth发表这项重要工作的理由？

张彦旭教授：

One Earth是一本优秀的期刊，我们的研究组已经在One Earth上发表了多篇文章。One Earth对于全球环境热点和可持续发展的重视、高水平高效率的编辑和审稿团队是我们选择One Earth的理由。

作者介绍

张彦旭

教授

张彦旭，南京大学大气科学学院教授，入选国家级青年人才计划、江苏省双创人才。论文通讯作者。主要研究领域：大气化学、环境化学、海洋化学；大气、海洋输送模式开发持久性污染物（微塑料、汞、POPs）的生物地球化学循环；城市（超高精度）空气质量模拟；气候、能源和环境政策对空气质量和人体健康的影响。

相关论文信息

论文原文刊载于Cell Press细胞出版社旗下期刊One Earth上，点击“阅读原文”或扫描下方二维码查看论文

▌论文标题：

Modeling atmospheric microplastic cycle by GEOS-Chem: An optimized estimation by a global dataset suggests likely 50 times lower ocean emissions

▌论文网址：

https://www.cell.com/one-earth/fulltext/S2590-3322(23)00241-5

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.oneear.2023.05.012

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