德国科学家发现，城市空气污染中微塑料的比例达到了4%，其中轮胎磨损是主要来源。随着空气中塑料污染问题的日益受到关注，尽管研究仍在进行中，但关于这些微小颗粒的分布及其对健康的影响仍然知之甚少。来自莱比锡的最新化学分析提供了德国首个详细数据，表明塑料约占城市空气中颗粒物的4%。其中，约三分之二的塑料来源于轮胎磨损。

根据研究结果，莱比锡市民每天从空气中吸入约2.1微克的塑料，这一水平与心血管疾病的死亡风险增加9%以及肺癌死亡风险增加13%相关。来自莱比锡大气研究所（TROPOS）和卡尔·冯·奥西茨基大学的研究人员在期刊《Communications Earth & Environment》上报告了这一发现，强调了全球应对塑料污染的紧迫性以及对空气质量及其健康影响的区域性研究需求。这项研究是莱比锡协会资助的“AirPlast”项目的一部分。

空气中塑料的测量仍然不足

近年来，科学家们对空气中塑料颗粒的关注逐渐增加，因为这些颗粒甚至在偏远地区如极地和高山上也被发现。这些颗粒可能干扰生态过程，并可能影响人类健康。潜在来源包括轮胎磨损、刹车磨损、纺织纤维、尘埃和城市表面。大量进入海洋的塑料通过河流也可能以微塑料和纳米塑料的形式返回大气。

纳米塑料被定义为小于1微米的所有塑料颗粒，而微塑料则是指所有介于1微米到1毫米之间的颗粒。尽管塑料污染显然在增加，吸入塑料颗粒的风险仍然知之甚少。

塑料的识别困难

空气中塑料的研究在过去十年内加速。一个挑战是“塑料”并不是单一材料，而是具有不同化学性质的广泛类别。因此，科学家们依赖几种互补的分析方法。光谱技术可以揭示颗粒的结构和表面特征，而基于质量的方法则可以测量总量。尤其是纳米塑料在复杂环境样品中分析和识别的难度较大。标准的光学方法在纳米尺度上检测颗粒的能力有限，确定确切的聚合物类型在这些尺寸上仍然困难。

为了应对这些挑战，热解气相色谱-质谱法（Py-GC-MS）成为一种重要的方法。在这种方法中，样品被快速加热以将其分解为更小的片段（热解），然后通过气相色谱分离并通过质谱鉴定。由于目前没有检测不同聚合物的标准，研究团队不得不创建自己的方法。

研究人员选择了11种常见类型的聚合物，包括轮胎磨损颗粒（TWP）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺6（PA6）、聚氨酯（MDI-PUR）。他们利用商业可得的原材料确定每种材料的分析“指纹”，并与莱比锡的空气样本进行比较。

轮胎磨损占主导地位

这项新发布的研究为莱比锡市民呼吸的空气中的微塑料污染提供了初步视角。然而，研究人员认为，未来的工作应包括更多地点的样本采集，包括城市和农村背景站点，以及更长的采样周期。Kaushik的团队计划在未来一年内评估样本，以确定是否存在季节性模式。

在“AirPlast”项目中，研究人员开发了检测和测量气溶胶样本中合成聚合物的分析方法。他们还使用建模方法追踪可能的来源和大气中的运输。该项目涉及莱比锡大气研究所（TROPOS）、聚合物研究所（ipf）、亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）、柏林工业大学和卡尔·冯·奥西茨基大学的研究人员。

其他研究小组之前在奥地利的格拉茨、日本的京都和中国的上海检测到了城市空气中的微塑料和纳米塑料颗粒。莱比锡的研究是德国首个此类研究，提供了关于这些细颗粒组成和来源的重要信息。轮胎磨损颗粒约占总塑料的65%，其次是聚氯乙烯、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。这些聚合物与含碳气溶胶标志物之间显示出强相关性，表明共享排放和大气混合。

可测量的风险

细颗粒物长期以来被认为是健康风险。根据世界卫生组织（WHO）的说法，质量浓度是评估空气污染、估计健康影响和制定立法的关键指标。为了大致估算莱比锡吸入塑料颗粒的风险，研究团队首先测量了空气中塑料颗粒的质量，然后计算成年人根据肺容量吸入的量。

研究结果显示，花费约24小时在Torgauer街上的人每天吸入约2.1微克的塑料颗粒，相当于每年0.7毫克。对中国和印度特大城市的人类微塑料吸入量的其他估算结果差异很大。这种差异表明，所有相关塑料类型都需要测量，并且需要标准化的测量。

由于其小尺寸，纳米塑料颗粒可以深入呼吸道，可能增加长期疾病的风险。为了检查可能的健康影响，莱比锡的研究使用现有的流行病学模型来估计环境暴露的相对风险。这些预测发现，心肺疾病的潜在死亡风险增加5%至9%（RR: 1.08），肺癌的潜在死亡风险增加8%至13%（RR: 1.12）。

“这一风险高于欧洲一般细颗粒物PM2.5的风险。我们的观察表明，尽管微塑料和纳米塑料的质量较低，但可能随着时间的推移对健康构成风险。肺癌和心血管疾病的死亡风险增加可能是由于塑料颗粒的聚合物特异性毒性，”Kaushik解释道。

空气质量标准滞后

减少空气中塑料颗粒物的污染对于限制人类暴露至关重要（联合国可持续发展目标3：良好健康与福祉），将空气质量管理纳入城市规划（联合国可持续发展目标11：可持续城市与社区），以及减少大气影响（联合国可持续发展目标13：气候行动）。

“由于约三分之二的微塑料来自轮胎磨损，这表明需要采取行动，单靠转向电动交通无法解决细颗粒物问题。为了保护健康，重要的是在空气质量管理中考虑轮胎磨损，并为空气中的微塑料设定限值，”TROPOS的Hartmut Herrmann教授强调道，他是该研究的负责人。

莱比锡的研究结果越来越表明，吸入的塑料颗粒，尤其是纳米塑料，可能对健康产生影响。然而，这一研究领域仍然较年轻。需要更多的长期研究来确认各类塑料的毒性，确定安全限值，并制定监管标准。在此之前，莱比锡的结果表明，微塑料和纳米塑料颗粒应作为新兴空气污染物进行监测，健康风险评估方法也需要进一步完善。