近日，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院黃藝教授團隊聯(lián)合胡敏教授，揭示了特大城市環(huán)境大氣中微塑料的分布特點及與其相關(guān)的微生物介導(dǎo)的人體健康風險。

圖1. 環(huán)境大氣微塑料人體暴露及相關(guān)微生物風險概念示意圖

研究以北京為例，選擇三個人類活動頻繁的城市功能區(qū)（公共服務(wù)區(qū)、居住區(qū)和綠地區(qū)）為研究點，進行了為期一年的大氣降塵樣品采集。借助顯微紅外光譜儀與顆粒物自動識別程序聯(lián)用技術(shù)，觀測了樣品中微塑料的顆粒數(shù)、形態(tài)學(xué)參數(shù)和聚合物類型等信息。結(jié)果表明北京地區(qū)的大氣微塑料全年平沉降速率和濃度為433.23 ± 233.76 items·m–2·d–1和3.00 ± 1.79 items·mg–1；大氣微塑料顆粒群平均尺寸為86.52 μm，中心聚類在38.4 ~ 48.6 μm之間；聚酯、聚乙烯和聚酰胺的占比達50%以上；碎片是主要形態(tài)，而纖維狀微塑料的比例隨著顆粒群尺寸范圍的升高而增加。

基于分布特征，研究團隊計算了人體通過吸入、粉塵攝入和皮膚粘附三種途徑而暴露于大氣微塑料的總量。計算結(jié)果表明，在室外條件下每天活動2小時，成人的大氣微塑料暴露量為106000個，未成年人為 73700個，這一數(shù)值與此前評估的人體通過飲食攝入的微塑料總量相當。其中，吸入是最主要的暴露途徑，然而通過粉塵攝入和皮膚粘附而產(chǎn)生暴露的大氣微塑料可能產(chǎn)生獨特的健康影響，依然值得關(guān)注。關(guān)于不同城市功能區(qū)全年暴露差異的研究結(jié)果顯示，城市綠地區(qū)域的暴露量與其他兩類城市功能區(qū)沒有顯著差異，說明綠地在避免或減少大氣微塑料暴露方面的作用非常有限。

圖2.環(huán)境大氣微塑料的人體暴露量估算與其分布特征

不同功能區(qū)大氣微塑料分布的顯著差異可由區(qū)域間人類活動差異和環(huán)境因素差異共同影響。人類活動類型和強度是解釋大氣微塑料尺寸、形態(tài)和主要聚合物類型空間差異的重要因素。降水頻次和風速是影響大氣微塑料沉降速率和聚合物類型數(shù)量的主要環(huán)境因素，在解釋時間差異方面具有重要作用。然而降雨頻次在在雨季和非雨季對大氣微塑料聚合物類型數(shù)量的驅(qū)動機制和效應(yīng)不同，為以往多項短期研究得到的不同結(jié)論提供了解釋依據(jù)。

圖3.驅(qū)動大氣微塑料分布特征的環(huán)境因素

研究團隊對大氣降塵樣品中細菌群落的致病性評估發(fā)現(xiàn)，細菌群落免疫類疾病的致病基因相對豐度與大氣降塵中微塑料顆粒群的多項參數(shù)存在顯著正相關(guān)性，其中微塑料的形態(tài)學(xué)參數(shù)（尺寸峰值）解釋度最高。對群落中免疫疾病相關(guān)的細菌類群、群落免疫疾病致病基因相對豐度和微塑料顆粒群的尺寸峰值進行的相關(guān)性分析后，發(fā)現(xiàn)細菌Sphingomonas可能是大氣微塑料增強大氣微生物源免疫疾病致病性的重要媒介生物類群。

圖4.環(huán)境現(xiàn)實條件下大氣微塑料與細菌群落致病性的潛在關(guān)系

本研究將大氣微塑料環(huán)境分布規(guī)律推向以年為單位的周期，將其公共健康風險從污染物暴露推向微生物所引發(fā)的次生風險層面，促進了環(huán)境大氣、微生物學(xué)和環(huán)境暴露等學(xué)科的交叉，為大氣微塑料污染及其健康風險的防控技術(shù)和政策提供了科學(xué)支持。

該研究得到了環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室自由探索課題 (No. 23Y01ESPCP) 、國家自然科學(xué)基金面上項目(No. 42177364)等項目的支持。相關(guān)成果以“Human Exposure to Ambient Atmospheric Microplastics in a Megacity: Spatiotemporal Variation and Associated Microorganism-Related Health Risk”為題發(fā)表于Environmental Science & Technology，第一作者為黃藝教授指導(dǎo)的博士生徐力波，通訊作者為黃藝教授與胡敏教授，論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c09271。

合作團隊關(guān)于大氣微塑料分布及其環(huán)境健康影響方面已發(fā)表的其他論文：

Xu, L.; Li, K.; Bai, X.; Zhang, G.; Tian, X.; Tang, Q.; Zhang, M.; Hu, M.; Huang, Y. Microplastics in the atmosphere: Adsorb on leaves and their effects on the phyllosphere bacterial community. Journal of Hazardous Materials, 2024, 462, 132789.

徐力波,胡敏,賈薇茜,張夢君,唐倩,田旭東,黃藝.大氣環(huán)境中微塑料分布與遷移及生態(tài)環(huán)境影響研究進展.科學(xué)通報, 2022, 67(30): 3565-3579.

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網(wǎng)址: 黃藝教授團隊在大氣微塑料分布及其人體健康風險方面取得新進展 http://m.u1s5d6.cn/newsview88437.html