近日，汪俊峰教授团队联合香港城市大学覃意茗助理教授等在Environmental Science & Technology发表题为“Real-Time Detection of Urban Atmospheric Micro–Nanoplastics and Their Chemical Mixing State Using Bioaerosol Single-Particle Mass Spectrometry”的研究成果。该研究首次建立了基于单颗粒视角的实时检测大气中微纳米塑料（MNPs）及其与其他污染物的混合状态的方法，并成功应用于大气环境中的微纳米塑料的检测，发现具有PS MNPs特征的颗粒与硝酸盐和硫酸盐高度共存。该方法为深入理解微纳米塑料的老化行为、环境与健康风险以及气候效应提供了新视角与数据支撑。
图文摘要
研究背景：
大气中的MNPs在全球塑料污染的传输及迁移过程中起着关键作用，并可能与共存的其他大气污染物发生相互作用，从而改变其化学和物理特性，影响大气过程及环境行为。然而，目前缺乏能够实时、高分辨率表征其混合状态及与其他污染物相互作用的技术。
研究方法：
本研究主要使用Bio-SPAMS在实验室和环境中对单颗粒气溶胶及聚苯乙烯微纳米塑料（PS MNPs）进行检测。实验中，首先通过雾化器将500 nm单分散PS颗粒气溶化，进行验证Bio-SPAMS具有检测此种MNPs的能力；其次进行了检测条件的优化（激光能量和粒径），以确定标准谱；并开展识别确定环境中的PS MNPs的示踪离子实验（焚香实验）；同时验证Bio-SPAMS具有检测PS MNP与其他污染物混合状态的能力；最后检测含有标样PS MNPs的环境样品进行方法验证，同时应用于无标样的环境样品中。
研究结果：
结果显示：以91[C7H7+]、104[C8H8+]和115[C9H7+]为示踪离子，可以成功检测到大气环境中具有PS MNP特征的颗粒及其混合状态信息。以广州市实地观测结果为例，结果发现具有PS MNP特征的颗粒占总颗粒（n = 51,045颗粒）的1.04%，主要分布在0.3–0.8 μm粒径范围内，且约76.4%的PS MNPs具有硝酸盐和硫酸盐信号，其中硝酸盐和硫酸盐的相对峰面积占比分别为14.30%和4.06%。
环境意义：
本研究建立的基于单颗粒质谱的实时检测方法，不仅可在复杂大气环境中精准识别微纳米塑料（MNPs），还能同步解析其与其他污染物的混合状态，实现从单颗粒层面对大气塑料污染的动态追踪。与传统的滤膜采样—离线分析方法相比，该方法显著提高了检测的时空分辨率和响应速度，为揭示MNPs在大气中的输送、转化与老化过程提供了全新的技术手段。在实际观测中，该方法成功应用于城市大气样品的实时监测，发现 PS MNPs与硝酸盐、硫酸盐等无机污染物高度共存，表明MNPs可作为多污染物复合体系的重要载体，可能影响气溶胶的光学特性和反应活性。这一技术的建立为未来大气微纳米塑料的实时监测、溯源分析以及环境风险评估提供了重要科学支撑，也为探索新型污染物在气候与健康效应中的作用机制奠定了方法学基础。
本研究的合作作者包括香港城市大学覃意茗助理教授（共同通讯作者，现就职于宁波东方理工大学，副教授），暨南大学李磊研究员、李梅研究员、成春雷研究员，意大利基耶蒂-佩斯卡拉大学Eleonora Aruffo长聘副教授，南京信息工程大学大气环境与健康研究团队。本研究获得了中国国家重点研发计划青年科学家项目以及国家自然科学基金等资助。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c06513
主要作者介绍
第一作者：张崇崇，南京信息工程大学环境科学与工程23级博士生。研究方向大气微纳米塑料检测方法的建立、赋存特征及其毒性效应研究。邮箱：zcc0605dream@163.com
通讯作者：覃意茗助理教授（香港城市大学），现为宁波东方理工大学工学部副教授（研究员、博导）。2023-2025年任香港城市大学能源与环境学院助理教授。主要研究方向为新型原位质谱离子化技术开发、大气多相化学、气溶胶与空气污染。发表包括PNAS， ES&T，ACP等SCI期刊论文40余篇。曾获美国能源部大气化学新兴科学家 (ACCESS，2023）以及美国土木与环境工程学术新星（CEE Rising Star 2022）。通讯邮箱：ymqin@eitech.edu.cn
通讯作者：汪俊峰教授，博士生导师。现任南京信息工程大学校学术委员会委员，江苏省大气环境与装备技术协同创新中心副主任，应急管理学院副院长。入选国家重大人才计划A类青年项目，江苏省重点引才计划、江苏省杰青。从事中国大气污染溯源、演变机制及环境健康方面的研究工作。共发表第一/通讯作者论文23篇，包括Nat. Commun.、PNAS、Sci. Bull.、Environ. Sci. Technol.、Environ. Sci. Technol. Lett.及Atmos. Chem. Phys.等，其中4篇入选ESI高被引，1篇入选热点论文。此外，荣获2024环境保护科学技术奖自然科学二等奖、2023中国环境科学学会青年科学家奖金奖、2023江苏省自然科学百篇论文奖、博士毕业论文于2019年入选江苏省优秀博士学位论文，发表于Environ. Sci. Technol. Lett.的研究论文获最佳论文奖，曾获江苏省研究生创新工程项目资助。
