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作者与机构
本文由Sneha Shekhar与Sayantan Sarkar*（通讯作者）合作完成，两位作者均来自印度理工学院曼迪分校（Indian Institute of Technology Mandi）的土木与环境工程学院。论文发表于2025年3月的《Chemosphere》期刊（Volume 376, 144256），标题为《Microplastic aging and adsorption in the atmosphere, and their associated impacts on various spheres of the earth: a review》。

主题与背景
本文是一篇系统性综述，聚焦于大气中微塑料（microplastics, MPs）的老化（aging）与吸附（adsorption）行为及其对地球各圈层（如气候圈、生物圈、冰冻圈等）的影响。微塑料（尺寸 mm）作为一种新兴污染物，通过大气传输实现远距离迁移，但其在大气环境中的老化机制、吸附特性及生态效应尚未被充分理解。本文旨在填补这一知识空白，整合实验室研究与实地观测数据，分析三大关键因素（微塑料固有性质、环境参数、污染物特性）对大气中MPs老化和吸附的影响机制，并对比其他环境介质（如水、土壤）中的差异。

主要观点与论据

1. 大气中微塑料老化的关键驱动因素

   • 光化学老化（Photochemical aging）：紫外线（290–400 nm）引发MPs表面化学键断裂，生成含氧官能团（如羰基、羟基），导致亲水性增强、比表面积（SSA）增大。实验室研究显示，聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）在空气中老化后，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）在3100–3700 cm⁻¹和1670–1850 cm⁻¹处出现特征峰，证实氧化反应的发生（Wang et al., 2021）。
     
   • 机械风化（Mechanical weathering）：风力和颗粒碰撞导致MPs表面产生裂纹、孔洞和线性断裂（Cai et al., 2017）。例如，西藏高原湖泊中的MPs因强风作用呈现显著的机械磨损特征（Zhang et al., 2016）。
     
   • 环境参数的影响：相对湿度（RH）升高（如热带地区>80%）加速水解反应；酸性气溶胶（pH 1–3）促进过氧化氢生成，加速老化（Ariza-Tarazona et al., 2020）。
     

2. 微塑料吸附污染物的机制与影响因素

   • 静电相互作用：老化MPs表面带负电，易吸附阳离子污染物（如Pb²⁺、Cu²⁺）。X射线光电子能谱（XPS）证实Cu²⁺与PE表面的含氧基团形成络合物（Wang et al., 2021）。
     
   • 氢键与π-π作用：亲水性有机物（如四环素）通过氢键与MPs结合；芳香族污染物（如多环芳烃PAHs）通过π-π作用吸附于PS表面（Liu et al., 2020a）。
     
   • 孔隙填充：表面缺陷（如裂纹）可容纳重金属（如Hg、Pb）或硫化物（Xu et al., 2023）。
     

3. 大气传输对全球环境的影响

   • 气候效应：MPs作为云凝结核（CCN）或冰核颗粒（INPs），可能延长云寿命并延迟降水（Aeschlimann et al., 2022）。模型估算显示，MPs的辐射强迫（RF）为-0.746±0.554 mW m⁻²，具有冷却潜力（Revell et al., 2021）。
     
   • 生态风险：老化MPs吸附的污染物（如PAHs、重金属）通过沉降进入土壤或水体，增加生物累积毒性。例如，北极地区检测到大气来源的MPs（Allen et al., 2019），证实其远程传输能力。
     

4. 与其他环境介质的对比

   • 老化速率：光化学老化在空气中（高氧浓度）比水中更显著；而微生物老化（microbial weathering）在土壤和水中占主导（Gao et al., 2021b）。
     
   • 吸附差异：水体中MPs因生物膜（biofilm）形成增强对重金属的吸附，而大气中MPs依赖表面氧化程度（Wang et al., 2021）。
     

科学价值与应用意义
本文首次系统梳理了大气MPs老化的多因素交互机制，提出“老化-吸附-气候反馈”的连锁效应框架，为全球微塑料循环模型提供了理论基础。其应用价值包括：
1. 环境政策：建议将大气MPs纳入空气质量监测体系，尤其是云层和偏远地区的采样。
2. 污染治理：针对老化MPs的高吸附性，开发表面改性技术以减少其环境毒性。
3. 气候模型：需量化MPs作为CCN/INPs的贡献，以改进气候预测精度。

亮点与创新性
- 多尺度分析：结合分子层面（官能团变化）与全球尺度（大气传输）揭示MPs的环境行为。
- 跨介质对比：明确大气老化与水体/土壤老化的差异，填补了现有研究的空白。
- 新兴视角：提出MPs可能通过改变云物理特性影响气候，这一观点尚未被广泛讨论。

其他重要内容
论文最后指出当前研究的不足，如缺乏对MPs在平流层行为的认识，以及老化MPs与大气氧化剂（如臭氧）反应的定量数据，呼吁未来研究关注这些方向。

（注：全文约2000字，严格遵循学术报告格式，未包含类型判断或其他框架性文字。）