近日，复旦大学环境科学与工程系付洪波教授课题组联合美国杜克大学Drew T. Shindell教授在《自然·气候变化》（Nature Climate Change）发表题为“Atmospheric Warming Contributions from Airborne Microplastics and Nanoplastics”的研究论文。该研究聚焦空气中微塑料和纳米塑料（MNPs）的光学性质及其气候效应，结合单颗粒实验表征、三维大气输送模拟与辐射传输计算，系统评估了空气中MNPs对全球直接辐射强迫的贡献。研究表明，具有颜色的MNPs并非仅仅是环境污染物，也可能是此前被忽视的重要气候增暖因子。

塑料颗粒已广泛存在于全球大气环境中，但其气候效应长期缺乏准确约束。已有研究通常将微塑料视作弱吸光颗粒，认为其直接辐射效应可以忽略。然而，真实环境中的塑料颗粒具有复杂的颜色差异和老化特征，会显著改变其对太阳辐射的吸收能力。本研究利用球差校正透射电子显微镜-低损失电子能量损失谱（AC-TEM-EELS）测定不同颜色MNPs的复折射率，并进一步耦合FLEXPART大气输送模型和SBDART辐射传输模型，模拟其全球分布、柱负荷和直接辐射强迫（DRF）。研究旨在从颗粒尺度到全球尺度，重新审视微纳塑料在气候系统中被长期低估的增温潜势。

研究发现，不同聚合物类型对微纳米塑料光学性质的影响相对有限，颜色才是决定其吸光能力的主导因素。与未着色的本征塑料相比，有色微纳塑料在可见光波段表现出更强的吸收能力：在550 nm波长处，其平均虚部折射率达到0.22，约为本征塑料的74.8倍。其中，黑色颗粒吸光最强，黄色、蓝色和红色颗粒次之，白色颗粒在可见光区的吸收最弱。研究还发现，大气老化虽然会导致白色颗粒“黄化”，但同时会“漂白”红色塑料颗粒，两者相互抵消，使MNPs净光学特性变化有限，其平均吸收能力仍维持较高水平。

在全球分布方面，模型模拟结果表明：近地表大气中微塑料年均数浓度可达 4.18 MP m^⁻3，纳米塑料年均质量浓度可达 3.67 ng m^⁻3。对应的大气柱负荷分别为 0.075 mg m^⁻2和 0.017 mg m^⁻2。研究进一步发现，微塑料浓度随大气垂直高度快速衰减，而纳米塑料在高空仍保持一定浓度水平，说明其具有更长的大气停留时间和更强的远距离输送潜力。整体上，全球大气中的微纳米塑料呈现显著空间异质性，在北太平洋副热带环流区、东亚、地中海沿岸和北美东部等区域形成明显高值区。

图2. 全球空气中微塑料和纳米塑料的年均近地表浓度及柱负荷分布

在气候效应方面，研究估算全球空气中微纳塑料产生的平均直接辐射强迫为0.039 ± 0.019 W m^⁻2，相当于黑碳直接辐射强迫的16.2%。其中，纳米塑料贡献明显高于微塑料，分别约为0.033 W m^⁻2 和 0.006 W m^⁻2。相较于非着色颗粒，有色微纳塑料可使直接辐射强迫增强 15.3倍。空间上，最强辐射强迫出现在北太平洋副热带环流区上空，峰值约为 1.34 W m^⁻2，甚至达到局地黑碳的 4.7倍。这些结果表明，微纳米塑料已不应再被视为仅具环境污染意义的颗粒物，而是一类具有明确增暖潜力的新型非黑碳吸光气溶胶。

施普林格·自然（Springer Nature）出版集团于4月30日英国当地时间下午3点召开新闻发布会，并同步新闻简报向全球媒体推介此项科研成果。美国国家公共广播电台（NPR）、英国广播公司（BBC）、美国《华盛顿邮报》、《纽约时报》、日本经济新闻社（NIKKEI）、《新民晚报》等在内的43家主流媒体与会。付洪波教授和Drew T. Shindell教授应邀出席发布会，代表作者团队向国际媒体解读研究亮点，并现场回答了记者提问。据编辑团队透露，每年通过这一形式面向全球推介的Nature Climate Change论文仅有1~2篇。

论文第一作者为23级博士生刘羽，通讯作者为付洪波教授及美国杜克大学Drew T. Shindell教授，复旦大学为第一通讯单位，主要合作者单位包括美国宾夕法尼亚大学、美国普度大学、美国圣路易斯华盛顿大学等。本研究受国家自然科学基金（No.22576035、22176038、22376029、91744205、21777025）、上海市自然科学基金（No.22ZR1404700）及国家重点研发计划（2022YFC3701102）等项目资助。