微生物"搭车"微塑料穿越大气？《One Earth》研究揭露空气塑料圈的全球风险

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微生物"搭车"微塑料穿越大气？《One Earth》研究揭露空气塑料圈的全球风险

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2025-09-24

当我们谈论塑料污染时，脑海里常浮现堆积的垃圾山、海洋中的塑料岛屿。但很少有人知道，那些比米粒还小的微塑料(直径＜5毫米)早已飘进空气，甚至在我们每一次呼吸中穿梭。更令人警惕的是，这些微小塑料表面正孕育着一个神秘的"微生物世界"——空气塑料圈(airborne plastisphere)，它就像隐形的"生态炸弹"，可能正在重塑地球的微生物平衡，甚至威胁人类健康。作为环境领域的研究者，今天我就用通俗的语言，带大家揭开这个被忽视的污染真相。

PART.01

什么是"空气塑料圈"?被塑料"驯化"的微生物王国

要理解空气塑料圈，得先从"塑料圈"(plastisphere)说起。2013年，科学家首次在海洋塑料垃圾上发现，塑料表面会聚集独特的微生物群落，就像给塑料穿了件"微生物外衣"，于是将这个"塑料+微生物"的微型生态系统命名为"塑料圈"。

而空气塑料圈，就是飘在空气中的微塑料及其表面附着的微生物群落的总称。和土壤、海洋里的塑料圈不同，空气中的微塑料始终处于高速流动状态，无法形成稳定的周边微环境，因此它的核心就是"塑料颗粒+附着其上的微生物及代谢产物"——小到细菌、病毒，大到真菌孢子，甚至还有抗生素耐药基因，都可能在这小小的塑料颗粒上"安家"。

可能有人会问:"空气中的微生物不是到处都是吗?塑料上的有什么特别?"答案在于选择性聚集。塑料表面的化学特性(比如疏水性)会像"筛子"一样，专门吸引某些微生物，尤其是致病菌、耐药菌这类对人类和生态系统有潜在危害的种类。就像潮湿的角落容易长霉，微塑料就是空气中有害微生物的"专属温床"。

PART.02

空气里的微塑料有多常见?无处不在的"隐形污染物"

在聊塑料圈的危害前，我们得先搞清楚:空气中的微塑料真的有这么多吗?答案是比你想象的更普遍。

1.浓度惊人:城市空气里藏着"塑料尘埃"

研究显示，上海空气中PM2.5(直径≤2.5微米的颗粒物)中，超过13%是微塑料；部分城市空气中的微塑料浓度能达到每立方米数万个，成年人每年通过呼吸摄入的微塑料就超过1万个。这些微塑料来源五花八门:建筑施工的塑料粉尘、汽车轮胎磨损的碎屑、洗衣机排出的合成纤维、塑料垃圾风化后碎成的颗粒，甚至农田里的塑料薄膜老化后也会飘进空气。

2.无孔不入:偏远地区也难逃"塑料雨"

更可怕的是，微塑料能随着气流飘到地球的每个角落。科学家在青藏高原、南极冰川、偏远山区的积雪和降雨中都发现了微塑料的踪迹:美国西部荒野地区每年通过大气沉降的微塑料超过1000吨；新西兰奥克兰海岸的微塑料年沉降量达到每平方公里92-151公斤；就连远离大陆的海洋上空，也有微塑料在飘移。

这背后的关键原因是微塑料的"物理优势":密度低(通常0.8-1.4g/cm³，远低于灰尘、金属颗粒)、形状不规则(纤维或碎片能减少空气阻力)、耐降解，所以能在空气中悬浮数天到数周，甚至跨洲际、跨半球运输。

Fig.1 全球大气微塑料负荷调查总结

图1证实微塑料在大气中具有全球性和普遍性

Fig.2 空气中的微塑料及其相关微生物群落

图2清晰勾勒出空气塑料圈的形成路径、核心构成与潜在风险链条。

PART.03

为什么说空气塑料圈是"健康杀手"?两大威胁直击生态与人类

微塑料本身的危害已被广泛关注，但空气塑料圈的核心风险，在于微塑料与微生物的"狼狈为奸"——塑料为微生物提供"交通工具"和"保护罩"，微生物则借助塑料扩散，放大污染危害。

1.生态威胁:打破全球微生物平衡

地球的生态系统依赖稳定的微生物循环，而空气塑料圈正在"强行改写"这个循环。

微生物入侵:偏远生态的"外来入侵者"

微塑料就像"微生物飞船"，能带着异地的微生物穿越山川湖海。比如城市污水厂的致病菌、农田里的耐药菌，可能附着在微塑料上，飘到生态脆弱的极地或山区。这些"外来微生物"会挤占本土微生物的生存空间，甚至引发本土物种疾病，破坏生态平衡。

干扰气候:塑料颗粒成了"造云催化剂"

空气中的微生物和微塑料本身都可能影响云的形成:微生物细胞能作为"凝结核"催生云朵，而微塑料经过风化后，表面吸附的有机物和水分也能起到类似作用。虽然目前这种影响还比较小，但随着微塑料浓度增加，可能会干扰区域降水和气候，比如在偏远地区引发异常降雨或干旱。

打乱物质循环:塑料圈成了"碳代谢异常热点"

塑料圈上的微生物特别擅长分解有机碳，这会改变大气和土壤中的碳循环。比如海洋塑料圈的微生物分解碳的能力比周围海水强10倍，而空气塑料圈沉降到土壤或水体后，也会加速局部碳代谢，打破生态系统的物质平衡。

Fig.3 土壤、水体与空气中塑料圈的特征对比

该图通过横向对比三大生态系统中塑料圈与周边环境(bulk soil/water/aerosol)的差异，揭示了空气塑料圈的独特性与风险梯度。

Fig.4 微塑料作为大气中微生物关键栖息地的假设机制

这张图从"来源-物理特性-化学特性"三个维度，拆解了微塑料成为微生物"理想载体"的核心原因.

2.人类健康威胁:呼吸间的"隐形病原体"

对人类来说，空气塑料圈的风险藏在每一次呼吸里，主要集中在三个方面:

致病菌扩散:呼吸中吸入"病毒载体"

塑料表面的粗糙结构和吸附的有机物，特别容易滋生致病菌。研究已发现，空气中的微塑料含量与SARS-CoV-2病毒、肺炎球菌等病原体的浓度呈正相关。更危险的是，塑料能为微生物"遮风挡雨"——抵御紫外线、干燥等环境压力，让致病菌在空气中存活更久，传播距离更远。

抗生素耐药性:"移动耐药基因库"

塑料圈是抗生素耐药基因(ARGs)的"温床"。一方面，塑料常吸附环境中的抗生素和重金属，这些物质会"筛选"出耐药菌；另一方面，塑料表面的生物膜(微生物聚集形成的薄膜)会促进细菌间的基因交换，让耐药基因快速扩散。也就是说，呼吸微塑料的同时，可能也吸入了"耐药基因片段"，加剧全球抗生素失效危机。

直接暴露危害:从皮肤到内脏的"塑料渗透"

微塑料不仅能通过呼吸进入肺部，还能附着在皮肤或植物表面:植物叶子会吸收空气中的微塑料，最终通过食物链进入人体；微塑料上的毒素(如塑料添加剂、吸附的重金属)和微生物代谢产物(如内毒素)，还可能引发过敏、炎症等问题。已有研究在人类肺组织中发现了微塑料，其长期影响仍在深入研究中。

Fig.5 空气塑料圈特征相关的行星健康威胁

该图通过"特征-威胁"的关联箭头，构建了空气塑料圈影响planetary health的"因果链条""。

PART.04

我们该如何应对?从科研到生活的"破局思路"

空气塑料圈是个新兴研究领域，目前还有很多未知，但这不代表我们只能"坐以待毙"。从科研突破到个人行动，已经有了一些关键方向。

1.科研攻坚:先搞懂"敌人是谁"

目前对空气塑料圈的研究还存在很多"知识缺口"，比如:空气中有多少微生物附着在微塑料上?这些微生物在运输过程中会发生什么变化?针对这些问题，科学家提出了三大研究方向:

设计"模拟大气舱":还原微塑料在空气中的悬浮状态，观察微生物的附着和存活规律；

开发精准检测技术:比如用基因测序识别塑料圈上的微生物种类，用Raman光谱追踪微塑料的来源；

建立全球监测网络:在城市、偏远地区、海洋等不同区域布设采样点，掌握空气塑料圈的分布规律。

2.政策干预:从源头减少微塑料排放

减少微塑料，才能从根本上遏制塑料圈的形成。目前已有一些可行的政策方向:

限制"一次性塑料":比如禁止超薄塑料袋、塑料吸管，推广可降解塑料替代品；

管控重点来源:加强汽车轮胎、合成纤维等"隐蔽性微塑料来源"的监管，比如研发低磨损轮胎、可降解合成纤维；

建立"大气微塑料标准":制定空气中微塑料的安全浓度阈值，像管控PM2.5一样进行日常监测。

3.个人行动:从小事减少"塑料贡献"

作为普通人，我们也能通过一些小事减少微塑料排放:

减少使用一次性塑料:自带购物袋、水杯，拒绝塑料餐具；

选择天然材质衣物:尽量穿棉、麻等天然纤维衣服，减少合成纤维(如聚酯纤维)的使用(洗衣机洗合成纤维时会产生大量微塑料)；

做好垃圾分类:避免塑料垃圾随意丢弃，减少风化破碎产生的微塑料；

关注室内空气:使用空气净化器(选择能过滤微小颗粒物的滤网)，定期清洁室内灰尘(灰尘中藏着不少微塑料)。

Fig.6 未来研究机遇与方法学框架

这张图系统梳理了空气塑料圈研究的四大核心策略及技术路径

PART.05

结语:看不见的污染，更需要看得见的关注

空气塑料圈是塑料污染的"隐形延伸"，它把"地面污染"变成了"空中威胁"，也让我们意识到:塑料污染从来不是孤立的环境问题，而是关乎生态平衡、气候变化和人类健康的"planetarycrisis(行星级危机)"。

目前，我们对空气塑料圈的了解还只是"冰山一角"，但已有证据足以提醒我们:减少塑料使用、加强污染管控，已经刻不容缓。毕竟，我们呼吸的每一口空气，都值得被认真守护。

引用文献:

Li,C.,Jin,L.N.,Bank,M.S.,Fan, C.,Gillings,M.R.,Zhao,T.,...Rillig,M.C.(2025).Potential planetary health impacts of the airborne plastisphere.One Earth,8.https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101446.