科學家在地球上一些人跡罕至的地方發現了微塑膠–小於5毫米的塑膠微粒，從馬裡亞納海溝深處到珠穆朗瑪峰白雪皚皚的山頂，甚至在中國和日本山區的雲層中也發現了微塑膠. 在人類腦組織、海龜體內，甚至植物根部也發現了微塑膠。 現在，由賓州州立大學科學家領導的新研究表明，這些空氣中的微塑膠可能會影響天氣模式並對氣候產生影響。

這項研究發表在《環境科學與技術》雜誌： Air）上發表的一項研究表明，微塑膠可作為冰核粒子，即促進雲中冰晶形成的微小氣溶膠。

賓州州立大學化學教授、論文的資深作者米里亞姆-弗里德曼解釋說，這意味著微塑膠可以透過影響大氣冰晶形成雲層的方式，對降水模式、天氣預報、氣候建模甚至航空安全產生影響。

弗里德曼說：”在過去二十年對微塑料的研究中，科學家發現微塑料無處不在，因此這又是一個謎團。現在很明顯，我們需要更好地了解它們是如何與我們的氣候系統相互作用的，因為我們已經能夠證明，雲的形成過程可能是由微塑膠引發的。

賓州州立大學科學家領導的新研究揭示，大氣中的微塑膠可能會影響天氣和氣候。 圖片來源：Michelle Bixby/賓州州立大學

在實驗室的受控環境中，研究人員研究了四種不同類型的微塑膠的冷凍活性：低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。 研究團隊將這四種塑膠懸浮在小水滴中，然後緩慢冷卻水滴，以觀察微塑膠對冰形成的影響。

他們發現，水滴結冰時的平均溫度比不含微塑膠的水滴高出5-10 度。 賓州州立大學研究生、論文第一作者海蒂-布塞（Heidi Busse）解釋說，通常情況下，沒有任何缺陷的大氣水滴凍結溫度約為攝氏零下38度。 水滴中的任何缺陷，無論是灰塵、細菌或微塑料，都會給冰的形成–或圍繞冰核–提供條件。 這種微小的結構足以促使水滴在較高溫度下結冰。

布塞說：”就我們的微塑膠而言，在所研究的大多數塑膠中，50% 的水滴在攝氏零下22 度時結冰。事實證明，如果引入不溶性物質，就會在液滴中引入缺陷，從而在較高溫度下形成冰核。

賓州州立大學化學教授Miriam Freedman（左）和賓州州立大學研究生Heidi Busse 研究了四種不同類型微塑膠的冷凍活性，以了解它們如何影響雲的形成。 圖片來源：Michelle Bixby/賓州州立大學

弗里德曼解釋說，這項發現對天氣和氣候意味著什麼尚不完全清楚，但它表明微塑膠很可能已經在產生影響。 她補充說，混合相雲，如蓬鬆的積雲、毯狀的層雲和陰暗祥的流雲，都包含液態水和冰凍水的組合。 這些雲可能遍布整個大氣層，包括雷暴時可能形成的典型的”鐵砧”狀雲。

賓州州立大學氣象學和大氣科學系的弗里德曼說：”當空氣模式使液滴升入大氣並冷卻時，微塑膠就會影響天氣模式並在雲層中形成冰。在氣溶膠顆粒增多的污染環境中，例如在微塑膠中，你會把可用的水分配給更多的氣溶膠顆粒，在每個顆粒周圍形成更小的水滴。在足夠大時才會降雨，因此在水滴足夠大之前，雲層中就會聚集更多的總水量，從而在降雨時獲得更大的降雨量。

一般來說，雲會透過反射太陽輻射來冷卻地球，但某些高度的某些雲會透過幫助捕捉地球發出的能量而產生暖化效應。 液態水的數量與冰的數量是決定雲層在多大程度上會產生暖化或降溫效應的重要因素。 如果微塑膠影響了混合相雲的形成，那麼它們也很可能影響氣候，但要模擬它們的整體影響卻非常困難。

布塞說：『我們知道，微塑膠能形成冰核這一事實具有深遠的影響，只是我們還不太清楚這些影響是什麼。我們可以從許多不同的層面來考慮這個問題，而不僅僅是更強大的風暴，也包括光散射的變化，這可能會對我們的氣候產生更大的影響。

研究人员还发现，环境老化，即气溶胶粒子随时间推移经历的自然光化学过程，会显著改变粒子与大气中气体和蒸汽的相互作用方式。 研究小组模拟了环境老化过程，将微塑料暴露在光线、臭氧和酸性物质中，观察其结冰能力是否会发生变化。

他們發現，所有測試過的塑膠都能成冰，但老化普遍降低了低密度聚乙烯、聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二酯的成冰能力。 與此相反，由於聚氯乙烯表面因老化而發生的細微變化，老化會增加其成冰能力。

接下來，研究團隊將對塑膠中常用的各種添加劑（如增塑劑）進行研究，以便更好地了解常用塑膠可能對地球大氣層的影響。

布塞說：「我們知道，我們每天使用的這些塑膠製品的整個生命週期可能會改變地球雲層的物理和光學特性，從而以某種方式改變氣候，但我們仍然有很多東西需要了解它們到底在做什麼。

編譯自/ ScitechDaily