宇宙成因核素铍-10（¹⁰Be）与铍-7（⁷Be）具有来源明确、环境行为稳定和半衰期差异极大等特点，是一类极具应用潜力的天然环境示踪剂，已在自然源平流层臭氧输入、气溶胶生成与传输及大气环流等研究得到应用。然而，能否将这一天然示踪体系拓展至微纳塑料（MNPs）等典型新污染物的环境行为研究，实现跨大气圈层迁移过程的直接示踪，仍缺乏科学证据。与此同时，MNPs已被证实能够通过大气实现跨区域乃至跨洲际长距离输送，并在青藏高原、北极等远离人为活动的偏远地区持续检出。而高海拔地区MNPs的来源及其跨大气圈层迁移机制仍缺乏直接观测证据，尤其是平流层空气是否参与微纳塑料的长距离输送尚未得到有效验证。

近日，中国科学院地球环境所多核素年代学与环境示踪团队首次将宇宙成因核素¹⁰Be和⁷Be引入大气MNPs示踪研究。研究团队以青藏高原南部拉萨为研究对象，综合利用加速器质谱（AMS）、热裂解-气相色谱/质谱联用（Py-GC/MS）、激光红外成像（LDIR）及数值模拟等测量分析技术手段，系统揭示了平流层空气参与高海拔地区MNPs长距离输送的过程，建立了¹⁰Be和⁷Be协同示踪平流层空气输送MNPs的新方法，实现了对新污染物跨圈层迁移过程的定量识别，为长期以来难以直接观测的平流层输送贡献提供了新的技术路径。

研究发现，青藏高原南部冬季大气中MNPs质量浓度介于0.0059–0.11 μg/m³之间，主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）和聚碳酸酯（PC）组成，占总质量的60%以上。而在一次基于¹⁰Be/⁷Be比值判定的典型平流层空气入侵过程中（最大强度达20%），由¹⁰Be与⁷Be的估算发现，平流层气团是以平均0.021Pa/s垂直速度在1个月内完成了从平流层底到地表（100 hPa-650 hPa）大尺度大气垂直环流。这导致该时期内MNPs在平流层底到青藏高原地表~6 km大气厚度范围内的平均寿命由1-2年缩短至1-3个月。而此次强烈的平流层入侵导致了青藏高原南部大气MNPs干沉降通量从0.093 ng/m²/s增加到0.33 ng/m²/s（增加约3.5倍），并且臭氧日平均浓度也升高约34%（~14ppm）（图1）。

进一步分析表明，研究期间青藏高原上空受冬季强西风急流的引导，原位于对流层顶附近的平流层空气发生折叠，为高空气团向近地层输送创造了有利条件（图2）。青藏高原大气MNPs不仅受近地面排放影响，还受到平流层空气及远距离输送过程的共同控制。整个采样期累计共有7%来自平流层-对流层区域气团在大气垂直环流作用下下沉流入采样点，其中潜在的水平传输排放源是印度（66%）、尼泊尔（26%）、巴基斯坦（6%）等地。该研究指出，在特殊地形与大气垂直动力背景下，一些时期的大气系统本身可能演化为MNPs富集与再分布的“二次污染源”（图2f）。而宇宙成因的铍同位素作为平流层气团“指纹”信号，充分拓展其示踪应用，将有助于丰富我们对包括MNPs在内的平流层物质传输路径及影响的认知。

前期，研究团队已将宇宙成因核素¹⁰Be和⁷Be应用于自然源平流层臭氧输送和气溶胶传输与转化。此次研究成果展示了将其拓展至MNPs等典型新污染物环境示踪研究的广阔前景。未来，研究团队将进一步构建基于宇宙成因核素的污染物天然示踪体系，并应用于不同典型污染物跨圈层迁移、长距离输送及环境归趋等研究，为揭示新污染物等全球循环机制、支撑新污染物精准防控提供新的研究工具。

相关研究成果发表于国际学术期刊Journal of Hazardous Materials。论文第一作者为刘许柯副研究员，通讯作者为付云翀正高级工程师。研究工作得到国家自然科学基金（12405336，12575319）、陕西省创新能力支持计划（2025RS-CXTD-036）、陕西省自然科学基础研究计划（2024JC-YBQN-0298）等项目联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.142992

图1. 青藏高原拉萨大气MNPs特征与宇宙成因¹⁰Be、⁷Be及臭氧的日变化规律。2024年11-12月。阴影区间（11月30日-12月18日）为总的MNPs浓度，¹⁰Be、⁷Be比值与浓度，以及臭氧的异常波动区，其中包含蓝色阴影区的表示的浮尘-扬沙天。

图2. 观测期大气传输MNPs过程模拟与示意图。a. 青藏高原周边的大气环流及采样点周边的地形。b. WRF-Chem模型中平流层示踪剂的时间变化曲线。c. WRF-Chem平流层示踪剂在采样点的经向剖面。d. WRF-Chem平流层示踪剂在典型时刻下地表空间分布。e. 采样点HYSPLIT后向轨迹聚类分析。f. 大气垂直环流促进青藏高原MNPs传输的示意图。