当水蒸气（大气中看不见的气体）附着在微小的漂浮粒子（如灰尘）上，变成液态水滴或冰晶时，云就形成了。在一项新发表的研究中，我们表明，微塑料颗粒可以产生同样的效果，在温度比没有微塑料的液滴高5到10摄氏度（9到18华氏度）的温度下产生冰晶。

　　这表明，空气中的微塑料可能会在原本不会形成云的情况下产生云，从而影响天气和气候。

　　我们是大气化学家，研究不同类型的颗粒与液态水接触时如何形成冰。这个在大气中不断发生的过程被称为成核。

　　大气中的云可以由液态水滴、冰粒或两者的混合物组成。在温度在华氏32度至零下36度（摄氏0度至零下38度）的中高层大气中，冰晶通常会在干燥土壤中的矿物粉尘颗粒或生物颗粒（如花粉或细菌）周围形成。

　　微塑料的宽度不到5毫米，大约是铅笔橡皮的大小。有些是微观的。科学家们在南极的深海、珠穆朗玛峰的顶峰和新鲜的南极雪中发现了它们。因为这些碎片非常小，它们可以很容易地在空中运输。

　　为什么重要？

　　云中的冰对天气和气候有重要的影响，因为大多数降水通常是从冰粒开始的。

　　世界各地非热带地区的许多云顶延伸到大气中，以至于冷空气导致其中的一些水分冻结。然后，一旦冰形成，它就会从周围的液滴中吸收水蒸气，晶体就会变得足够重，从而落下。如果不形成冰，云就会蒸发，而不会造成降雨或降雪。

　　虽然孩子们在小学时就知道水在32华氏度（0摄氏度）结冰，但这并不总是正确的。如果没有像尘埃颗粒这样的东西来形成核，水在结冰之前可以过冷到零下36华氏度（零下38摄氏度）。

　　为了在较温暖的温度下发生冻结，液滴中需要存在某种不溶于水的物质。这种颗粒提供了形成第一个冰晶的表面。如果微塑料存在，它们可能会导致冰晶形成，可能会增加降雨或降雪。

　　云也在几个方面影响天气和气候。它们反射来自地球表面的入射阳光，这具有冷却作用，并吸收来自地球表面的一些辐射，这具有变暖作用。

　　阳光的反射量取决于云层中液态水和冰的含量。与液态水相比，如果微塑料增加了云中冰粒的存在，这种变化的比例可能会改变云对地球能量平衡的影响。

　　我们是如何工作的

　　为了观察微塑料碎片是否可以作为水滴的核，我们使用了大气中最常见的四种塑料：低密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。每一种都在原始状态和暴露于紫外线、臭氧和酸之后进行了测试。所有这些都存在于大气中，可能会影响微塑料的组成。

　　我们将微塑料悬浮在小水滴中，慢慢冷却水滴，观察它们何时结冰。我们还分析了塑料碎片的表面，以确定它们的分子结构，因为冰核可能取决于微塑料的表面化学。

　　对于我们研究的大多数塑料，50%的液滴在冷却到零下8华氏度（零下22摄氏度）时被冻结。这些结果与加拿大科学家最近的另一项研究相吻合，他们还发现，某些类型的微塑料在比没有微塑料的液滴更高的温度下成冰。

　　暴露于紫外线辐射、臭氧和酸有降低颗粒冰核活性的趋势。这表明，冰成核对微塑料颗粒表面的微小化学变化很敏感。然而，这些塑料仍然会形成冰核，所以它们仍然会影响云层中冰的数量。

　　还有什么是未知的

　　为了了解微塑料是如何影响天气和气候的，我们需要知道它们在云层形成的高度的浓度。我们还需要了解微塑料与其他可能形成冰核的颗粒（如矿物粉尘和生物颗粒）的浓度，以确定微塑料是否处于可比水平。这些测量将使我们能够模拟微塑料对云形成的影响。

　　塑料碎片有多种大小和成分。在未来的研究中，我们计划研究含有添加剂的塑料，如增塑剂和着色剂，以及更小的塑料颗粒。

　　米里亚姆·弗里德曼（Miriam Freedman）是宾夕法尼亚州立大学的化学教授，海蒂·布斯（Heidi Busse）是宾夕法尼亚州立大学的化学博士生。

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