瓶裝水,、一次性餐具、預包裝食物,、部分居家生活用品.....隨著塑料品的消費量逐年增加,，塑料污染已然成為全球面臨的最緊迫的環(huán)境威脅之一。而這些塑料制品釋放出的塑料碎片,，又會在物理,、化學和生物的進一步降解后分解成為“更微小但更嚴重”的威脅，即「微塑料」或「納米塑料」,。
微塑料（Microplastic）,，是指直徑在1μm至5mm之間的塑料碎片和顆粒，在塑料制品使用過程中釋放,，特別是食物用途的塑料制品,。事實上，越來越多的實驗表明,，塑料聚合物的碎裂并未止步于“微米級”,，而是進一步形成了納米塑料，數(shù)量上更是比預期高出了好幾個量級,。
納米塑料（Nanoplastics）,，則是目前已知最小的微塑料，尺寸在1μm以下,。與微塑料相比,，納米塑料更易進入人體，其體積小到可以穿過生物屏障（比如細胞膜）并進入生物系統(tǒng),，從而引起潛在毒性,。
那么，當你在飲用瓶裝水時,，究竟有多少微塑料或納米塑料進入人體了呢,？
為了得到更直觀且更準確的回答，來自哥倫比亞大學和羅格斯大學的研究團隊搭建了一套高光譜受激拉曼散射（SRS）成像平臺,，檢測到每升瓶裝水中微/納米塑料濃度達到2.4±1.3×105（即24萬）個顆粒,，其中約90%為納米塑料微粒。
先前,，環(huán)境行動組織對法國最暢銷的9個瓶裝水進行調(diào)查,，發(fā)現(xiàn)78%的測試水每升含有1-121個微粒。而這個最新檢測方法測得的準確數(shù)值，比之前報告的瓶裝水中微塑料含量高出了2千甚至24萬倍,！
https://doi.org/10.1073/pnas.2300582121
作為檢測納米塑料微粒的強大平臺,，高光譜SRS顯微鏡滿足了三項關(guān)鍵要求：單顆粒分析的靈敏度、特異性和吞吐量,。為了最大限度地提高單粒子檢測所需的靈敏度,，研究者采用窄帶SRS成像方案，能檢測到小至100nm的納米塑料,。
此外,，為了保證塑料微粒的可檢測性、更好地區(qū)分每種塑料類型,，研究者還測定了7種最為常見的塑料聚合物的SRS光譜,，包括：聚酰胺66（PA）、聚丙烯（PP）,、聚乙烯（PE）,、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚氯乙烯（PVC）,、聚苯乙烯（PS）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET） ,，具有精細的光譜間隔（約3cm-1）。
使用SRS對不同的塑料微粒進行測定得到的結(jié)果
在學習和訓練了SRS成像平臺后,，研究者以日常生活中微塑料的重要來源之一——瓶裝水作為研究對象,。
研究者從一家大型零售商處購買了3種不同品牌的瓶裝水。接著,，針對每個樣品,，隨機抽取5個或以上的樣本（FOVs），在SRS顯微鏡下進行高光譜成像,，并通過集成的數(shù)據(jù)分析工作流程來檢測微/納米塑料,。
實驗流程
對粒子計數(shù)的絕對定量表明，3個不同品牌塑料品的每個FOV（0.2mm×0.2mm）中平均識別到78-103個塑料粒子,，明顯高于空白對照組,。假定微/納米塑料在膜區(qū)表面均勻分布，可以估算出每升瓶裝水中平均含有2.4±1.3×105個塑料微粒,。
從化學異質(zhì)性的角度考慮，PA,、PP,、PET、PVC和PS是瓶裝水中最為常見的微/納米塑料顆粒,，但具體的化學成分因瓶裝水的品牌而異,。不過，在三種品牌中，PA在數(shù)量上都“獨占鰲頭”,。
除了數(shù)量之外,，形態(tài)在納米毒性中也發(fā)揮了重要作用，能夠決定細胞對塑料微粒的吸收情況,。為了便于統(tǒng)計塑料微粒的形狀,，研究者引入了單個微粒的“長寬比”概念。塑料品中檢測到的所有微粒的長寬比在1-6之間,，均值為1.7,。比如：長寬比高于3的微粒是纖維狀的，而低于1.4基本上是球形的,，不過最終的毒理學后果還需要進一步證實,。
瓶裝水中微納米塑料暴露的量化
綜上所述，為了得到更為精準的納米塑料微粒數(shù),，研究者開發(fā)了這項用于微/納米塑料分析的高光譜SRS成像平臺,，以提高檢測的靈敏度和聚合物識別的特異性。
最終的發(fā)現(xiàn)令人“咋舌”,！在人們?nèi)粘ｏ嬘玫钠垦b水中,，每升水約含數(shù)以萬計的塑料微粒，遠超先前文獻中報告的數(shù)值,。其中,，納米塑料占據(jù)主導地位，占全部塑料微粒數(shù)量的90%左右,；剩余的10%為微塑料,，計算得到的濃度約為每升3萬個，大多數(shù)微粒較?。?lt;2μm）,。
當然，研究者正致力于將研究領(lǐng)域拓展到瓶裝水之外,。該論文的共同通訊作者,、哥倫比亞大學化學家Beizhan Yan表示，團隊還在開展另一個項目來計算洗衣服時流入廢水中的微/納米塑料,。統(tǒng)計顯示,，每洗10磅衣服，會產(chǎn)生數(shù)百萬個塑料微粒,。
雖然人們不會直接“吃”塑料,，但食物的包裝以及周圍的環(huán)境，特別是食品用途的塑料制品,，如塑料瓶,、食品包裝袋,、嬰兒奶瓶等等，則會將大量塑料微粒送入人類的體內(nèi),。在加熱之后,，這些塑料包裝排放出來的微粒數(shù)量級更是驚人！
Environmental Science Technology上先前發(fā)表的研究證實：與冷藏或室溫儲存等其他方式相比,，微波加熱會導致塑料容器和可重復使用食品袋向食品中釋放出最多的微塑料和納米塑料,！
僅3分鐘的微波加熱，就能使1cm^2的塑料容器釋放出高達422萬個微塑料和21.1億個納米塑料微粒,。當然也不能掉以輕心,，冷藏和室溫儲藏超過6個月，同樣會釋放出數(shù)百萬乃至數(shù)十億的微塑料和納米塑料,，只是不如微波加熱快,。
doi: 10.1021/acs.est.3c01942
事實上，塑料食品容器向食物中釋放的塑料微粒數(shù)量受到多重因素影響,，包括塑料固有特性（如材料類型,、結(jié)構(gòu)、共聚物以及最初的塑料微粒大?。┖屯獠恳蛩兀ㄈ鏿H,、溫度、氧氣和光線等）,。
在本研究中,，研究者對比了不同使用場景后發(fā)現(xiàn)，與冷藏,、室溫以及高溫儲藏相比,，微波加熱3分鐘釋放的塑料微粒數(shù)量最多！
在微波加熱過程中,，兩款不同的聚丙烯制成的嬰兒食品容器,，容器1釋放了42.5萬個微塑料和1.69億個納米微塑料/cm^2，而容器2釋放了422萬個微塑料和12.1億個納米塑料/cm^2,。遠遠超過冷藏,、室溫和高溫條件下釋放出的塑料微粒數(shù)量。
研究者解釋道,，之所以微波加熱過程中會釋放出更多的塑料微粒,，是因為水解、熱降解和紫外線照射降解會同時發(fā)生,。同時,，微波爐釋放的電磁波可以穿透塑料材料并加熱容器內(nèi)部，食物的溫度升高又會進一步增加塑料容器釋放微塑料和納米塑料,。
不同使用場景下容器釋放塑料微粒的情況
由于人們不斷地喝瓶裝水,、吃外賣，以及使用塑料餐盤微波加熱食物等等,，微/納米塑料自然被不停地攝入人體內(nèi),。但微/納米塑料難以被人體代謝吸收，未能排出的部分會在人體內(nèi)不斷蓄積,。近年來,，科學家已經(jīng)在腸胃、肺部,、胎盤,、心臟等多個器官中檢測到微/納米塑料的存在，而這些塑料微粒帶來的健康危害也不容小覷,。
因此,，在日常使用微波爐加熱食物的時候，應(yīng)該盡可能避免使用塑料容器,，就算是“食品級”的塑料容器也少用,。同時，在有選擇的情況下,，最好減少使用塑料制品盛放或者存儲食物吧,，千萬不要等人類的身體被徹底“塑化”后再追悔莫及！
參考資料：[1]Qian N, Gao X, Lang X, Deng H, Bratu TM, Chen Q, Stapleton P, Yan B, Min W. Rapid single-particle chemical imaging of nanoplastics by SRS microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jan 16;121(3):e2300582121. doi: 10.1073/pnas.2300582121. Epub 2024 Jan 8. PMID: 38190543.[2]Hussain KA, Romanova S, Okur I, Zhang D, Kuebler J, Huang X, Wang B, Fernandez-Ballester L, Lu Y, Schubert M, Li Y. Assessing the Release of Microplastics and Nanoplastics from Plastic Containers and Reusable Food Pouches: Implications for Human Health. Environ Sci Technol. 2023 Jul 4;57(26):9782-9792. doi: 10.1021/acs.est.3c01942. Epub 2023 Jun 21. PMID: 37343248.
撰文｜Swagpp
排版｜Swagpp
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