瓶裝水,、一次性餐具,、預(yù)包裝食物、部分居家生活用品.....隨著塑料品的消費(fèi)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(huì)在物理,、化學(xué)和生物的進(jìn)一步降解后分解成為“更微小但更嚴(yán)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(shí)上,，越來越多的實(shí)驗(yàn)表明，塑料聚合物的碎裂并未止步于“微米級(jí)”，而是進(jìn)一步形成了納米塑料,，數(shù)量上更是比預(yù)期高出了好幾個(gè)量級(jí),。
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(jìn)入人體,，其體積小到可以穿過生物屏障（比如細(xì)胞膜）并進(jìn)入生物系統(tǒng),，從而引起潛在毒性。
那么,，當(dāng)你在飲用瓶裝水時(shí),，究竟有多少微塑料或納米塑料進(jìn)入人體了呢？
為了得到更直觀且更準(zhǔn)確的回答,，來自哥倫比亞大學(xué)和羅格斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)搭建了一套高光譜受激拉曼散射（SRS）成像平臺(tái),，檢測到每升瓶裝水中微/納米塑料濃度達(dá)到2.4±1.3×105（即24萬）個(gè)顆粒，其中約90%為納米塑料微粒,。
先前,，環(huán)境行動(dòng)組織對(duì)法國最暢銷的9個(gè)瓶裝水進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)78%的測試水每升含有1-121個(gè)微粒,。而這個(gè)最新檢測方法測得的準(zhǔn)確數(shù)值,，比之前報(bào)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(qiáng)大平臺(tái),，高光譜SRS顯微鏡滿足了三項(xiàng)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET） ,，具有精細(xì)的光譜間隔（約3cm-1）,。
使用SRS對(duì)不同的塑料微粒進(jìn)行測定得到的結(jié)果
在學(xué)習(xí)和訓(xùn)練了SRS成像平臺(tái)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(duì)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(duì)每個(gè)樣品，隨機(jī)抽取5個(gè)或以上的樣本（FOVs）,，在SRS顯微鏡下進(jìn)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(shí)驗(yàn)流程
對(duì)粒子計(jì)數(shù)的絕對(duì)定量表明,，3個(gè)不同品牌塑料品的每個(gè)FOV（0.2mm×0.2mm）中平均識(shí)別到78-103個(gè)塑料粒子,，明顯高于空白對(duì)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(gè)塑料微粒,。
從化學(xué)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(xué)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(dú)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(xì)胞對(duì)塑料微粒的吸收情況,。為了便于統(tǒng)計(jì)塑料微粒的形狀，研究者引入了單個(gè)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(xué)后果還需要進(jìn)一步證實(shí),。
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(zhǔn)的納米塑料微粒數(shù)，研究者開發(fā)了這項(xiàng)用于微/納米塑料分析的高光譜SRS成像平臺(tái),，以提高檢測的靈敏度和聚合物識(shí)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(jì)的塑料微粒,，遠(yuǎn)超先前文獻(xiàn)中報(bào)告的數(shù)值。其中，納米塑料占據(jù)主導(dǎo)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(jì)算得到的濃度約為每升3萬個(gè),，大多數(shù)微粒較?。?lt;2μm）。
當(dāng)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(xué)化學(xué)家Beizhan Yan表示,，團(tuán)隊(duì)還在開展另一個(gè)項(xiàng)目來計(jì)算洗衣服時(shí)流入廢水中的微/納米塑料,。統(tǒng)計(jì)顯示，每洗10磅衣服,，會(huì)產(chǎn)生數(shù)百萬個(gè)塑料微粒,。
雖然人們不會(huì)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(huì)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(jí)更是驚人,！
Environmental Science Technology上先前發(fā)表的研究證實(shí)：與冷藏或室溫儲(chǔ)存等其他方式相比，微波加熱會(huì)導(dǎo)致塑料容器和可重復(fù)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(dá)422萬個(gè)微塑料和21.1億個(gè)納米塑料微粒。當(dāng)然也不能掉以輕心,，冷藏和室溫儲(chǔ)藏超過6個(gè)月,，同樣會(huì)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(shí)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小）和外部因素（如pH,、溫度,、氧氣和光線等）,。
在本研究中，研究者對(duì)比了不同使用場景后發(fā)現(xiàn),，與冷藏,、室溫以及高溫儲(chǔ)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(gè)微塑料和1.69億個(gè)納米微塑料/cm^2,，而容器2釋放了422萬個(gè)微塑料和12.1億個(gè)納米塑料/cm^2,。遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(huì)釋放出更多的塑料微粒，是因?yàn)樗?、熱降解和紫外線照射降解會(huì)同時(shí)發(fā)生,。同時(shí)，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(huì)進(jìn)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?cái)z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(huì)在人體內(nèi)不斷蓄積,。近年來，科學(xué)家已經(jīng)在腸胃,、肺部,、胎盤、心臟等多個(gè)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(shí)候,，應(yīng)該盡可能避免使用塑料容器,，就算是“食品級(jí)”的塑料容器也少用。同時(shí),，在有選擇的情況下,，最好減少使用塑料制品盛放或者存儲(chǔ)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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