一份外賣會讓你吃進(jìn)上千億顆微塑料，這是你身體可能發(fā)生的變化
2022-06-23
圖片來源：Pixabay
來源 C&EN, Nautilus 等
編譯 魏瀟
無處不在的微塑料，又找到了一條進(jìn)入人體的新渠道：外賣中一次性紙制容器的內(nèi)襯涂層。一項(xiàng)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）領(lǐng)導(dǎo)的新研究發(fā)現(xiàn)，帶有防水涂層——低密度聚乙烯（LDPE）內(nèi)襯的一次性紙杯，在接觸 100 ℃ 熱水短短 20 分鐘后，釋放的微塑料顆粒密度可達(dá) 1012/L。這意味著喝下一杯 300 ml 的外帶熱咖啡，將有上千億微塑料顆粒進(jìn)入體內(nèi)，研究人員推算，這意味著平均每 7 個(gè)身體細(xì)胞就會吸收一個(gè)微塑料顆粒。
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會釋放微塑料的不止是一次性紙杯。早在 2020 年，就有中國學(xué)者研究了石家莊、青島、成都、杭州、廈門這五個(gè)城市中不同外賣容器的微塑料釋放情況。他們發(fā)現(xiàn)，不論是可以微波加熱的聚丙烯（PP）餐盒、耐熱至 70 ℃ 的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）餐盒，還是更傳統(tǒng)的聚苯乙烯（PS）白色發(fā)泡飯盒，都會釋放微塑料，并且基本不受內(nèi)容物溫度的影響。
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Nautilus 的一篇報(bào)道稱，這種直徑小于 5 毫米，部分情況下小于 1 微米的塑料顆粒已經(jīng)侵入了人類大約 40% 的食物，啤酒、蜂蜜、魚類和貝類中都被檢出了微塑料，甚至有研究計(jì)算出我們每周攝入的塑料相當(dāng)于吃掉一張信用卡。消化道也不是唯一被塑料入侵的人體結(jié)構(gòu)，微塑料還出現(xiàn)在肺組織、血液和連接母親和嬰兒的胎盤里。
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我們已經(jīng)深陷微塑料的包圍，但它會對人類健康產(chǎn)生何種影響、怎么產(chǎn)生影響，一直沒有明確的答案。一些專門研究納米顆粒毒理學(xué)的學(xué)者認(rèn)為，微塑料確實(shí)會改變我們的身體，影響程度不僅取決于我們攝入了多少，還取決于每個(gè)微塑料顆粒的大小、形狀、表面化學(xué)性質(zhì)等一系列更精確的屬性。
微塑料的真實(shí)模樣
美國《化學(xué)與工程新聞》（C&EN）的一篇文章指出，目前大多數(shù)關(guān)于微塑料的毒理學(xué)研究使用的是聚苯乙烯珠。這是一種常見的量產(chǎn)材料，具有不同尺寸和不同的官能團(tuán)，但它們與真實(shí)環(huán)境中的微塑料并不一致。美國貝勒大學(xué)（Baylor University）環(huán)境科學(xué)教授 Christie Sayes 表示，他們在海水或環(huán)境水樣中發(fā)現(xiàn)的微塑料往往是“鋸齒狀、邊緣鋒利的碎片”，即便是實(shí)驗(yàn)室里有意將塑料餐具攪碎制造而來的微塑料也不是聚苯乙烯珠那樣的規(guī)整球形。英國倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的環(huán)境毒理學(xué)家 Stephanie Wright 有同樣的看法，她在空氣中檢測到的大多數(shù)微塑料顆粒也都是碎片，而非球體。
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對于納米粒子來說，形狀和鋒利邊緣的數(shù)量會影響其毒理學(xué)特性。具有更多鋒利邊緣的顆粒，在細(xì)胞炎癥和氧化應(yīng)激過程中表現(xiàn)得更明顯。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)長而堅(jiān)硬的纖維碳納米管可以在小鼠體內(nèi)引發(fā)與致癌物石棉相同的病理反應(yīng)。另一項(xiàng) 2015 年的研究則顯示，六邊形納米金顆粒比圓形和三角形的顆粒更容易進(jìn)入上皮細(xì)胞，造成的細(xì)胞質(zhì)量負(fù)擔(dān)也更高。因此微塑料的形狀不應(yīng)被忽略，這很有可能是決定其危害性的重要因素。
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微塑料的復(fù)雜成分也是研究人員面臨的挑戰(zhàn)。PE、PP、PET、PS 都是常見的塑料制品成分，因此微塑料顆粒也不太可能是單一成分的聚合物。此外，很多微塑料是由塑料制品在紫外線風(fēng)化作用下形成的，這一過程可能改變塑料的化學(xué)性質(zhì)，讓它的疏水性降低，更容易被有機(jī)或無機(jī)污染物包裹。增塑劑（很多是內(nèi)分泌干擾物）、農(nóng)藥、重金屬甚至寄生蟲等病原體都可能附著在微塑料顆粒上，共同進(jìn)入人體。
進(jìn)入身體，然后呢？
現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品讓我們無法避免通過飲食攝入微塑料，因此科學(xué)家們開始構(gòu)建模擬消化道的體外系統(tǒng)，希望描繪出這些微小至納米級的顆粒侵入我們身體的圖景。
C&EN 的報(bào)道稱，在美國哈佛大學(xué)（Harvard University）和羅格斯大學(xué)（Rutgers University）從事納米科學(xué)與環(huán)境生物工程研究的學(xué)者 Philip Demokritou 正在利用模擬小腸上皮的體外模型測試微塑料顆粒是否會干擾營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。他們發(fā)現(xiàn)，微塑料的存在會對脂肪吸收帶來健康上的負(fù)面影響，與脂肪一起攝入的微塑料顆粒會令前者的生物利用度增加一倍，這意味著會有更多的脂肪進(jìn)入血液。此外，維生素等微量營養(yǎng)素的吸收也受到了影響。
Demokritou 的體外實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，食物和水中存在的微塑料和納米塑料會導(dǎo)致小腸滲透性增加，這可能導(dǎo)致腸道內(nèi)的各種物質(zhì)從消化道中逸出，直接作用于其他組織。不過，這些初步發(fā)現(xiàn)都需要更進(jìn)一步的動物實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。
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不同大小的微塑料顆粒，對腸道的影響可能各不相同。Sayes 和同事們在實(shí)驗(yàn)室里將塑料餐具攪碎成大于 100 μm、1-100 μm 和小于 1 μm 三種不同直徑的微粒，利用自行構(gòu)建的體外腸道芯片系統(tǒng)（包含小腸上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和免疫細(xì)胞）來測試不同尺寸的微塑料對腸道細(xì)胞存活能力、吞噬能力和免疫反應(yīng)的作用。該研究尚未正式發(fā)表，但他們已經(jīng)得到了一些初步結(jié)果：1-100 μm 的微塑料會降低腸上皮細(xì)胞的活性并削弱三種腸道細(xì)菌的繁殖能力，而更大一些的微塑料顆粒會促進(jìn)這些細(xì)菌繁殖。
Sayes 推測，較大的塑料顆?；蛟S可以做這些腸道細(xì)菌的營養(yǎng)來源；不過，也有可能是因?yàn)檩^大的微塑料顆粒表面本身就比更小的微塑料攜帶有更多細(xì)菌。
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呼吸是另一種暴露在微塑料污染下的主要途徑。上世紀(jì)九十年代后期出現(xiàn)在美國的“植絨工人肺”可以算是微塑料對人體影響的最早發(fā)現(xiàn)之一。這一案例來自美國羅德島一家加工尼龍植絨面料的工廠，流行病學(xué)家發(fā)現(xiàn)在密閉空間內(nèi)工作的植絨工人患肺癌的比例，是該地區(qū)其他人的三倍。最開始有人懷疑這是因?yàn)楣と宋肓嘶瘜W(xué)物質(zhì)，但尸檢結(jié)果顯示這些工人的肺組織中滯留著許多細(xì)小的尼龍纖維。尼龍植絨是一種類似天鵝絨的面料，常用于室內(nèi)裝潢和毯子服裝，是用合成的尼龍材料切割成短纖維制成的。這種細(xì)小纖維的主要成分是聚酰胺樹脂，因此也是微塑料的一種。但由于當(dāng)時(shí)的報(bào)告使用的是“尼龍植絨”而非“微塑料”，直到 15 年后才被學(xué)界注意到它可能是證明微塑料對身體有害的重要證據(jù)。
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自那時(shí)起，人類五花八門的微塑料“吸入”方式開始在科學(xué)文獻(xiàn)中涌現(xiàn)。2016 年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，使用洗衣機(jī)水洗合成纖維（滌綸）上衣時(shí)，每件衣服可能釋放的超細(xì)纖維質(zhì)量最多可達(dá) 2 g。一項(xiàng) 2022 年的研究則將目光移向了干衣機(jī)：它會在 15 分鐘內(nèi)釋放出 56 萬根微纖維。美國加利福尼亞州水資源控制委員會（California State Water Resources Control Board）的科學(xué)家 Scott Coffin 表示，人們清潔衣物烘干機(jī)通風(fēng)口時(shí)遭遇的飛揚(yáng)“塵埃”，比美國環(huán)境保護(hù)法案規(guī)定的吸入性微粒職業(yè)暴露量還要高數(shù)倍。
出乎意料的是，口罩也是微塑料纖維的釋放源頭：一項(xiàng)中國科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究顯示，除去 N95 口罩，普通外科口罩、棉口罩、時(shí)尚口罩、活性炭口罩等種類產(chǎn)生的微塑料都比它們過濾掉的要多。
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不過，不是所有被吸進(jìn)體內(nèi)的微塑料都會殘留，大部分微塑料會隨著我們的糞便或呼吸排出體外。但仍會有一些微塑料纖維進(jìn)入腸道和肺部深處，進(jìn)而入血。有學(xué)者估計(jì)，腸道中約有 0.3% 的微塑料會被吸收，但這一數(shù)字很可能會被后來的研究刷新。在細(xì)胞層面上，微塑料，尤其是納米級的微塑料會干擾線粒體的能量產(chǎn)生，引發(fā)機(jī)體炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致身體無法修復(fù)自身損傷。
能否挽回
2020 年全球塑料產(chǎn)量為 3.67 億噸，到 2050 年這一數(shù)字將增加 2 倍。看來我們注定要面臨被微塑料從內(nèi)至外包圍的命運(yùn)，那么盡可能地防止它改變我們的身體將成為亟待解決的重要問題。但是，大部分現(xiàn)行政策仍以量作為監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，卻忽略了微塑料的大小、形狀、表面化學(xué)性質(zhì)等一系列影響其毒理學(xué)特性的精細(xì)屬性。例如美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）已經(jīng)對食品包裝中釋放出的聚合物總量做了規(guī)定，一次性紙杯釋放出的微塑料數(shù)量遠(yuǎn)低于監(jiān)管數(shù)值，然而這些直徑在 30-100 nm 的微塑料顆粒確實(shí)存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。
科學(xué)家們對微塑料毒理學(xué)的未來發(fā)展也抱有憂慮。由于缺乏有效的暴露數(shù)據(jù)，微塑料和納米塑料顆粒的風(fēng)險(xiǎn)依然難以評估，用來填補(bǔ)這一空白的資金也不夠充足。這不利于科學(xué)界向社會展示微塑料對環(huán)境、健康和安全的潛在影響，工業(yè)界和政策制定機(jī)構(gòu)也就不會因此放慢生產(chǎn)速度或者修改管理?xiàng)l例。
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好消息是，學(xué)者和業(yè)界都在行動。一些研究人員已經(jīng)開始在實(shí)驗(yàn)室中制造更接近真實(shí)世界暴露場景下的微米級和納米級塑料顆粒，力求降低毒理學(xué)研究中的誤差，換來更可靠、可重復(fù)性更好的結(jié)論。代表化學(xué)品制造商的美國化學(xué)委員會（ACC） 稱，工業(yè)界也啟動了自己的微塑料研究計(jì)劃，例如開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的采樣流程和測試材料、識別微塑料進(jìn)入環(huán)境后的去向和潛在的暴露途徑、確定哪些微塑料具有危害性、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評估框架等等。
主要參考來源：
https://cen.acs.org/biological-chemistry/toxicology/Microplastics-health-risk-toxicology-particle-characterization-nanomaterials/100/i19
https://nautil.us/you-eat-a-credits-card-worth-of-plastic-every-week-17950/
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本文來自微信公眾號“科研圈”
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