最新研究：瓶裝水含十?dāng)?shù)萬納米塑料 可侵入人體細(xì)胞

研究人員表示，納米塑料的平均寬度只有人類頭發(fā)絲的千分之一，因此可以通過消化道或肺部的組織遷移到血液中，將潛在有害的合成化學(xué)物質(zhì)分布到全身和細(xì)胞中。

這項(xiàng)研究由國際學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)于北京時(shí)間1月9日在線發(fā)表。

研究團(tuán)隊(duì)主要研究了美國在售的三個(gè)流行品牌瓶裝水，一升水中塑料碎片的實(shí)際數(shù)量在110,000 到 370,000 個(gè)之間，平均含有 240,000 個(gè)來自七種塑料的塑料顆粒，其中90%的塑料顆粒小于1微米，被稱為納米塑料。 其余為微塑料。納米塑料與微塑料不同：微塑料是聚合物碎片，尺寸范圍從小于 0.2 英寸(5 毫米)到 1/25,000 英寸(1 微米)。更小的納米塑料，必須以十億分之一米為單位進(jìn)行測量。研究人員并未披露他們研究的瓶裝水品牌。

該論文的標(biāo)題是《利用SRS顯微鏡對納米塑料進(jìn)行快速單顆?；瘜W(xué)成像》(Rapid Single-particle Chemical Imaging of Nanoplastics by SRS Microscopy)。哥倫比亞大學(xué)的研究人員通過一種新技術(shù)，可以查看、計(jì)數(shù)和分析瓶裝水中納米粒子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)新技術(shù)實(shí)際上能夠在水中看到數(shù)百萬個(gè)納米顆粒，這些納米顆粒可能是“無機(jī)納米顆粒、有機(jī)顆粒和一些其他塑料顆粒，不屬于我們研究的七種主要塑料類型”，共同作者、環(huán)境化學(xué)家顏備戰(zhàn)(音：Beizhan Yan)如此解釋。他也是哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測站( Lamont-Doherty Earth Observatory.)副研究教授。

嚴(yán)重威脅健康

專家表示，納米塑料是對人類健康最令人擔(dān)憂的塑料污染類型。這是因?yàn)槲⑿☆w粒可以侵入主要器官中的單個(gè)細(xì)胞和組織，可能會中斷細(xì)胞過程并沉積干擾內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)，例如雙酚、鄰苯二甲酸鹽、阻燃劑、全氟和多氟物質(zhì)(PFAS)和重金屬。

賓夕法尼亞州立大學(xué)貝倫德分校可持續(xù)發(fā)展主任雪莉·“山姆”·梅森(Sherri“Sam”Mason)在就此話題接受CNN采訪時(shí)解釋說，“所有這些化學(xué)物質(zhì)都用于制造塑料，因此如果塑料進(jìn)入我們體內(nèi)，它就會攜帶這些化學(xué)物質(zhì)。由于身體的溫度高于外界，這些化學(xué)物質(zhì)將從塑料中遷移出來，最終進(jìn)入我們的身體。”梅森并未參與該項(xiàng)研究，她是 2018 年一項(xiàng)研究的合著者，該研究首次在 9 個(gè)國家 11 個(gè)不同品牌銷售的 93% 的瓶裝水中檢測到微米和納米塑料的存在。

“嬰兒和幼兒可能面臨最大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗麄冋诎l(fā)育的大腦和身體往往更容易受到有毒物質(zhì)暴露的影響。”梅森說：“這些化學(xué)物質(zhì)可以被帶到你的肝臟、腎臟和大腦，甚至穿過胎盤邊界，最終進(jìn)入未出生的孩子體內(nèi)。”

研究合著者、藥理學(xué)和化學(xué)副教授菲比·斯塔普頓 (Phoebe Stapleton) 表示，在對懷孕小鼠的研究中，研究人員在懷孕母鼠攝入或吸入塑料顆粒 24 小時(shí)后，在發(fā)育中胎鼠的大腦、心臟、肝臟、腎臟和肺部發(fā)現(xiàn)了塑料化學(xué)物質(zhì)。

同樣的情況，“目前在人類胎盤中發(fā)現(xiàn)了微米和納米塑料，”斯塔普頓表示“人類肺部組織、糞便和血液中也有發(fā)現(xiàn)。”

除了塑料可能攜帶的化學(xué)物質(zhì)和有毒金屬之外，另一個(gè)相對未經(jīng)研究的領(lǐng)域是塑料聚合物本身是否也對身體有害。“塑料的新前沿是了解聚合物，”梅森說。“我們了解聚合物對人類健康的潛在影響的能力非常有限，因?yàn)槲覀儫o法檢測到這一水平?，F(xiàn)在，通過這種新方法，我們將能夠開始這樣做。”

人類“吞下”了哪些塑料?

該研究識別瓶裝水中納米塑料顆粒的新方法依賴于拉曼光譜的改良版本，這是一種基于激光的技術(shù)，可以通過測量分子響應(yīng)光的振動(dòng)方式來分析細(xì)胞的化學(xué)成分。

改進(jìn)后的版本稱為受激拉曼散射顯微鏡(SRS)，它增加了第二個(gè)激光，“將之前的信號放大幾個(gè)數(shù)量級，從而可以檢測到以前看不見的納米顆粒”，資深作者、哥倫比亞大學(xué)化學(xué)教授魏敏(音：Wei Min)說。2008 年她與合作者一起發(fā)明了 SRS。

“這項(xiàng)研究是第一個(gè)將這種顯微鏡應(yīng)用于納米塑料世界的研究，”魏敏說。

通過顯著增強(qiáng)圖像，SRS 可以在幾微秒內(nèi)清晰地識別和捕獲納米粒子的圖像，而不是舊技術(shù)所需的數(shù)小時(shí)，而且不會損害被成像的組織。截至發(fā)表時(shí)，該研究的算法能夠識別七種類型的塑料：聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯。

“根據(jù)其他研究，我們預(yù)計(jì)瓶裝水中的大部分微塑料將來自塑料瓶本身的泄漏，塑料瓶通常由 PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)塑料制成，”哥倫比亞大學(xué)化學(xué)博士生錢乃新(音：Naixin Qian)解釋說。“然而，我們發(fā)現(xiàn)一瓶水中實(shí)際上有許多不同類型的塑料，而且不同的塑料類型具有不同的尺寸分布，”她說。 “PET 顆粒較大，而其他顆粒則小至 200 納米，小得多。”

研究發(fā)現(xiàn)，反復(fù)打開和關(guān)閉瓶蓋、擠壓瓶子或使其受熱(例如在汽車中)，可以使 PET 塑料顆粒脫落。

未來何時(shí)來

既然納米塑料可以被識別和分類，就有可能研究各種問題的答案。例如，如果瓶裝水中漂浮的納米塑料不是來自瓶子本身，那么它們來自哪里?哥倫比亞大學(xué)研究小組正在研究一種假設(shè)，即其他納米塑料可能來自水源，可能受到制造過程中某些部分的污染。

另一個(gè)重要問題：瓶裝水和自來水哪個(gè)納米塑料和化學(xué)殘留物更少?

“多項(xiàng)研究報(bào)告自來水中的微塑料含量較低。因此，考慮到自來水的共同來源，預(yù)計(jì)自來水中納米塑料的含量也會降低，這是合理的。”嚴(yán)備戰(zhàn)介紹說。“我們現(xiàn)在正在對此進(jìn)行研究。”

一旦塑料聚合物和內(nèi)分泌干擾化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入人體細(xì)胞，會發(fā)生什么?入侵者是否會留下來，通過擾亂或破壞細(xì)胞過程來造成嚴(yán)重破壞，或者身體是否成功地將它們驅(qū)逐出去?

對此斯特普頓說：“我們知道這些微粒正在進(jìn)入體內(nèi)，而且我們知道更大比例的較小納米粒子正在進(jìn)入細(xì)胞，但我們不知道它們到底要去細(xì)胞中的什么地方，也不知道它們在做什么。我們不知道他們是否或如何再次回來。”

然而，“新技術(shù)非常適合分析人體組織樣本，應(yīng)該很快就會提供一些答案”，魏敏表示。“如果你看一下我們的原始數(shù)據(jù)，它實(shí)際上是一系列圖像。事實(shí)上，我們有大量數(shù)據(jù)可以顯示粒子是否已經(jīng)進(jìn)入某種類型細(xì)胞的特定位置，那么我們將能夠在空間中精確定位它。”

在科學(xué)探索這些問題和其他問題的同時(shí)，人們可以采取一些措施來減少塑料接觸。

如，避免使用塑料容器盛放食物和飲料;穿天然面料制成的衣服;購買天然材料制成的消費(fèi)品，總之，簡單地盤點(diǎn)日常生活中的塑料，并在可行的情況下尋找替代品。