2、 微塑料的危害?
? 德國和瑞士研究人員在新一期美國《科學進展》雜志上發表論文說,他們在德國多地、瑞士阿爾卑斯山區以及北極地區采集雪樣并檢測,結果發現,微塑料在這些地區的雪樣中均大量存在。其中,德國南部某鄉村公路雪樣中微塑料最多,濃度達到每升15.4萬個;北極雪的樣品中的微塑料也不少,可達每升1.44萬個。
? 在全球生物圈中,微塑料(小于 5mm 的塑料顆粒,包括小于 1μm 的納米塑料)無處不在,這使人們越來越擔心它們對人類健康的影響[1~3]。最近的證據表明,人類在不斷吸入和攝入微塑料。然而,這些污染物是否對人類健康構成重大風險,目前還尚不了解。有關暴露和危害的關鍵數據嚴重缺乏,急需填補,以便更好地了解微塑料對人體健康的影響。
? 2022年3月25日凌晨,發表在環境科學領域頂刊《Environment International》(IF=9.621)上的一項最新研究中,來自荷蘭阿姆斯特丹自由大學領導的研究團隊首次在人類志愿者血液中發現了微塑料,這進一步引發了微塑料對人體健康長期影響的擔憂。科學家們在排除血液樣本受到污染的可能性后,在17人(77%)的血液中檢測到了可量化的微塑料,平均每毫升血液中有1.6微克。其中最常見的塑料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。其中,PET、PS和PE分別占到50%、36%和23%。來自意大利的研究人員更是首次在人類胎盤中發現了微塑料。
微塑料代表了高度多樣化的污染物類別,其大小可跨 5 個數量級,形狀各異(如球體、碎片狀、纖維狀),成分復雜,包括高分子材料和化學混合物(殘留單體、添加劑和疏水性環境污染物)[4~6]。但是它們對人類健康的影響是什么呢?
圖. 微塑料對人體的影響
③ 微塑料對人體健康的影響
有限的體外和體內數據表明,只有一小部分灌胃的微塑料能夠穿過肺和腸道的上皮屏障,并且具有特定的吸收譜,通常隨著顆粒大小的減少,吸收效率增加[2]。
但是當考慮到終生暴露和可能在組織和器官中積累,這種低比例的顆粒吸收依然是重要的。
對人類細胞、嚙齒動物和水生物種的研究表明,小于 10μm 的微塑料可以從腸道轉移到淋巴和循環系統,導致全身暴露,并且在包括肝臟、腎臟和大腦在內的組織中積累[12]。
微塑料一旦接觸到肺或腸內的上皮內膜,或被吸收內化后,可能會產生物理、化學和微生物毒性,也可能產生累積性作用。幾項體外(例如人類細胞培養)和嚙齒動物體內研究顯示潛在的吸入或攝入微塑料會導致多種生物效應,包括物理(粒子)毒性,引發氧化應激,細胞因子的分泌,細胞損傷,炎癥和免疫反應,以及 DNA 損傷,神經毒性[12]和代謝的影響。
微塑料還可以作為載體,將顆粒中或顆粒上的外源性危險化學品、蛋白質和毒素轉移到體內,從而可能導致化學毒性[1,5,6]。然而,這種“特洛伊木馬”效應尚未得到充分研究,我們對納米微塑料的作用知之甚少。
納米微塑料比大粒徑微塑料更能有效地跨越生物膜,并且其化學反應的表面積更大。一些研究表明,水中的微塑料可能作為微生物毒性載體,攜帶與生物膜相關的機會性細菌病原體和抗生素耐藥性基因,這些基因可能會與腸道菌群相互作用[15]。為了進一步闡明這一點,需要對人體內微生物污染物的穩定性進行深入研究。微塑料作為其他潛在病原體(如真菌和病毒)載體的可能性也值得關注。
微塑料對嬰兒可能產生的不良影響更令人擔憂。不斷有研究表明,微塑料這個「溫柔殺手」已將魔爪伸向了嬰兒。2020 年 12 月,來自意大利的科研人員首次在人類胎盤中發現微塑料,他們同時在母體和胎兒體內中都檢測出了微塑料。2021 年 9 月,南開大學汪磊教授等人在一項研究中發現,PET 微塑料在嬰兒糞便中的含量高于成人。
? 上述的知識空白阻礙了對人類暴露于微塑料的健康風險的深入評估。然而,正在進行的研究將有助于增進我們的理解。預計在未來幾年內,與人體體液和組織中的微塑料(特別是納米微塑料)相關的顆粒分析技術將取得進展。
一般來說,微塑料被認為是基于其某種特性來影響人類健康的,如化學成分、大小、形狀和表面電荷[1,4,6]。因此,除了現在經常使用的材料,例如聚苯乙烯球,還需要檢查環境風化的薄片和纖維,來更好地了解測試顆粒的特征和反映真實環境。
因此,對塑料顆粒的研究可以建立在現有知識和納米材料研究經驗的基礎上,以及結合與空氣微粒污染相關的動力學、毒理學和流行病學數據進行預測,特別是暴露于燃燒源的礦物粉塵顆粒和煤煙顆粒的影響。
每天,人類都會暴露在各種各樣的天然和人造顆粒中,其中空氣污染顆粒被公認為是疾病的全球主要環境危險因素之一。了解微塑料的作用及其對環境顆粒暴露總量的貢獻,對評估其對全球疾病負擔的潛在貢獻至關重要。
由于其持久性、寬尺寸范圍和復雜的特性,與其他環境顆粒相比,微塑料可能表現出不同的顆粒特性,具有不同和更廣泛的毒性。
迄今為止,迫切需要解決與微塑料有關的健康問題有:內部暴露;ADME 過程,包括納米顆粒蛋白質暈的影響;與免疫系統的相互作用;納米塑料是否會影響胎盤,胎兒和大腦;以及環境微塑料與其他環境天然和工程納米顆粒的不同之處。
基于這些健康問題,我們迫切需要進行更多的研究,以充分了解微塑料在現實生活條件下的潛在毒性、潛在機制和長期影響。
3、 微塑料的主要來源?
自 1950 年以來,全球塑料年產量一直保持高速增長的態勢,2020 年,全球塑料總產量達到驚人的 3.67 億噸。我國是世界塑料生產和使用大國,多種塑料產品的產量位于全球首位,如聚氯乙烯(PVC)、氨基塑料等,且產量還在進一步擴大。
據報道,這些不可降解的材料被使用后,超過 50% 的塑料由于沒有得到及時、有效的收集和處理進入到生態環境中,并被物理破碎成為微塑料,嚴重污染了水環境和空氣環境。
除了由大塊塑料在環境中被物理破碎后形成,還有一部分的微塑料直接來源于人類的工業生產活動和日常生活,例如,汽車輪胎與路面摩擦過程中會產生塑料顆粒,化妝品等個人護理用品中會加入塑料微珠,洗衣廢水中也會含有微塑料成分。因此,微塑料可以被分為兩大類別,一類是初生微塑料(Primary Microplastics),即生產之初就以微小顆粒存在的微塑料,它會存在于護膚用的面部磨砂膏、磨砂洗面奶和某些美白牙膏中;另一類是次生微塑料(Secondary Microplastics),即大塊塑料經過碎裂、氧化、風蝕、沖刷等一系列外部作用后形成的微小塑料顆粒。
提取自某美白牙膏的初生微塑料(左圖)、發現自香港某沙灘的次生微塑料(右圖)
人們到底在無意間吸食了多少環境中的微塑料呢?2021 年 3 月,荷蘭瓦赫寧根大學(WUR)的環境科學家 AA(Bart)Koelmans 教授在報告中提出,根據空氣、水、鹽和海鮮中微塑料含量的調查數據來分析推測,每人每天可能會攝入數十至十萬個微塑料碎片。在被微塑料嚴重污染的環境下生活,每人每年可能會攝入重量相當于一張信用卡的微塑料。
人們通常認為塑料的攝入是無足輕重的,它只是我們消化過程中的旅行者,最終會被排出體外。然而,最新的研究表明,尺寸小于 10 微米的微塑料顆粒可以穿過細胞膜,進入到人體的循環系統中。據推測,人體內微塑料的最大來源可能是水源。其中,飲用水、瓶裝水、自來水、地表和地下水的樣品都曾被檢出嚴重的微塑料污染,而在食物中,甲殼類海鮮、啤酒和鹽的微塑料顆粒含量排名暫居高位。此外,人們也可能通過呼吸攝入懸浮在空氣中的微纖維顆粒。現已有證據表明,與尼龍和聚酯纖維(又稱 PET 纖維)等打交道的工人,因長期暴露于較高濃度的微塑料污染環境中,肺功能會受到損害。