新型污染物微塑料：其生物效應及其對人類的危害

　　塑料制品無處不在，已經深入人類生活的各個角落。塑料涉及到我們的衣食住行，支撐和改變著我們的生活。然而，塑料是一把“雙刃劍”。不可降解的塑料被丟棄到環境中，對生態和人類健康造成了巨大的危害[1]。

圖1.塑料污染對全球的潛在長期影響[1]。

　　塑料是指以高分子聚合物為主要組分，經過加工形成的塑性或剛性材料。此外，在制備過程中還會加入適當的添加劑，包括增塑劑、阻燃劑、著色劑等。常見塑料種類主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚酯（PES）等。如今，全世界塑料產量很大。然而，對于塑料回收再利用的平均比例只有10%。大量的塑料廢品催生了一種新型污染物：微塑料。2004年，英國普利茅斯大學Richard C. Thompson等人提出了微塑料的概念[2]。

圖2. 微塑料的實物圖片

（https://baike.baidu.com/item/%E5%BE%AE%E5%A1%91%E6%96%99/16530826）

新型污染物微塑料是什么?

　　微塑料是由塑料產品在環境中分解時形成的物質，通常是指粒徑小于5 mm的塑料顆粒、纖維或碎片[3]。很多微塑料可以達到肉眼不可見的微米甚至納米級別。微塑料可分為初級微塑料和次級微塑料。初級微塑料是指在微尺寸范圍內特意生產和使用的塑料微珠，比如洗面奶、牙膏以及醫療藥品等。次級微塑料則是由塑料垃圾在環境條件下經過降解以及機械磨損等各種物理、化學和生物過程而產生的碎片。近年來，在土壤、河流、蔬菜里都檢測到了微塑料的蹤跡。除了分布廣泛，微塑料的來源也比較多樣和隱蔽。微塑料主要來源于人們日常生活中直接使用塑料或含塑料制品的過程。

圖3. 微塑料的來源：環境中不可逆塑料污染的風化過程[1]

微塑料對我們的身體和生活有什么影響呢？

　　大量研究確認，微塑料已全面侵入人體。人體肺部及血液中檢測出微塑料已經被央視新聞報道。這些微塑料通過呼吸、飲食甚至是媽媽“遺傳”給孩子的方式進入人體。2022年，Antonio Ragusa等人發表在Polymers期刊的最新研究表明：在人類母乳中首次發現了微塑料顆粒的存在[4]。這是繼在人類血液、肺部、胎盤中發現微塑料顆粒后的又一項發現，并且進一步證實了微塑料可以通過食物經消化道進入人體。微塑料進入人體之后可以排出但仍然會有遺留，而遺留在體內的微塑料并不會被人體降解，這就對人體造成了嚴重的危害。

圖4. 人體肺部及血液中檢測出微塑料被央視新聞報道

（來源于央視新聞）

　　微塑料能夠通過滲透或破壞細胞壁進入細胞，這可能導致細胞毒性，進而造成更嚴重的危害。細胞和動物實驗已經證實，微塑料可導致細胞死亡、炎癥和代謝紊亂。除了自身的毒性效應，微塑料還可以促進重金屬的生物積累。此外，由于微塑料顆粒具大的比表面積，重量輕，疏水性好，吸附性強，使它可以作為一些持久性有機污染物、內分泌干擾物或抗生素等物質的載體，例如多氯聯苯（致癌、引起生育缺陷并危害大腦發育）和二氯二苯三氯乙烷（導致不良的神經反應和免疫缺陷）等。

　　如果進一步詳細分類，微塑料進入人體后會造成如下危害和癥狀。如前文所述，微塑料含有聚合物單體和添加劑。比如，聚氯乙烯可導致癌癥、慢性支氣管炎、消化系統和肝功能障礙等疾病。微量的塑料構筑單體雙酚Ａ與免疫功能受損、早熟、糖尿病等問題相關聯。鄰苯二甲酸酯會造成內分泌紊亂、哮喘等。此外，苯乙烯、四氟乙烯會刺激眼睛、鼻子和喉嚨，導致淋巴和造血系統癌癥。聚氨酯泡沫塑料中的甲苯二異氰酸酯可導致支氣管炎和嚴重的肺部問題。

微塑料又是如何進入人體的呢？

　　微塑料通過各種途徑進入環境，再通過食物鏈最終進入人類的餐桌。微塑料顆粒可以通過人們的飲食、呼吸或皮膚接觸直接進入人體。當微塑料暴露在環境中時，經過一系列的物理化學和生物降解過程，微塑料極有可能轉變為納米尺寸大小（尺寸小于100 nm的塑料顆粒）。由于納米尺寸的性質，微塑料可以輕易進入人體血液和組織（包括人體胎盤和乳汁），并且可以滯留在人體內。食物中的微塑料一部分來自于食品加工，這些加工食品普遍含有微塑料。當人們使用一次性餐具、塑料袋、牙膏、口紅和洗面奶等物品時，大量微塑料也會進入到空氣、水體、乃至人體的皮膚或嘴里。另一部分來自食物原材料或上游生物鏈，微塑料顆粒容易分解者當食物吃掉，接著通過動物的積累和富集，最終傳遞給人類。

圖5. 微塑料進入人體的途徑

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那么，如何正確的使用塑料制品呢？

　　對于如何正確使用塑料制品有以下建議：

　　1. 使用之前辨別產品的功能以及是否具有毒性。通常，塑料食品袋、奶瓶、水壺等多為聚乙稀塑料，易焚燒，火焰黃色并有蠟狀物滴落，有白臘氣味，這種塑料無毒。工業用包裝塑料袋或容器，大多用聚氯乙烯制成。這種塑料不易焚燒，火焰呈綠色，并且份量較重，這種塑料有毒。

　　2. 使用時最好不用加熱，防止塑料中產生有毒物質；并且防止塑料老化。

　　3. 不要使用塑料產品去盛裝酒、油、醋等。即使無毒的塑料制品，也不宜長時間裝食品。否則易使塑料發生溶脹或油氧化，產生對人體有害的物質。更不能使用有毒的塑料制品裝食物，比如聚氯乙烯。

　　4. 不用的塑料制品不能焚燒燒。無論塑料制品是否有毒，焚燒處理都是有害的，焚燒后會放出黑煙、臭味以及有毒氣體，對環境和人體都有損害。

當前，關于微塑料的研究主要有那些方向呢？

　　隨著全球塑料的生產和使用量的增加，微塑料污染已成為一個新興問題，給生態系統和人類健康帶來了不可忽視的風險。當前，關于微塑料的研究主要有那些方向主要有微塑料的檢測和降解。那么，微塑料是如何被檢測出來的？目前微塑料定性定量探測技術主要有拉曼光譜技術、傅里葉變換紅外光譜技術、裂解氣相色譜-質譜聯用技術等[5]。其中拉曼光譜技術和傅里葉變換紅外光譜技術已成為最常用的兩種鑒別方法，這與其技術特點是分不開的。

　　此外，急需開發新的降解策略來實現微塑料的高效去除。微塑料的降解方法主要包括生物降解、高級氧化法降解和光催化降解[6]。高級氧化工藝是指通過產生活性氧（ROS）使微塑料降解為低毒或無毒的小分子物質。光催化降解反應主要是催化劑受光照射，產生活性極強的自由基以降解的微塑料。

　　但是，最重要的還是尋找塑料的替代品。最近，中國科學技術大學俞書宏院士團隊[7]為進一步代替塑料找到了一條新的路徑。該團隊研發了一種由食品級馬尾藻纖維素納米纖維（SCNF）制成的、具有優異力學性能和熱學性能的高性能結構材料，馬尾藻纖維素基結構材料具有較高的硬度，可以通過破壞和重組可逆的納米纖維間氫鍵相互作用網絡來耗散能量，進而實現了強度、模量、韌性和熱穩定性的平衡。同時，該結構材料還具有良好的可加工性能及食品安全性，可加工成不同形狀的餐具。

寫在最后的話

　　微塑料是一種分布廣泛的持久性污染物，已經成為世界范圍內的環境危機。本文科普了微塑料的概念、來源、生物效應，以及微塑料的檢測和降解方法。微塑料無處不在，對于塑料制品的使用無法徹底地停止。我們應該盡可能的減少塑料包裝食品和飲品的選擇，使用玻璃或非塑料的餐飲器具。在科學研究方面，我們應該進一步研發微塑料的降解，并且尋找塑料的替代材料。總之，我們要愛護環境，嚴格控制塑料產量，大力提高回收利用的效率。除此之外，也需要改變生活方式，宣傳環保理念，減少塑料產品的使用。

　　參考文獻

　　[1] Matthew MacLeod, The global threat from plastic pollution, Science 373, 6 1–65 (2021). https://doi.org/10.1126/science.abg5433

　　[2] Richard C. Thompson, Lost at Sea: Where Is All the Plastic? SCIENCE. https://doi.org/10.1126/science.1094559.

　　[3] Na Zhang, You are what you eat: Microplastics in the feces of young men living in Beijing, Science of The Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144345.

　　[4] Antonio Ragusa, Raman Microspectroscopy Detection and Characterisation of Microplastics in Human Breastmilk, Polymers 2022, 14(13), 2700； https://doi.org/10.3390/polym14132700.

　　[5] Heather A.Leslie, Discovery and quantification of plastic particle pollution in human blood, Environment International, https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107199.

　　[6] Li Zhou, Microplastics: A Review on Biological Effects, Analysis and Degradation Methods, Progress in Chemistry, 2022, 34(9), 1935-1946. https://doi.org/10.7536/PC211226.

　　[7] 俞書宏院士團隊課題組網站：http://staff.ustc.edu.cn/~yulab/wpublication2022.html.

　　審稿意見：

　　1.應該增加一部分 針對目前微塑料的危害，人類應該如何應對？怎么樣才可以減少人體的微塑料攝入。結尾寫應減少對微塑料的使用外，有沒有其他方向可以減少微塑料在人體的含量。比如別用塑料制品（塑料袋）加熱或者高溫處理等這些科學的方向給出一定的答案。

　　2.增加一些科學性。從研究的方向增加些，不要和百度上的一些推送的框架類似。https://new.qq.com/rain/a/20210713A004YK00

　　3.文中圖1-3均來源網絡，science對微塑料的有很多文章報道，你可以參考一下。DOI： 10.1126/science.abg5433

　　4.微塑料對人體的危害，寫的太籠統，其實沒有說清楚到底對人體有什么危害？

　　作者：馬倩

　　作者郵箱：2924280157@qq.com