研究：日常塑料制品可以往水中释放出数万亿个微观粒子

现在，美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家们已经分析了一些广泛使用的消费品以更好地了解这些微观塑料。他们发现，当这些塑料产品暴露在热水中时，它们会向水中释放出每升数万亿的纳米颗粒。

NIST的研究人员最近在科学杂志《Environmental Science and Technology》上发表了他们的发现。

“这里的主要启示是，无论我们看哪里都有塑料微粒。它们的数量很多。每升有数万亿个。我们不知道这些是否对人或动物有不好的健康影响。我们只是对它们的存在有很高的信心，”NIST化学家Christopher Zangmeister说道。

虽然存在许多不同类型的塑料材料，但它们都是由聚合物组成，聚合物则是由大分子连接在一起的天然或人为物质。科学家们在包括海洋在内的许多环境中发现了这些大型塑料的微观颗粒。研究人员将它们分为两类：微塑料和纳米塑料。

微塑料一般被认为长度小于5毫米，可以用肉眼看到，而纳米塑料则小于百万分之一米（1微米），大多数甚至不能用标准显微镜看到。最近的研究表明，一些盛放液体或与之互动的消费品如聚丙烯(PP)婴儿瓶和尼龙塑料茶袋会将这些塑料颗粒释放到周围的水中。

NIST的研究人员在他们的研究中观察到了两种类型的商业塑料产品：食品级尼龙袋如烘焙衬垫、一次性热饮料杯如咖啡杯。他们分析的饮料杯上涂有低密度聚乙烯(LDPE)，这是一种软性的柔性塑料薄膜，通常用作内衬。

衬有LDPE的饮料杯则被暴露在100摄氏度的水中20分钟。

为了分析从这些塑料产品中释放的纳米颗粒，研究人员首先需要确定如何检测它们。“想象一下，在一个普通的外卖咖啡杯里有一杯水。它可能有许多亿个颗粒，我们将需要弄清楚如何找到这些纳米塑料，”Zangmeister讲解道，“这就像在干草堆里找一根针。”

对此，Zangmeister和他的同事不得不使用一种新的方法。“我们使用了一种方法，把杯子里的水喷成细密的水雾，然后把水雾和溶液内剩下的所有东西烘干。通过这一过程，纳米颗粒与溶液的其他部分被隔离开来。”

据悉，这项技术本身之前已经被用来检测大气中的微小颗粒。“因此，我们不是在重新发明轮子，而是将其应用于一个新的领域，”Zangmeister表示。

在水雾被干燥后，其中的纳米颗粒被按其大小和电荷进行分类。然后，研究人员可以指定一个特定的尺寸如100纳米左右的纳米粒子，然后将它们放入一个粒子计数器。这些纳米颗粒被暴露在丁醇（一种酒精）的热蒸汽中，然后迅速冷却。随着酒精的凝结，颗粒从纳米大小膨胀到微米，这使它们更容易被检测到。这个过程是自动化的，由一个计算机程序运行，对颗粒进行计数。

研究人员还可以通过将纳米颗粒放在表面上，然后用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱技术进行观察--前者利用一束高能电子对样品进行高分辨率成像，后者则是一种捕捉气体、固体或液体红外光谱的技术--以确定纳米颗粒的化学成分。

通过一起使用所有这些技术，研究人员可以更全面地了解纳米颗粒的大小和组成。

研究人员在分析和观察中发现，纳米粒子的平均尺寸在30纳米到80纳米之间，很少有超过200纳米的。此外，跟一次性使用的饮料杯相比，食品级尼龙释放到热水中的纳米颗粒的浓度要高出6倍。

“在过去的十年里，科学家们在我们观察环境的任何地方都发现了塑料，”Zangmeister说道，“人们在南极洲的雪地、冰川湖的底部观察发现了大于约100纳米的微塑料，这意味着它们可能还没有小到足以进入细胞并导致物理问题......我们的研究是不同的，因为这些纳米颗粒真的很小，是个大问题，因为它们可能进入细胞内部，并可能会破坏其功能。”另外，他还强调，没有人确定会出现这种情况。

美FDA对接触我们吃的食物或喝的水的塑料进行监管。该机构制定了标准和安全措施以确定什么是安全的。FDA的研究人员对这些塑料进行严格的测试并测量暴露在热水中时塑料质量的损失程度。研究人员在研究中发现质量损失了十分之一，这大大低于FDA目前认为的安全限制。

Zangmeister指出，目前还没有一个常用的测试来测量从咖啡杯等样品中释放到水中的LDPE，但对尼龙塑料有测试。这项研究的结果可能有助于开发这种测试。与此同时，Zangmeister和他的团队还分析了其他消费品和材料如织物、棉质聚酯、塑料袋和储存在塑料管中的水。

这项研究的结果跟其他类型材料的分析结果相结合，它将为今后这一领域的研究开辟新的途径。“关于这个主题的大多数研究都是朝着教育科学家同行的方向写的，”Zangmeister说道，“这篇论文将同时做到：教育科学家和进行公共宣传。”