塑料包圍著我們，無論是我們?cè)诔惺褂玫馁?gòu)物袋，還是洗發(fā)水和洗滌劑瓶等家居用品。塑料不僅以大型物體的形式存在，還以從這些大型產(chǎn)品中釋放出來的微觀粒子的形式存在。這些微小的塑料最終會(huì)進(jìn)入環(huán)境，并被我們的身體吸收。現(xiàn)在，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的研究人員分析了幾種廣泛使用的消費(fèi)品，以更好地了解這些微觀塑料。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)塑料產(chǎn)品暴露在熱水中時(shí)，每升塑料產(chǎn)品會(huì)向水中釋放數(shù)萬億納米粒子。
NIST的研究人員在科學(xué)雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)環(huán)境科學(xué)與技術(shù)。
“這里最重要的一點(diǎn)是，我們看到的任何地方都有塑料顆粒。他們有很多人。萬億每升。我們不知道這些是否對(duì)人或動(dòng)物的健康有不良影響。我們很有信心它們就在那里，”NIST化學(xué)家Christopher Zangmeister說。
有許多不同類型的塑料材料，但它們都是由聚合物、天然或人造物質(zhì)組成的大分子連接在一起?？茖W(xué)家們?cè)诤Ｑ蠛驮S多其他環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了來自這些較大塑料的微觀粒子。研究人員將它們分為兩組:微塑料和納米塑料。微塑料通常被認(rèn)為長(zhǎng)度小于5毫米，可以用肉眼看到，而納米塑料小于百萬分之一米(1微米)，大多數(shù)甚至不能用標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡看到。最近的研究表明，一些盛放液體或與液體相互作用的消費(fèi)品，如聚丙烯(PP)嬰兒奶瓶和尼龍塑料茶包，會(huì)將這些塑料顆粒釋放到周圍的水中。
在他們的研究中，NIST的研究人員觀察了兩種類型的商業(yè)塑料產(chǎn)品:食品級(jí)尼龍袋，如烘焙襯墊——置于烤盤中的透明塑料片，以形成不粘表面，防止水分流失——和一次性熱飲料杯，如咖啡杯。他們分析的飲料杯涂有低密度聚乙烯(LDPE)，這是一種柔軟柔韌的塑料薄膜，常用作襯里。LDPE內(nèi)襯的飲料杯暴露在100攝氏度(212華氏度)的水中20分鐘。為了分析從這些塑料產(chǎn)品中釋放的納米顆粒，研究人員首先需要確定如何檢測(cè)它們?！跋胂笠幌拢闷胀ǖ耐鈳ЭХ缺b一杯水。它可能有數(shù)十億個(gè)粒子，我們需要弄清楚如何找到這些納米塑料。這就像大海撈針，”贊梅斯特說。所以，他和他的同事們不得不用一種新的方法。“我們使用了一種方法，將杯中的水噴成細(xì)霧，然后干燥霧和溶液中剩余的所有物質(zhì)，”贊梅斯特說。通過這一過程，納米顆粒從溶液的其余部分中分離出來。這項(xiàng)技術(shù)之前已經(jīng)被用于探測(cè)大氣中的微小顆粒?！八?，我們不是重新發(fā)明輪子，而是把它應(yīng)用到一個(gè)新的領(lǐng)域，”贊梅斯特說。
霧氣干燥后，其中的納米粒子按照大小和電荷進(jìn)行分類。然后，研究人員可以指定一個(gè)特定的尺寸，例如100納米左右的納米粒子，并將它們傳送到粒子計(jì)數(shù)器中。納米顆粒暴露在丁醇(一種酒精)的熱蒸汽中，然后迅速冷卻。隨著酒精的濃縮，顆粒從納米膨脹到微米，使得它們更容易被探測(cè)到。這個(gè)過程是自動(dòng)化的，由一個(gè)計(jì)算粒子數(shù)量的計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行。
研究人員還可以通過將納米粒子放在一個(gè)表面上，用掃描電子顯微鏡和傅立葉變換紅外光譜技術(shù)觀察它們，來確定納米粒子的化學(xué)成分。掃描電子顯微鏡使用高能電子束拍攝樣本的高分辨率圖像，傅立葉變換紅外光譜技術(shù)可以捕捉氣體、固體或液體的紅外光譜。所有這些技術(shù)一起使用提供了納米顆粒的尺寸和組成的更完整的圖像。在他們的分析和觀察中，研究人員發(fā)現(xiàn)納米顆粒的平均尺寸在30納米和80納米之間，很少有超過200納米的。此外，從食品級(jí)尼龍中釋放到熱水中的納米顆粒濃度比一次性飲料杯高7倍。“在過去的十年里，科學(xué)家們?cè)谖覀冇^察環(huán)境的任何地方都發(fā)現(xiàn)了塑料。人們已經(jīng)觀察了南極洲的雪，冰川湖的底部，發(fā)現(xiàn)了大于約100納米的微塑料，這意味著它們可能不夠小，不足以進(jìn)入細(xì)胞并引起身體問題，”贊梅斯特說。“我們的研究是不同的，因?yàn)檫@些納米粒子真的很小，這是一件大事，因?yàn)樗鼈兛梢赃M(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，可能會(huì)破壞細(xì)胞的功能，”Zangmeister說，他還強(qiáng)調(diào)說，沒有人確定會(huì)是這種情況。
美國(guó)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(食品及藥物管理局)調(diào)節(jié)著接觸我們吃的食物或喝的水的塑料。該機(jī)構(gòu)有適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)和安全措施來確定什么是安全的。FDA的研究人員對(duì)這些塑料進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)試，并測(cè)量了當(dāng)暴露在熱水中時(shí)有多少塑料質(zhì)量損失。舉個(gè)例子，食品和藥物管理局已經(jīng)確定食品級(jí)尼龍(例如用于茶包)在高溫條件下可以安全地?fù)p失高達(dá)1%的質(zhì)量。在NIST使用新技術(shù)的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)質(zhì)量損失了0 . 1 %,這大大低于目前FDA的安全限量。
Zangmeister指出，沒有一種常用的測(cè)試方法來測(cè)量從咖啡杯等樣品中釋放到水中的LDPE，但有針對(duì)尼龍塑料的測(cè)試方法。這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)可能有助于開發(fā)這樣的測(cè)試。與此同時(shí)，Zangmeister和他的團(tuán)隊(duì)分析了其他消費(fèi)品和材料，如織物、棉聚酯、塑料袋和儲(chǔ)存在塑料管中的水。
這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)，結(jié)合其他類型材料的分析，將為這一領(lǐng)域的研究開辟新的途徑?！按蠖鄶?shù)關(guān)于這個(gè)主題的研究都是為了教育科學(xué)家同行。這篇論文將做兩件事:教育科學(xué)家和進(jìn)行公眾宣傳。
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