顛覆認知：1升瓶裝水，竟有24萬個塑料顆粒

已有研究證實，從一次性紙杯、塑料奶瓶，到人類母乳、人類胎盤，再到北極、珠穆朗瑪峰，對人體有害的微塑料已經無處不在。

然而，一項最新研究表明，與真實情況相比，人類以往所能觀察到的微小塑料顆粒的數量微乎其微——基於新的光學成像技術，科學家能更快、更好地觀察到納米塑料，將“能看到的”塑料顆粒的數量擴大了 10-100 倍。

在此次研究中，科學家們測試了美國市場上三個受歡迎的瓶裝水品牌（具體品牌未透露），量化結果表明，每升瓶裝水中含有超過 10 萬個塑料顆粒，其中大部分是納米塑料。

相關研究論文以“Rapid single-particle chemical imaging of nanoplastics by SRS microscopy”爲題，已發表在科學期刊《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

此前，由於缺乏有效的分析技術，納米塑料方面的基本知識仍然空白，該研究有望填補納米級塑料污染方面的知識空白。

全球塑料每年產量接近 4 億噸，每年有 3000 多萬噸被傾倒在水域或陸地上，許多含塑料的產品，包括合成紡織品，在使用過程中也會脫落顆粒。

與天然有機物質不同，大多數塑料並不會被分解成相對無害的物質；它們只是不斷分裂，變成越來越小的、含有相同化學成分的顆粒。在單個分子之外，理論上它們的大小並沒有極限。

微塑料被定義爲從 5 毫米到 1 微米的塑料碎片，在塑料被分解爲越來越小的碎片時產生，人類和其他生物攝入這些顆粒後，可能對健康和生態系統產生未知的影響。以往研究證實，每一瓶裝水中含有成千上萬的可識別微塑料碎片。

瓶裝水中的塑料成爲一個公共問題，主要是因爲科學家在 2018 年的一項研究中檢測到平均每升水含有 325 個顆粒；後來的研究將這一數字不斷翻倍。科學家們懷疑，實際數量遠超他們的觀察，但對於小於 1 微米尺寸的微塑料，一直沒有相關研究成果。

如今，由哥倫比亞大學領導的研究團隊利用改進的新技術，讓人們真正看到了微塑料進一步分解的產物——納米塑料（尺寸小於 1 微米）。

不同於微塑料，納米塑料體積更加微小，可以直接穿過腸道和肺部進入血液，進而被傳輸到心臟和大腦等器官；它們還可以侵入細胞，甚至通過胎盤進入未出生嬰兒的體內。科學家們迫切希望，通過一系列研究來理解這些顆粒對各種生物系統可能造成的影響。

“人們開發出了觀察納米顆粒的方法，但他們並不知道自己在看什麼，”該論文的第一作者、哥倫比亞大學化學系研究生 Naixin Qian 說。她表示，之前的研究可以提供納米質量的總體估計，但大多數情況下無法計算單個顆粒的數量，也無法識別哪些是塑料，哪些是其他東西。

“以前，這是一個未知領域，開展毒性研究只是爲猜測裡面有什麼，”該論文的共同通訊作者、哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站環境化學家 Beizhan Yan 說，“這項研究爲我們打開了一個窗口，讓我們能夠窺視之前無法接觸的世界。”

在這項工作中，研究人員首次對瓶裝水中的納米塑料顆粒進行了識別和統計。他們發現，平均每升瓶裝水中含有大約 24 萬個可檢測的塑料碎片——這一數字是之前基於較大尺寸估算的 10-100 倍。

這一發現得益於一種名爲受激拉曼散射顯微技術（stimulated Raman scattering microscopy）的新方法——通過使用兩個同時發射的激光器來探測樣本，使特定分子產生共振。該方法由論文的共同通訊作者、哥倫比亞大學生物物理學家 Wei Min 共同發明。

此外，針對七種常見塑料，研究人員創建了一種數據驅動算法來解釋實驗結果，他們測試了美國市場上三個受歡迎的瓶裝水品牌，並分析了直徑大小僅爲 100 納米的塑料微粒。

他們在每升瓶裝水中發現了 11 萬到 37 萬個塑料顆粒，其中 90% 是納米塑料，其餘爲微塑料。他們還確定了這些顆粒屬於七種特定塑料中的哪一種，並繪製了它們的形狀圖，這對於生物醫學研究頗具價值。

其中一種常見的塑料是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），這是製造大多數水瓶所需的材料。當水瓶受到擠壓或受熱時，PET 可能會隨着碎屑脫落而進入水中。最近的一項研究表明，當水瓶蓋反覆打開或關閉時，也會導致許多微粒進入水中。

然而，比 PET 數量更多的是聚酰胺（一種尼龍材料）。Yan 表示，這很可能來源於用於淨化瓶裝水的塑料過濾器。其他被發現的常見塑料包括：聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯，都是在各種工業過程中使用的材料。

更令人擔心的是，這七種塑料類型僅佔他們在樣品中發現的所有納米顆粒的大約 10%；他們不知道其餘的是什麼。如果這些都是納米塑料，這意味着每升水中可能有數以千萬計的顆粒。但這些顆粒也可以是幾乎任何東西，這表明看似簡單的水樣本內部實際上包含着複雜的顆粒成分。

當前，研究人員正致力於將研究範圍擴展到瓶裝水以外。

“納米塑料的世界廣闊無垠，有待深入研究，”Min 說。他指出，按質量計算，納米塑料遠少於微塑料，但“重要的不是大小，而是數量。因爲越小的東西，越容易進入我們體內。”

另外，該團隊還計劃研究自來水，後者也被證實含有微塑料，儘管遠少於瓶裝水。

同時，Yan 正在開展一個項目，研究人們洗衣服時流入廢水中的微塑料和納米塑料——據他統計，每洗 10 磅衣物就會產生數百萬個微粒，這些微粒來自構成許多衣物的合成材料。他們正在設計一種過濾器，從而減少商業和家庭洗衣機造成的污染。

此前的一項研究表明，廢水污水中存在大量牛仔褲上的靛藍牛仔超微纖維，且已出現在遙遠的北極海洋沉積物中。來自另一項研究的數據顯示，每年全球約有 17.65 萬噸以尼龍和聚酯爲主的合成微纖維被排放到陸地環境中。

此外，該團隊也計劃對英國合作者徒步穿越南極洲西部時收集到的雪中微粒進行測試；他們還與環境健康專家合作，測量人體各種組織中的納米塑料，並研究其對發育和神經系統的影響。

“發現如此多的這種物質並不完全出乎意料，”Qian 說，“關鍵在於，物體越小，數量就越多。”