塑料暴露在热水中会释放数万亿纳米颗粒
塑料无处不在，无论是我们在超市使用的购物袋，还是洗发水和洗涤剂瓶等家居用品。塑料不仅以大型物体的形式存在，还以从这些大型产品中释放出的微观粒子的形式存在。这些微小的塑料最终会进入环境，并被我们的身体吸收。
现在，美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员分析了几种广泛使用的消费品，以更好地了解这些微观塑料。他们发现，当塑料制品暴露在热水中时，每升塑料制品会向水中释放数万亿纳米颗粒。
NIST的研究人员在科学杂志《环境科学与技术》上发表了他们的发现。
“这里的主要结论是，无论我们看到哪里，都有塑料颗粒。他们有很多。每升几万亿。我们不知道这些对人或动物的健康是否有不良影响。我们只是有很高的信心，它们就在那里，”NIST化学家克里斯托弗·赞梅斯特说。
塑料材料有许多不同的类型，但它们都是由聚合物组成的，天然或人造的物质由大分子连接在一起。科学家们在海洋和许多其他环境中发现了这些较大塑料的微观颗粒。研究人员将它们分为两类:微塑料和纳米塑料。
微塑料通常被认为长度小于5毫米，肉眼可以看到，而纳米塑料小于百万分之一米(一微米)，大多数甚至用标准显微镜都看不到。最近的研究表明，一些可以容纳液体或与液体相互作用的消费品，如聚丙烯(PP)婴儿奶瓶和尼龙塑料茶包，会将这些塑料颗粒释放到周围的水中。
在他们的研究中，NIST的研究人员研究了两种类型的商业塑料产品:食品级尼龙袋，如烘焙衬垫——放置在烤盘上的透明塑料片，以产生不粘的表面，防止水分流失——和一次性热饮杯，如咖啡杯。他们分析的饮料杯表面涂有低密度聚乙烯(LDPE)，这是一种柔软的塑料薄膜，通常用作内衬。
这些装有ldpe的饮料杯在100摄氏度(212华氏度)的水中浸泡20分钟。
为了分析这些塑料产品释放的纳米颗粒，研究人员首先需要确定如何检测它们。“想象一下，一杯水装在普通的外带咖啡杯里。它可能有数十亿个粒子，我们需要弄清楚如何找到这些纳米塑料。这就像大海捞针。”Zangmeister说。
因此，他和他的同事们不得不采用一种新的方法。Zangmeister说:“我们用了一种方法，把杯子里的水喷成细雾，然后把雾和溶液中剩下的东西烘干。”通过这个过程，纳米颗粒从溶液的其余部分分离出来。
这项技术本身此前曾被用于探测大气中的微小颗粒。他说:“所以，我们不是在重新发明轮子，而是把它应用到一个新的领域。
雾干后，其中的纳米颗粒根据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，例如100纳米左右的纳米颗粒，并将它们传递到粒子计数器中。将纳米颗粒暴露在丁醇(一种酒精)的热蒸汽中，然后迅速冷却。当酒精凝结时，颗粒从纳米大小膨胀到微米大小，使它们更容易被探测到。这个过程是自动化的，由计算机程序运行，计算颗粒。
研究人员还可以通过将纳米颗粒放置在物体表面，并使用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱技术来观察它们，扫描电子显微镜使用高能电子束对样品进行高分辨率成像，傅里叶变换红外光谱技术捕捉气体、固体或液体的红外光谱。
所有这些技术一起使用提供了纳米颗粒的尺寸和组成的更全面的图片。
在他们的分析和观察中，研究人员发现纳米颗粒的平均尺寸在30纳米到80纳米之间，很少有超过200纳米的。此外，食品级尼龙杯释放到热水中的纳米颗粒浓度是一次性饮料杯的7倍。
“在过去的十年里，科学家们在环境中到处都发现了塑料。人们观察了南极洲的雪，冰川湖泊的底部，发现了大于100纳米的微塑料，这意味着它们可能不足以小到进入细胞并引起物理问题，”Zangmeister说。
Zangmeister说:“我们的研究是不同的，因为这些纳米颗粒非常小，而且很重要，因为它们可以进入细胞，可能会破坏细胞的功能。”他还强调说，没有人确定会是这样。
美国食品和药物管理局(FDA)对接触我们吃的食物或喝的水的塑料进行了监管。该机构有标准和安全措施来确定什么是安全的。FDA的研究人员对这些塑料进行了严格的测试，并测量了暴露在热水中的塑料质量损失了多少。例如，FDA已经确定，食品级尼龙(如用于茶包的尼龙)在高温条件下可以安全地损失高达1%的质量。在NIST使用他们的新技术进行的研究中，研究人员发现损失了十分之一的质量，这大大低于目前FDA认为安全的限制。
Zangmeister指出，目前还没有一种常用的测试方法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。这项研究的发现可能有助于开发此类测试。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、棉涤纶、塑料袋和储存在塑料管中的水。
这项研究的发现，结合其他类型材料的分析，将为这一领域的研究开辟新的途径。“大多数关于这一主题的研究都是为了教育科学家同行。这篇论文将做到这两点:教育科学家和开展公共宣传。”Zangmeister说。
参考:Zangmeister CD, Radney JG, Benkstein KD, Kalanyan B.普通一次性消费塑料产品在正常使用时，每升水中释放数万亿次100纳米纳米颗粒。环境科学技术．2022年4月20日在线发布。doi:10.1021 / acs.est.1c06768
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