摘要:然而,全球塑料回收利用率仅为 10%,剩余 90%的塑料垃圾通过焚烧、填埋或直接丢弃的方式进入自然环境,导致塑料垃圾泛滥成灾。在海洋中,塑料垃圾更是成为一大公害,超过 70%的海洋垃圾是塑料,在中国近海,这一比例甚至超过 80%。
在当今社会,塑料制品已成为人们生活中不可或缺的一部分。从日常生活的各类用品,到工业生产的各种材料,塑料制品因其轻便、耐用、成本低等优点,被广泛应用。
然而,随着塑料制品的大量生产和使用,一系列问题也随之而来。
全球塑料产量逐年增加,2020 年已超过 3 亿吨,自 19 世纪中叶以来,累计生产的塑料接近 100 亿吨。如此庞大的产量带来的是塑料垃圾数量的急剧上升。
然而,全球塑料回收利用率仅为 10%,剩余 90%的塑料垃圾通过焚烧、填埋或直接丢弃的方式进入自然环境,导致塑料垃圾泛滥成灾。在海洋中,塑料垃圾更是成为一大公害,超过 70%的海洋垃圾是塑料,在中国近海,这一比例甚至超过 80%。
2004 年,英国普利茅斯大学的 Richard C. Thompson 教授等人首次提出了微塑料的概念。微塑料是指直径小于 5 毫米的塑料碎片和颗粒。
这一概念的提出引起了广泛关注,后续研究发现,微塑料在自然界中分布极为广泛。它们能够通过洋流和风力等自然力量进行传播,在海洋、土壤、荒漠甚至极地等环境中都有其踪迹。
如今,微塑料已普遍存在于我们的食物、空气和水中,对人类的生存环境构成了潜在威胁。微塑料的来源多样且隐蔽,主要分为两类。一类是日常生活中直接使用塑料或含塑料制品的过程。
例如,开车时轮胎与地面的不断摩擦会释放出大量微塑料颗粒;使用塑料奶瓶、一次性餐具、塑料袋、牙膏、口红、洗面奶等物品时,也会产生微塑料。另一类来源是被丢弃的塑料垃圾,这些垃圾在自然环境中逐渐分解,最终形成微塑料颗粒或碎片。
微塑料对人类健康存在潜在威胁。塑料本身由化学性质稳定的高分子聚合物构成,通常无毒,但在制造过程中常加入多种化学助剂,如润滑剂、增塑剂、抗氧化剂和光稳定剂等。
这些助剂可能含有生物毒性或重金属,对人体健康和其他生物有害。此外,微塑料颗粒因其比表面积大、重量轻、疏水性强等特点,容易吸附持久性有机污染物、内分泌干扰物或抗生素等物质,并随着风和水流扩散。
微塑料可以通过食物、呼吸或皮肤接触等途径进入人体。在食物中,部分微塑料来自食品加工过程,如肉松、口香糖、海盐和冰淇淋等,另一部分则来自食物原材料和生物链上游。
当微塑料被蚯蚓、牡蛎、幼鱼等生物误食后,难以被消化,便会逐步通过食物链传递到人类体内。进入人体的微塑料,大部分会随粪便排出,但仍有少量会滞留在胃肠道中。
通过呼吸进入人体的微塑料,较大的颗粒会被上呼吸道黏膜和纤毛截留,随痰液排出,而更细小的颗粒则可能深入肺部沉积。附着在皮肤上的微塑料,大部分会被皮肤屏障阻挡或随汗液排出,只有少部分可能通过皮肤破损处渗入体内。
随着时间的推移,滞留在人体中的微塑料颗粒数量逐渐增加,这不仅可能引发或加剧身体的不适,其内含或吸附的有毒物质也可能在体内缓慢释放,对人体健康产生潜在危害。
为了检测微塑料,目前有多种技术,其中拉曼光谱技术(Raman)和傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)是最为常用的两种。拉曼光谱技术基于拉曼散射效应,当光照射到微塑料样品上时,大部分光子被直接散射,频率不变,而一小部分光子与样品分子发生能量交换,使散射光频率发生变化,这种变化被称为“拉曼位移”。
拉曼位移与分子结构密切相关,可像指纹一样用于识别样品成分。该技术常与光学显微镜结合,形成显微拉曼测量,不仅能获取样品拉曼光谱,还能绘制样品图像,确定微塑料的类别、形貌及数量。
不过,拉曼光谱技术也存在信号较弱、信噪比低,样品中杂质的荧光可能干扰测量等问题。傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)则基于迈克尔逊干涉仪和分子吸收光谱原理。红外光源发出的光经干涉仪分束器分为两束,分别到达动镜和定镜,反射后汇合射出。
动镜移动使两束光产生光程差,发生干涉。干涉光穿过样品池,照射样品后,样品分子或官能团吸收与其振动频率相同的红外光能量,特定波段的红外光被削弱。
出射光束携带样品特征吸收信息,经光电检测器转为电信号传输到电脑,经傅里叶变换解析,提取出样品吸收光谱信息。FTIR 测量系统可采用透射模式、反射模式或衰减全反射(ATR)模式,也可与光学显微镜结合获取样品图像特征。
该技术的优势是光能量利用率高、光通量大、信号强度高、测量速度快,但也存在易受水分子干扰、对形状不规则或厚度较大样品光谱解析困难等局限性。
近年来,Raman 和 FTIR 技术在人体内微塑料检测方面取得了显著进展。2021 年,北京大学的研究团队对北京体育大学的 24 名青年志愿者的粪便样品进行了 FTIR 检测,结果显示 23 份样品中含有 8 种微塑料,其中聚丙烯(PP)占比最高。
2022 年,南京大学和南京医科大学的研究团队对 50 名健康人和 52 名炎症性肠病患者的粪便样品进行了显微拉曼光谱检测,发现两组样品中均含有微塑料,PET 和 PA 的特征峰出现频率最高。此外,荷兰阿姆斯特丹自由大学的团队首次在人类血液中检测到微塑料颗粒,意大利 Marche 大学的研究团队在人类胎盘和母乳中也检测到了微塑料。
这些研究表明,微塑料能够在人体内滞留,并可能通过血液运输到全身,甚至进入胎盘和乳汁,其对人体健康的潜在影响引起了人们的广泛关注。为了减少微塑料的危害,我们需要采取一系列措施。应控制塑料产量,从源头上减少塑料的使用;提高塑料回收比例,加强对塑料垃圾的回收和再利用,减少塑料垃圾的排放;倡导环保生活方式,如减少使用一次性塑料制品,携带可重复使用的购物袋,选择环保包装的产品等。
只有全社会共同努力,才能有效减少微塑料的危害,保护人类健康和环境的可持续发展。
来源:探界16