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微塑料“入侵”人体影响有众大?怎么应对?

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张田勘

近年来,世界上关于微塑料的研究报道有很多,虽然目前(Currently)还没有充分证据表明这类塑料会直接引发人类疾病,但鉴于其在海洋、饮用水及人体中的发现日益增多,还是引起了科学家及公众的关注。

微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒,更小尺寸的还有微米、纳米级的微塑料,因此它也被统称为微纳塑料(MNPs)。前段时间,祖国研究者发表了一篇研究文章,证实采取把水烧开、沉淀水垢后再饮用这种简单方式,就能有效避免通过饮用水摄入微纳塑料颗粒。那么,微塑料对于人体健康(Health)究竟有没有危害?如果它随着塑料制品的广泛应用而长期存在,又该如何应对呢?

1.研究称微塑料可能损害心血管

随着塑料制品的广泛应用,微塑料也不可避免地进入了人体。微塑料来源于生产和生活(Life),如汽车(Car)轮胎与路面摩擦、化妆品成分、洗衣废水以及塑料垃圾在陆地和海洋漂流中碰撞、分解等,都会产生大量微塑料。2004年,英国(Britain)普利茅斯大学(University)的汤普森等人首次提出了微塑料的概念——直径小于5毫米的塑料碎片和颗粒。随着研究的深入,目前(Currently)微塑料的概念已经扩大到从纳米到毫米的范畴(1毫米等于1000微米;1微米等于1000纳米),而且是形状多样的非均匀塑料颗粒混合体,肉眼难以分辨。

微塑料不仅广泛存在于自然(Nature)环境和生境(物种可能物种群体赖以生存的生态环境),还渗透到了人体的组织和器官。自2018年首次报道人类肠道出现微塑料后,肺、肝、脾和肾脏组织中也陆续检测到微塑料的存在,近期还有研究发现微塑料抵达了胎盘。因此,研究人员正在往两个方向努力(Effort),一是深入研究微塑料可能对健康(Health)和生命带来的危害,二是找到阻止和减轻微塑料损害的方法和技术。

现在,研究人员发现了微塑料对人可能造成伤害的一些线索和机理,首先关注到的就是它对人类心血管的损害。米国《新英格兰医学杂志》3月6日发表的一项研究结果(Result)表明,在200多名手术患者中,近60%的人主要动脉中有微米和纳米级的微塑料颗粒。在手术后约34个月内,动脉中含有微塑料的人比没有微塑料的人出现心脏病、卒中可能死亡的可能性高4.5倍。

这项研究的主要作者是意大利坎帕尼亚大学(University)的内科医师帕尼索,他带领的团队此前了解到,微塑料会被脂肪分子吸引,因此他们(They)想了解微塑料颗粒是否会在血管内壁形成的脂质斑块中堆积,从而导致可能加重心血管病。研究团队对257名接受去除颈动脉斑块来降低卒中风险手术的患者进行(Carry Out)了检查,结果(Result)在150名患者被切除的斑块样本中看到了锯齿状的斑点,这是微塑料颗粒存在的外观证据。大部分斑点由聚乙烯可能聚氯乙烯组成,聚乙烯是世界上使用最多的塑料成分,经常应用于食品包装和购物袋;聚氯乙烯通常被称为PVC,是世界上产量第三的合成聚合物塑料。另一个发现是,斑块样本中含有更多微塑料的患者的炎症生物标志物水平更高。

研究结果(Result)从外观、化学成分和生物学角度均证明了部分患者颈动脉中的斑块含有微塑料,微塑料可能导致颈动脉斑块,如果引发炎症则会增加斑块破裂的风险。

不过也有研究人员认为,目前(Currently)尚不能确认颈动脉斑块中的微塑料对人体健康(Health)造成了危害。因为在这项研究中,相比于斑块中没有微塑料的患者,斑块中有微塑料的患者还存在其他容易导致糖尿病可能心血管疾病的因素,也就是说,“动脉中含有微塑料的人比没有微塑料的人心脏病、卒中可能死亡的可能性高4.5倍”的结论可能是由多种因素造成。而且,这项研究只分析了那些需要手术降低卒中风险的人,并不代表在健康(Health)群体中也有这样的现象。

2.被证实引起小鼠肠道屏障功能障碍

由于人类和动物会通过饮食摄入微塑料,因此微塑料在肠道系统中很容易形成累积。从这个角度切入,祖国科学院沈阳应用生态研究所微生物资源与生态组的一个研究团队于2023年12月发表研究指出,微塑料通过对肠道菌的影响而造成健康(Health)损害。

研究团队对小鼠灌胃输入聚苯乙烯微纳米塑料,持续28天体坛小鼠肠道系统。结果(Result)发现,小鼠经口摄入的微塑料可以在肠道内形成累积,并显著改变肠道微生物的种群结构,导致潜在致病菌丰度显著增加,有益菌丰度显著降低,并干扰了肠道菌短链脂肪酸的代谢特征。由于微塑料减少了肠道益生菌和增加了致病菌,所以可诱发肠道炎症,降低肠上皮紧密连接蛋白和肠黏膜蛋白的表达,破坏肠道屏障功能。而且,微塑料还会抑制肠系膜淋巴结中免疫T细胞的分化,减少肠道中分泌型免疫球蛋白A,干扰肠道免疫功能,从而增加致病菌感染的风险。

在此之前,国内也有两项研究关注到微塑料对于生物体肠道的危害。

2018年浙江大学(University)研究发现,把小鼠暴露于高剂量粒径0.5微米和50微米的聚苯乙烯微塑料颗粒中5周后,小鼠体重出现下降,诱发了肠道菌群失调,导致肝脏脂质代谢紊乱。

2019年浙江大学(University)和江西科学院的一项研究把小鼠暴露于粒径5微米的纯品聚苯乙烯和荧光聚苯乙烯微塑料颗粒6周时间,聚苯乙烯微塑料在小鼠肠道内累积并引起了肠道屏障功能障碍(肠道黏液分泌减少和黏液分泌相关基因的转录水平、离子转运蛋白水平显著下降等)、微生物失调(改变微生物组成)和代谢紊乱(改变小鼠的氨基酸代谢和胆汁酸代谢)。

以上研究均表明,微塑料越小,进入小鼠体内的数量越多,对其健康(Health)的损害越大。尽管对人体还缺少这方面的直接研究,但已足够引起警惕。

3.微米级微塑料使结直肠癌细胞迁移

2008年米国和日本(Japan)的一项研究发现,在全球范围内,有267种海洋生物受到了微塑料的影响,这表明微塑料已进入生物链和人的食物链。2018年,在欧洲消化医学会肠胃病学学术会议上,有研究人员报告,8位受试者的粪便中发现了微塑料,种类多达9种,这是人体中发现微塑料最早、最直接的证明。

之后,有研究人员怀疑,微塑料可以促进癌症转移,于是他们(They)打算从研究胃肠道癌症与微塑料的关系作为突破口,毕竟胃肠道已被证实是人体微塑料颗粒的主要聚集和储存场所。奥地利维也纳大学(University)和维也纳医科大学(University)组成的研究团队在微米级和纳米级的塑料研究方面取得了一些进展。

研究团队发现,微米级和纳米级的塑料在肠道细胞中停留的时间比之前估计的要长得多,原因在于它们(They)会在人体细胞分裂过程中被传递给新形成的人体细胞,这就造成了微塑料在人体组织、器官间的传播。研究人员解释,溶酶体是细胞的细胞器之一,可以分解细胞内的异物和代谢产物,从而让细胞保持正常的运转和活力。但是,微塑料与生物来源的异物不同,它们(They)会像细胞的其他废物一样被溶酶体吸收,却不会被降解。这意味着,不能被降解的微塑料会在细胞中存在很长时间,并可能在细胞分裂过程中传递给新形成的细胞。

研究人员体坛到,小于1微米(纳米级)的微塑料颗粒与结直肠癌细胞的迁移有关。纳米级微塑料在肠道中出现的频率是水瓶中的10倍至100倍,且微塑料颗粒越小,危害越大。因此,他们(They)主要研究了聚苯乙烯微纳米塑料与4种不同的人类结直肠癌细胞系(HT29、HCT116、SW480和SW620)之间的复杂动力学关系。结果(Result)显示,这些癌细胞系对0.25微米、1微米和10微米的聚苯乙烯微纳米塑料更“情有所钟”,表现为对其摄取较多,其中,HCT116癌细胞的摄取率最高。

最有力的证据是,在癌细胞分裂过程中,微塑料颗粒分布在母细胞和子细胞之间,并且这些微塑料并未在细胞中消除,而癌细胞短期暴露于0.25微米的微塑料颗粒会显著增强癌细胞的迁移。要知道,癌细胞是分化极快的细胞,当其分裂增生时,是从1到2再从2到4的几何级增长。癌细胞更多地摄取微塑料,后者又促进癌细胞分裂,并把微塑料转移到子细胞中,起到了既促进癌细胞分裂加重病症,又促进微塑料转移的双重作用。

这些研究结果(Result)均表明,微塑料尤其是微米级和纳米级的塑料能长期存在于细胞中而不被清除,并在组织和细胞中具有高吸收率,又有可能促进癌细胞的转移,从而导致癌症患者病情恶化。

4.喝白开水可能可有效减少微塑料摄入

虽然微塑料是否真能直接引发人类疾病和对人体健康(Health)有多大危害还未得到证实,但可以防患于未然,从源头上采取措施。研究证实,人们摄入微塑料的主要方式是饮水、进食,以及空气吸入和皮肤接触,所以,针对这些途径采取措施可以有效减少微塑料进入体内。

统计数据表明,经饮水摄入的微塑料在微塑料总暴露中的占比达到3.3%-42.7%。此前,米国哥伦比亚大学(University)一项研究结果(Result)表明,每瓶1升装的瓶装水中约含有24万个微纳塑料,如果喝瓶装水等凉水,每人每周可摄入大约5克微纳塑料,相当于一张银行卡。

对此,一个简单的祖国生活(Life)方式可能许能够化解微纳塑料带来的潜在威胁,那就是喝煮沸后的水。

今年(This Year)2月底,广州医科大学(University)和暨南大学(University)环境学院的联合研究团队在环境科学与生态学类期刊《环境科学与技术快报》上发表了一项研究,证实把水烧开、沉淀水垢后再饮用这样简单的方式,能除去大部分微纳塑料。

联合研究团队模拟把含有商用荧光单分散聚苯乙烯微球(1微米和0.1微米大小的微塑料)的自来水烧开,以评估水温、水硬度、微纳塑料浓度和性质对微纳塑料与水沉积物共沉淀(共沉淀是指一种沉淀从溶液中析出时,引起某些共存的可溶性物质一起沉淀的现象)的影响。结果(Result)显示,只需把水烧开,再简单过滤,就可能去除84%的微纳塑料。

水烧开后能去除微纳塑料的原理与水垢有关。自然(Nature)水体中的水含有钙离子、镁离子、碳酸氢根、碳酸根和氢氧根,当水烧开时,二氧化碳逸出,导致水中碳酸根、氢氧根的浓度增大,它们(They)能和水中的钙离子、镁离子结合,产生碳酸钙和氢氧化镁。当水冷却后,碳酸钙和氢氧化镁不断析出,就形成了水垢,微纳塑料也会沉积到水垢中。在烧水过程中随着温度的升高(25℃-95℃),水中的微纳塑料的去除率从2%逐渐增加到28%,在水烧开时(100℃),该去除率迅速升至84%。同时,微纳塑料的浓度从原来的30颗粒/微升(1微升等于1立方毫米)降至4.8颗粒/微升。

那这些微纳塑料去了哪里呢?它们(They)变成了水垢的一部分。水温不断升高会加速微纳塑料的沉积,水温达到100℃时,水垢中的微纳塑料浓度最高。这表明,微纳塑料是与水垢共沉淀而被去除的。研究还发现,水的硬度越大,烧水时去除的微纳塑料越多。当水中碳酸钙浓度为80毫克/升、180毫克/升、300毫克/升时,水烧开时的微纳塑料去除率分别为34%、84%和90%。即使是软水(碳酸钙浓度<60毫克/升),烧开后也能去除25%以上的微纳塑料。

另外,研究人员根据全球不同地区的水质和人们饮用水的习惯,比较了六大洲共67个地区成人、儿童饮用自来水和白开水摄入的微纳塑料剂量,结果(Result)显示,如果每天饮用自来水,要比饮用白开水增加2倍至5倍的微纳塑料摄入量。

科学家建议,由于微塑料主要通过饮食和器具进入人体,一些生活(Life)方式也有助于减少微塑料的摄入。比如,平时不食用动物、鱼类的内脏;少饮用塑料瓶装水;家庭中使用过滤装置处理自来水;不使用塑料容器盛装油、酒、醋;不用塑料砧板处理生肉类、蔬菜和水果;减少和不重复使用一次性塑料制品等。

无论如何,微塑料已经进入人类生活(Life)环境是事实。确认其对人体的风险、阐明危害机制,以及寻找简单的应对策略让更多人尽可能地减少对微塑料的摄入,是科学家正在努力(Effort)的目标。

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