什么是纳米塑料?工程师解释了对颗粒太小而看不见的担忧

TheConversation

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人们普遍认为微塑料——比铅笔橡皮还小的塑料碎片——无处不在,存在于一切事物中,包括 海洋、农田、食物和人体. 。现在,一个新术语正在引起人们的关注:纳米塑料。这些颗粒甚至比微塑料还要小——小到肉眼看不见。

纳米塑料是微塑料的一种,其特点是尺寸极小。微塑料的直径通常小于 5 毫米;纳米塑料的直径在 1 到 1,000 纳米之间。相比之下,人类头发的平均宽度约为 80,000-100,000 纳米。

由于最近的技术进步使研究人员更有能力检测和分析纳米塑料,纳米塑料引起了越来越多的关注。它们的尺寸较小,这意味着它们比微塑料更容易长距离运输并进入更多样化的环境。它们可以更容易地渗透到生物体的细胞和组织中,这可能会导致不同的、更严重的毒理学效应。

过去两年的研究发现纳米塑料 人血, , 在 肝细胞和肺细胞, ,以及生殖组织,例如 胎盘睾丸. 。在世界各地发现了纳米塑料 在空气中, 在海水中, 在雪中在土壤中.

我们已经知道微塑料存在于 珠穆朗玛峰的高度深海海沟. 。现在越来越多的证据表明,纳米塑料在环境中比较大的微塑料更普遍。

纳米塑料颗粒足够小,被摄入后可以在全身移动。科学家们正在努力量化这些暴露,以便评估其影响。

他们从哪里来,又到哪里去

纳米塑料是在衣服、食品和饮料包装、家居用品、塑料袋、玩具和盥洗用品等日常产品降解时产生的。这可能是由环境因素(例如阳光或 机械动作造成的磨损. 。许多 个人护理产品, 磨砂膏和洗发水等也会释放纳米塑料。

与较大的塑料颗粒一样,纳米塑料可以来自多种聚合物类型,包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。由于塑料制品的广泛应用,我们的日常生活中很难避免纳米塑料。

当塑料达到纳米级时,由于其自​​身特性,它们会带来独特的问题和挑战 微小的尺寸和不同的表面特性和成分. 。由于纳米塑料很小,它们可以轻松穿透细胞和组织,而较大颗粒则无法穿透。如果它们在生物体内积聚,可能会造成不利的生物效应。

Graphic comparing size of nano- and microplastic fragments to a virus, smoke particle, grain of salt, human hair and pencil tip
纳米塑料比微塑料小几个数量级。 国际环境法中心, CC BY-ND

纳米塑料在环境中的命运是一个持续的研究课题。科学家们尚不清楚纳米塑料是否会在各种环境中进一步降解成更小的颗粒,或者进一步降解成更小的颗粒。 聚合物,这是它们的基本组成部分 – 由许多小分子串在一起组成的大分子。

检测纳米塑料

寻找纳米塑料具有挑战性,因为它们非常微小,并且具有不同的化学成分和结构。研究人员正在改进检测纳米塑料的不同方法,使用的技术包括 拉曼光谱, 色谱法质谱分析. 。这些方法可以观察纳米塑料颗粒的形状并分析其特性。

在 2024 年的一项研究中,哥伦比亚大学的研究人员提出了一项新技术,能够 查看并计算瓶装水中的纳米塑料 具有高灵敏度和特异性。与之前只能检测到有限数量的纳米塑料颗粒的研究不同,这项研究发现,分析的每升瓶装水中含有超过10万个塑料颗粒,其中大部分是纳米塑料。

A scientist looks at a computer screen that shows an enlarged red area.
哥伦比亚大学物理化学家钱乃新放大了显微镜扫描生成的图像,纳米塑料呈现为鲜红色的斑点。 美联社照片/玛丽·康伦

在科学家们得出是否所有瓶装水都含有纳米塑料的结论之前,还需要进行更多的研究。但这项新技术为进一步研究打开了大门。

纳米塑料颗粒有毒吗?

纳米塑料的毒性是另一个正在进行的研究领域。一些研究表明这些颗粒可能会带来重大风险 对生态系统人类健康. 。最近的一项研究表明,它们可能是 心脏病的危险因素.

另一个担忧是化学污染物、重金属和病原体可能会粘附在纳米塑料上并集中在环境中。这个过程可能会使生物体暴露于高浓度的这些有害物质。

纳米塑料显然是现代环境的一部分,但科学家需要更多的研究和信息来了解它们可能构成什么样的威胁。正如毒理学家常说的:“剂量决定毒药”。换句话说,实际曝光非常重要。在不知道实际浓度的情况下很难评估毒性。

众所周知,较大的塑料碎片可以碎裂成纳米塑料,但关于这些碎片如何进一步降解,还有很多东西需要了解。研究人员正在努力检测和了解多种环境中的纳米塑料,以便他们能够制定有效的策略来管理和减轻这些材料对人类和地球的影响。

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