食品中微塑料的污染現狀與健康風險

◎ 曹霞飛，雷 燕，肖 劍

（廣州市食品檢驗所，廣東 廣州 511400）

微塑料（Microplastics，MPs）是一類非常頑固且難以根除的有機污染物，其粒徑小于5 mm，甚至很多微塑料細小到微米甚至納米級別，肉眼無法分辨。微塑料現已在世界范圍內廣泛存在于食品、水、大氣、土壤及其他自然環境媒介中[1-2]。微塑料體積雖小，但比表面積大、吸附污染物的能力強。近年來，研究發現微塑料環境中已經存在大量的多氯聯苯、雙酚A等持久性有機污染物。這些有機污染物往往是疏水的，不容易溶解在水中，也不容易被水體稀釋，一旦微塑料和這些污染物相遇，便聚集形成一個有機污染體。微塑料作為污染物的載體，二者在環境中擴散傳播，其附著的有害物質可在生物體內累積并通過食物鏈富集于人體，從而對食品安全和人類健康構成潛在威脅[3-4]。目前，已在多種食品中檢出微塑料。本文重點綜述了近年來國內外食品中微塑料污染現狀以及對人體潛在危害的最新研究進展，進而對后續的研究方向進行展望，以期為深入研究食品中微塑料的污染提供科學線索。

1 食品中微塑料的污染現狀

1.1 微塑料水生食物鏈污染

自20世紀60年代以來，塑料生產以每年8.7%的速度增長，逐漸發展成為一個價值6 000億美元的全球產業。每年大約有800萬t塑料進入海洋，保守估計有5.25萬億塑料顆粒目前在海洋表層水域循環。雖然有部分是由于海上作業而進入海洋的微塑料，但80%來自陸地[5]。目前，科學家已開始研究海洋中的塑料垃圾對海洋生物的影響，近年來對微塑料纖維的研究發現引起了各方面的關注。當塑料進入海洋時，塑料的降解速率和持久性隨聚合物、形狀、密度和塑料本身的用途而變化。如果沒有回收再利用，它們就會成為環境垃圾。隨著時間的推移，塑料顆粒污染了海洋生態系統和食物鏈，包括供人類食用的食品。體內研究已經證明，納米塑料可以進入所有器官[6]。關于微塑料和納米塑料暴露、毒理學和人類健康之間關系的證據正在變化。對于直接攝入微塑料的有機體來說，有機體腸粘膜對添加劑的吸收率主要受到有機體內部化學逸度梯度的影響。除了與塑料碎片相關的添加劑化學品，海洋中的微塑料還會從水中積累持久性有機污染物，如多氯聯苯、多環芳烴和有機氯農藥（如二氯二苯基三氯乙烷、六氯苯）[7]。它們對塑料的親和力比對水的親和力更強，而且對微塑料的數量級比對周圍水的濃度更大。多溴二苯醚是人造的阻燃化學品，多溴二苯醚主要通過丟棄或泄漏的消費品或城市廢物進入海洋環境。海洋環境沉積在海灘上的塑料被發現含有0.03～50.00 ng·g-1多溴二苯醚[8]。化學品在海洋環境中的全球分布可能影響環境和人類健康。由于它們的體積小，微塑料可以被各種各樣的海洋生物攝取，進而通過營養轉移直接或間接進入食物鏈。在食物鏈底部的浮游生物和幼蟲[9-10]、小型和大型無脊椎動物[11-13]和魚類中已經檢測到微塑料存在；在捕食性鯽魚中觀察到微塑料的營養轉移[14]。有證據表明微塑料存在于對全球海洋漁業有貢獻的物種中[6]。因此，微塑料將成為一個新興的食品安全問題[6]。微塑料的潛在物理效應在海洋環境中無處不在，并且越來越多地污染海洋環境中的物種。因此，人們也不可避免地會接觸到某種程度的微塑料。此外，微塑料積累持久性有機污染物的能力令人擔憂，微塑料可能將有害的持久性有機污染物轉移到海洋動物，進而轉移到人類身上[6]。微塑料和動物組織之間的化學分配是一個動態過程，很少有研究其模型變量和機制，如生物積累、動力學和海洋微塑料的物理化學性質[15]。微塑料及其成分可能產生局部的顆粒毒性，但長期暴露會產生更大的累積效應。總之，需要進一步的研究工作，包括海產的攝入量、海產的化學角色塑造以及動力學研究，以估計海產中的微塑料對人類健康的影響。

1.2 微塑料陸生食物鏈污染

陸地環境是微塑料污染的重要源頭和主要匯集地，如污水、污泥和有機肥的施用，塑料薄膜的使用以及大氣沉降等均可能導致土壤微塑料的累積[16]。最新報告顯示，塑料污染對包括人類在內的陸生動植物造成的威脅可能比它對海洋的影響還要更加嚴重。每天，人們丟棄的塑料垃圾中，只有極少部分被回收或在垃圾發電設備中焚燒發電。多數塑料垃圾都會被運送至垃圾填埋場，在那里經過上千年的分解，并在分解時釋放潛在有毒物質，滲入土壤和水源中。近日，德國研究人員發布報告稱，土壤、沉積物和淡水中的微塑料將會對生態系統產生長期的負面影響[17]。陸地微塑料污染比海洋微塑料污染嚴重得多[18]。據估計，不同環境下，陸地微塑料污染水平是海洋的4～23倍。污水是研究微塑料分布的重要因素之一，污水中80%～90%的塑料顆粒（如來自服裝纖維的塑料顆粒）會一直存在于淤泥中。由于人們通常將污水淤泥當作化肥用于田地，這意味著土壤中每年會新增數千噸的微塑料。此外，微小的塑料碎片表面可能攜帶致病微生物，成為環境中的疾病媒介。微塑料還會與土壤、動物相互作用，影響土壤動物健康和土壤功能。SIMONA等[19]研究了微塑料對土壤動物的影響，發現陸地微塑料污染導致包括螨蟲、幼蟲和其他保持土壤、肥沃的小型生物在內的地下生活物種數量減少。氯化塑料會向周圍的土壤釋放有毒化學物質[20]，這些物質滲入地下水或附近水源，也會進入生態系統，對飲用該水源的物種造成一系列可能有害的影響。通常而言，塑料顆粒分解時會獲得新的物理特性和化學特性，對生物產生毒性作用的可能性也隨之增加。鄰苯二甲酸鹽和雙酚A等添加劑在分解階段從塑料顆粒中淋失（指會引起土壤中營養元素大量損失的一種自然過程），這些添加劑對激素有影響，可以破壞脊椎動物和無脊椎動物的激素水平。此外，納米顆粒可能引發炎癥，穿過細胞屏障，甚至穿過如血腦屏障或胎盤等具有高度選擇性的膜。進入細胞后，它們還可能導致基因表達和生化反應等方面的變化。科學家們還未對上述變化的長期影響進行充分研究。NIZZETTO等[21]研究估算每年排放到農田的微塑料甚至超過了海洋表面水體的年均微塑料增加量。關于土壤微塑料污染的問題已成為近年來全球關注的熱點。LI等[16]通過激光掃描共聚焦熒光顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察發現，聚苯乙烯微球（0.2 μm）可被生菜根部大量吸收和富集，并從根部遷移到地面上部，積累和分布在可被直接食用的莖葉之中。有研究發現，農產品如胡蘿卜、生菜、西蘭花、土豆、蘋果和梨中均含有微塑料[22]。萵苣和小麥作物的根部可以吸收土壤和水中的微塑料，然后遷移到其可食用的部位[23-24]。

1.3 微塑料飲用水污染

微塑料已被認為是水系統中新出現的污染物。近年來，世界各地開展了大量的研究，以調查微塑料在海洋環境和淡水環境中的分布、行為和綜合影響。與海洋環境相比，微塑料在內陸水系統中的遷移和轉化更為重要，內陸水系統是成為其最終目的地之一。世界衛生組織公布了對飲用水中微塑料的研究分析報告，該報告顯示在淡水、飲用水或廢水中發現了微塑料[25]。攝入塑料對健康的影響仍不明確，但人們確實需要改善處理塑料的方式，減少塑料污染。微塑料在水中的存在已經成為一項重大的環境挑戰，由于其體積小，很容易被生物體攝取。據統計，全世界每年估計生產3億t塑料，其中1 300萬t被釋放到河流和海洋中。如果這種情況保持穩定，目前的預測表明，到2025年水中將有2.5億t塑料。由于塑料不會因天氣或其他老化過程而降解，因此它在世界各地的水系統中的積累可能會威脅水生環境和人類健康。水是生命的源泉，也是食品加工制作不可或缺的原料，由于淡水中存在微塑料，飲用水安全值得進一步考慮。地表水是飲用水處理廠生產自來水的主要水源，這意味著飲用水中可能存在微塑料的風險。PIVOKONSKY等[26]進行的一項研究表明，在捷克共和國的飲用水處理廠中，淡水和飲用水都含有微塑料。最近在中國也發現了同樣的情況[27]。TONG等[28]對青島市7個居民小區的自來水進行了采樣，分析結果表明，自來水中微塑料含量高于水源水。PANNO等[29]調查了來自中國不同城市的38個自來水樣本，其中微塑料的含量在0～1 247粒/升。雖然微塑料在飲用水中的濃度相對較小，但其影響不容忽視。

2 微塑料的健康風險

塑料生產持續增長，由于處置不當和管理不當，大量塑料廢物未經處理就進入環境，造成一系列環境污染問題。微塑料不同于傳統的環境污染物，它們可以誘導許多協同效應，且取決于它們的性質，如成分、大小、密度和形狀[30]。微塑料通過間接或直接的吸收進入生物體內，如魚類等水生生物主要通過捕食作用攝取微塑料[31]。這些來自水體或沉積物的活動對營養鏈中高水平的動物構成潛在風險[32]。如果人們食用含有塑料微粒的魚，塑料微粒可以通過食物鏈進入人體。

由于微塑料的物理、化學性質和毒理學行為的多樣性，檢測其毒理學特征是一個挑戰。除了塑料濃度，還有其他參數，如聚合物的類型、大小、形狀和顏色是重要的潛在因素[33]。微塑料可以吸附污染物，如多環芳烴或金屬在其表面，并可能含有塑料添加劑，增加其毒性[34]。此外，微塑料積累持久性有機污染物的能力令人擔憂，微塑料可能將有害的持久性有機污染物轉移到海洋動物，進而轉移到人類身上[35-39]。以微塑料或納米塑料形式存在的碎片化或小型化塑料材料一直是令人擔憂的環境問題。微塑料和納米塑料對海洋無脊椎動物生理和行為的干擾早有報道。最近，微塑料和納米塑料對哺乳動物腸道微生物菌群以及宿主細胞的代謝毒性已在小鼠模型中得到證實[40-43]。人類接觸微塑料和納米塑料主要是通過食物攝入發生，因為這些塑料存在于食品中或來自食品包裝，但也不排除通過吸入等不太明確的方式發生。體外研究表明，微塑料可以誘導免疫反應、氧化應激、細胞毒性、改變膜的完整性和引起基因的差異表達[44]。但在哺乳動物系統，特別是人類，急性和慢性微塑料接觸的病理生理學后果尚不清楚。微塑料已遍布環境中，人類對這些塑料的接觸和累積吸收只會隨著時間的推移而增加。

為應對微塑料的健康風險，日常生活中應避免濫用塑料制品，吸管、塑料袋、一次性水杯、外賣盒等用后不隨意丟棄；盡量選擇可降解塑料制品，包括購買衣物時選擇羊毛或棉質等天然材質；選擇個人護理品時也要注意查看成分表，盡量不用帶塑料磨砂成分的產品；做好垃圾分類也有利于減少微塑料污染。

3 結語

微塑料污染分布廣泛、形勢日趨嚴峻，對生態系統的影響及引起的健康風險日益受到關注。基于此，針對微塑料及其對人類健康影響的關鍵研究提出以下方向。①評估塑料微粒對生態系統和食品安全的影響，提高人類對其潛在毒理學機制和公共健康影響的重視。②對食品原材料應制定限塑標準，從食品生產源頭到餐桌，盡可能避免使用塑料包裝材料。③加強環境治理，提倡生物降解，通過酶消耗和分解的方式將塑料聚合物轉化為碳源。④開發評估微塑料與生物系統相互作用的方法，收集微塑料單體或混合物的毒性暴露數據。⑤為微塑料開發特定的生物監測和生物負荷載量系統，研究微塑料及其相關化合物的毒性及毒代動力學，以評估對動物和人類的長期毒性效應。雖然還有許多工作要做，但填補這些空白對于推進食品消費和保護消費者免受環境中微塑料的負面影響至關重要。