食品中微塑料的污染現(xiàn)狀與健康風(fēng)險(xiǎn)

◎ 曹霞飛，雷 燕，肖 劍

（廣州市食品檢驗(yàn)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(jī)污染物，其粒徑小于5 mm，甚至很多微塑料細(xì)小到微米甚至納米級(jí)別，肉眼無法分辨。微塑料現(xiàn)已在世界范圍內(nèi)廣泛存在于食品、水、大氣、土壤及其他自然環(huán)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(qiáng)。近年來，研究發(fā)現(xiàn)微塑料環(huán)境中已經(jīng)存在大量的多氯聯(lián)苯、雙酚A等持久性有機(jī)污染物。這些有機(jī)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(gè)有機(jī)污染體。微塑料作為污染物的載體，二者在環(huán)境中擴(kuò)散傳播，其附著的有害物質(zhì)可在生物體內(nèi)累積并通過食物鏈富集于人體，從而對(duì)食品安全和人類健康構(gòu)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(diǎn)綜述了近年來國(guó)內(nèi)外食品中微塑料污染現(xiàn)狀以及對(duì)人體潛在危害的最新研究進(jìn)展，進(jìn)而對(duì)后續(xù)的研究方向進(jìn)行展望，以期為深入研究食品中微塑料的污染提供科學(xué)線索。

1 食品中微塑料的污染現(xiàn)狀

1.1 微塑料水生食物鏈污染

自20世紀(jì)60年代以來，塑料生產(chǎn)以每年8.7%的速度增長(zhǎng)，逐漸發(fā)展成為一個(gè)價(jià)值6 000億美元的全球產(chǎn)業(yè)。每年大約有800萬t塑料進(jìn)入海洋，保守估計(jì)有5.25萬億塑料顆粒目前在海洋表層水域循環(huán)。雖然有部分是由于海上作業(yè)而進(jìn)入海洋的微塑料，但80%來自陸地[5]。目前，科學(xué)家已開始研究海洋中的塑料垃圾對(duì)海洋生物的影響，近年來對(duì)微塑料纖維的研究發(fā)現(xiàn)引起了各方面的關(guān)注。當(dāng)塑料進(jìn)入海洋時(shí)，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(huì)成為環(huán)境垃圾。隨著時(shí)間的推移，塑料顆粒污染了海洋生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈，包括供人類食用的食品。體內(nèi)研究已經(jīng)證明，納米塑料可以進(jìn)入所有器官[6]。關(guān)于微塑料和納米塑料暴露、毒理學(xué)和人類健康之間關(guān)系的證據(jù)正在變化。對(duì)于直接攝入微塑料的有機(jī)體來說，有機(jī)體腸粘膜對(duì)添加劑的吸收率主要受到有機(jī)體內(nèi)部化學(xué)逸度梯度的影響。除了與塑料碎片相關(guān)的添加劑化學(xué)品，海洋中的微塑料還會(huì)從水中積累持久性有機(jī)污染物，如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥（如二氯二苯基三氯乙烷、六氯苯）[7]。它們對(duì)塑料的親和力比對(duì)水的親和力更強(qiáng)，而且對(duì)微塑料的數(shù)量級(jí)比對(duì)周圍水的濃度更大。多溴二苯醚是人造的阻燃化學(xué)品，多溴二苯醚主要通過丟棄或泄漏的消費(fèi)品或城市廢物進(jìn)入海洋環(huán)境。海洋環(huán)境沉積在海灘上的塑料被發(fā)現(xiàn)含有0.03～50.00 ng·g-1多溴二苯醚[8]。化學(xué)品在海洋環(huán)境中的全球分布可能影響環(huán)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(jìn)而通過營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移直接或間接進(jìn)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(dòng)物[11-13]和魚類中已經(jīng)檢測(cè)到微塑料存在；在捕食性鯽魚中觀察到微塑料的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移[14]。有證據(jù)表明微塑料存在于對(duì)全球海洋漁業(yè)有貢獻(xiàn)的物種中[6]。因此，微塑料將成為一個(gè)新興的食品安全問題[6]。微塑料的潛在物理效應(yīng)在海洋環(huán)境中無處不在，并且越來越多地污染海洋環(huán)境中的物種。因此，人們也不可避免地會(huì)接觸到某種程度的微塑料。此外，微塑料積累持久性有機(jī)污染物的能力令人擔(dān)憂，微塑料可能將有害的持久性有機(jī)污染物轉(zhuǎn)移到海洋動(dòng)物，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到人類身上[6]。微塑料和動(dòng)物組織之間的化學(xué)分配是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，很少有研究其模型變量和機(jī)制，如生物積累、動(dòng)力學(xué)和海洋微塑料的物理化學(xué)性質(zhì)[15]。微塑料及其成分可能產(chǎn)生局部的顆粒毒性，但長(zhǎng)期暴露會(huì)產(chǎn)生更大的累積效應(yīng)。總之，需要進(jìn)一步的研究工作，包括海產(chǎn)的攝入量、海產(chǎn)的化學(xué)角色塑造以及動(dòng)力學(xué)研究，以估計(jì)海產(chǎn)中的微塑料對(duì)人類健康的影響。

1.2 微塑料陸生食物鏈污染

陸地環(huán)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(jī)肥的施用，塑料薄膜的使用以及大氣沉降等均可能導(dǎo)致土壤微塑料的累積[16]。最新報(bào)告顯示，塑料污染對(duì)包括人類在內(nèi)的陸生動(dòng)植物造成的威脅可能比它對(duì)海洋的影響還要更加嚴(yán)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(fā)電設(shè)備中焚燒發(fā)電。多數(shù)塑料垃圾都會(huì)被運(yùn)送至垃圾填埋場(chǎng)，在那里經(jīng)過上千年的分解，并在分解時(shí)釋放潛在有毒物質(zhì)，滲入土壤和水源中。近日，德國(guó)研究人員發(fā)布報(bào)告稱，土壤、沉積物和淡水中的微塑料將會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生長(zhǎng)期的負(fù)面影響[17]。陸地微塑料污染比海洋微塑料污染嚴(yán)重得多[18]。據(jù)估計(jì)，不同環(huán)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(huì)一直存在于淤泥中。由于人們通常將污水淤泥當(dāng)作化肥用于田地，這意味著土壤中每年會(huì)新增數(shù)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(huán)境中的疾病媒介。微塑料還會(huì)與土壤、動(dòng)物相互作用，影響土壤動(dòng)物健康和土壤功能。SIMONA等[19]研究了微塑料對(duì)土壤動(dòng)物的影響，發(fā)現(xiàn)陸地微塑料污染導(dǎo)致包括螨蟲、幼蟲和其他保持土壤、肥沃的小型生物在內(nèi)的地下生活物種數(shù)量減少。氯化塑料會(huì)向周圍的土壤釋放有毒化學(xué)物質(zhì)[20]，這些物質(zhì)滲入地下水或附近水源，也會(huì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)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(shí)會(huì)獲得新的物理特性和化學(xué)特性，對(duì)生物產(chǎn)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(huì)引起土壤中營(yíng)養(yǎng)元素大量損失的一種自然過程），這些添加劑對(duì)激素有影響，可以破壞脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物的激素水平。此外，納米顆?？赡芤l(fā)炎癥，穿過細(xì)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(jìn)入細(xì)胞后，它們還可能導(dǎo)致基因表達(dá)和生化反應(yīng)等方面的變化?？茖W(xué)家們還未對(duì)上述變化的長(zhǎng)期影響進(jìn)行充分研究。NIZZETTO等[21]研究估算每年排放到農(nóng)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(guān)于土壤微塑料污染的問題已成為近年來全球關(guān)注的熱點(diǎn)。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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，農(nóng)產(chǎn)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(rèn)為是水系統(tǒng)中新出現(xiàn)的污染物。近年來，世界各地開展了大量的研究，以調(diào)查微塑料在海洋環(huán)境和淡水環(huán)境中的分布、行為和綜合影響。與海洋環(huán)境相比，微塑料在內(nèi)陸水系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化更為重要，內(nèi)陸水系統(tǒng)是成為其最終目的地之一。世界衛(wèi)生組織公布了對(duì)飲用水中微塑料的研究分析報(bào)告，該報(bào)告顯示在淡水、飲用水或廢水中發(fā)現(xiàn)了微塑料[25]。攝入塑料對(duì)健康的影響仍不明確，但人們確實(shí)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(jīng)成為一項(xiàng)重大的環(huán)境挑戰(zhàn)，由于其體積小，很容易被生物體攝取。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年估計(jì)生產(chǎn)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(wěn)定，目前的預(yù)測(cè)表明，到2025年水中將有2.5億t塑料。由于塑料不會(huì)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(tǒng)中的積累可能會(huì)威脅水生環(huán)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(jìn)一步考慮。地表水是飲用水處理廠生產(chǎn)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(fēng)險(xiǎn)。PIVOKONSKY等[26]進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，在捷克共和國(guó)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(guó)也發(fā)現(xiàn)了同樣的情況[27]。TONG等[28]對(duì)青島市7個(gè)居民小區(qū)的自來水進(jìn)行了采樣，分析結(jié)果表明，自來水中微塑料含量高于水源水。PANNO等[29]調(diào)查了來自中國(guó)不同城市的38個(gè)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(duì)較小，但其影響不容忽視。

2 微塑料的健康風(fēng)險(xiǎn)

塑料生產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)，由于處置不當(dāng)和管理不當(dāng)，大量塑料廢物未經(jīng)處理就進(jìn)入環(huán)境，造成一系列環(huán)境污染問題。微塑料不同于傳統(tǒng)的環(huán)境污染物，它們可以誘導(dǎo)許多協(xié)同效應(yīng)，且取決于它們的性質(zhì)，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(jìn)入生物體內(nèi)，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(dòng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鏈中高水平的動(dòng)物構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)[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(jìn)入人體。

由于微塑料的物理、化學(xué)性質(zhì)和毒理學(xué)行為的多樣性，檢測(cè)其毒理學(xué)特征是一個(gè)挑戰(zhàn)。除了塑料濃度，還有其他參數(shù)，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(huán)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(jī)污染物的能力令人擔(dān)憂，微塑料可能將有害的持久性有機(jī)污染物轉(zhuǎn)移到海洋動(dòng)物，進(jìn)而轉(zhuǎn)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(dān)憂的環(huán)境問題。微塑料和納米塑料對(duì)海洋無脊椎動(dòng)物生理和行為的干擾早有報(bào)道。最近，微塑料和納米塑料對(duì)哺乳動(dòng)物腸道微生物菌群以及宿主細(xì)胞的代謝毒性已在小鼠模型中得到證實(shí)[40-43]。人類接觸微塑料和納米塑料主要是通過食物攝入發(fā)生，因?yàn)檫@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(fā)生。體外研究表明，微塑料可以誘導(dǎo)免疫反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細(xì)胞毒性、改變膜的完整性和引起基因的差異表達(dá)[44]。但在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)，特別是人類，急性和慢性微塑料接觸的病理生理學(xué)后果尚不清楚。微塑料已遍布環(huán)境中，人類對(duì)這些塑料的接觸和累積吸收只會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。

為應(yīng)對(duì)微塑料的健康風(fēng)險(xiǎn)，日常生活中應(yīng)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(gòu)買衣物時(shí)選擇羊毛或棉質(zhì)等天然材質(zhì)；選擇個(gè)人護(hù)理品時(shí)也要注意查看成分表，盡量不用帶塑料磨砂成分的產(chǎn)品；做好垃圾分類也有利于減少微塑料污染。

3 結(jié)語(yǔ)

微塑料污染分布廣泛、形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響及引起的健康風(fēng)險(xiǎn)日益受到關(guān)注?；诖?，針對(duì)微塑料及其對(duì)人類健康影響的關(guān)鍵研究提出以下方向。①評(píng)估塑料微粒對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和食品安全的影響，提高人類對(duì)其潛在毒理學(xué)機(jī)制和公共健康影響的重視。②對(duì)食品原材料應(yīng)制定限塑標(biāo)準(zhǔn)，從食品生產(chǎn)源頭到餐桌，盡可能避免使用塑料包裝材料。③加強(qiáng)環(huán)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(zhuǎn)化為碳源。④開發(fā)評(píng)估微塑料與生物系統(tǒng)相互作用的方法，收集微塑料單體或混合物的毒性暴露數(shù)據(jù)。⑤為微塑料開發(fā)特定的生物監(jiān)測(cè)和生物負(fù)荷載量系統(tǒng)，研究微塑料及其相關(guān)化合物的毒性及毒代動(dòng)力學(xué)，以評(píng)估對(duì)動(dòng)物和人類的長(zhǎng)期毒性效應(yīng)。雖然還有許多工作要做，但填補(bǔ)這些空白對(duì)于推進(jìn)食品消費(fèi)和保護(hù)消費(fèi)者免受環(huán)境中微塑料的負(fù)面影響至關(guān)重要。