塑料在社会生活中无处不在,大多数塑料垃圾都被埋在垃圾场和自然环境中。塑料垃圾会被分解成为亚毫米碎片,即微塑料(Microplastics)。全球塑料的大量生产和消费、塑料的不充分处理、塑料的缓慢降解等原因,导致环境中普遍且长期存在着微塑料。微塑料对环境和人类健康的潜在影响已日益引发关注,令人担忧。


图 | Unsplash


微塑料存在于空气中,大小不一且分布范围广,因此很有可能被人体吸入。上海、巴黎和伦敦的几项研究表明,已在城市空气中发现了微塑料。微塑料是环境中污染物和病理微生物的载体,它们本身也含有在生产过程中加入的化学添加剂。迄今为止,还没有关于微塑料对人体健康潜在的不良影响的数据,它们对呼吸系统的有害影响也尚不清楚,但微塑料已被证明对水生环境中的多种生命形式有毒且存在危害


2021年巴西圣保罗大学几位学者的最新研究发现,微塑料存在于其通过尸检获得的人肺组织。该实验收集了 20 位非吸烟成年个体的肺部组织样本,在其中 13 份样本里观察到聚合物颗粒和纤维,并鉴定了它们的特征,包括大小、样式、颜色和聚合物基质。所有聚合物粒子的尺寸都小于 5.5 微米,纤维大小在 8.12 到 16.8 微米之间。最频繁鉴定出的聚合物是聚乙烯和聚丙烯。这些污染物吸入后对呼吸系统存在异质性。


这 20 位非吸烟成年个体均在圣保罗大学的死亡鉴定服务处接受尸检鉴定死因,其中有 7 名男性和 13 名女性,年龄从 48 岁到 94 岁不等,平均年龄为 78.5 岁,均在圣保罗居住了 10 年以上。所有样本均采集自非吸烟者,其中 35% 的人有吸烟史但已 15 年以上未吸烟。1 名个体有持续时间不明的慢性肺病史。研究通过对亲属的问卷调查,得知受试者生前的职业和潜在疾病信息,并回顾了尸检报告和肺部组织学检查结果。


肺组织采集在 2019 年 8 月至 10 月期间进行,实验全程采用无塑料方法,避免干扰和误差并确保收集数据的可靠性。从肺组织收集到拉曼光谱(Raman spectroscopy)分析的所有程序,都遵循了前人(Rochman et al.)建议的条例;所有材料都用超纯水( Milli-Q water)清洗三遍。


图 | 维克多·丹格曼


20 位被解剖的死者当中,13 位死者身上发现了共 31 种合成聚合物微粒和纤维、5 种天然聚合物微粒。31 种合成聚合物中,87.5% 是微粒(均不完整),平均粒径为 3.92(±0.67)微米,介于 1.60 至 5.56 微米;12.5% 是纤维(长宽比> 3),而纤维平均长度为 11.23(±1.96)微米,介于从 8.12 到 16.80 微米。5 种天然聚合物颗粒,平均粒径为 3.44(±1.35)微米,介于 1.98 至 5.42 微米。用于验证尸检及分析过程中空气微塑料污染的两份肺部样本中,没有发现任何微粒或纤维。


在死者肺部发现的微塑料中,聚丙烯是最常见的聚合物(35.1%),其次是聚乙烯(24.3%),棉(16.2%),聚氯乙烯和醋酸纤维素(5.4%),聚酰胺、聚乙烯共聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚氯乙烯和聚氨酯(2.7%)。


该研究对微塑料颗粒的鉴定表明,聚丙烯和聚乙烯是肺组织中最常见的颗粒。这两种聚合物都是制造业中最常用的塑料类型,它们出现在食品包装、汽车零部件、糖果和零食包装以及银行票据等多种领域。


16.2% 的样本中发现了棉花颗粒。服装生产中,天然纤维经常被染色和涂上阻燃剂等化学物质,这类处理可能会降低其可生物降解性。


肺部发现的聚合物类型可能同室内生活有关,因为城市中的大多数人在室内呆的时间比在室外更长,且室内环境的纤维数量通常高于室外。Dris et al. 在巴黎的实验也发现,室内空气样本中的微塑料主要是聚丙烯。


研究在肺部组织主要发现的是聚合物微粒而非纤维。肺部中外来颗粒的沉积取决于大小、动力学直径、电荷、密度和流量。该研究发现的微粒大小从 1.60 至 5.58 微米不等,的确能通过惯性碰撞和沉积到达支气管肺泡。纤维是否能到达肺部,取决于实际的直径、长度和密度。只有物理直径小于3微米的纤维能到达肺泡区域,这可以解释为什么研究发现的纤维数量较少。


肺中的微塑料有怎样的生物学影响?从毒理学的角度来看,所有直径小于 10 微米的粒子在易感个体中都有潜在的生物活性。暴露于尼龙绒毛会导致工人间患质性肺病,但其过程与条件和长期暴露于降解微塑料中有很大的不同。微塑料颗粒可以诱导人体内的巨噬细胞或上皮细胞发生局部促炎反应,进而使自己被转运至胸膜或体循环系统。


此外,塑料中的大于 8-10 微米的纤维可以诱导巨噬细胞激活及很多生物活性炎症介质的释放。到目前为止,还没有体内或体外信息证明环境降解的微塑料粒子及纤维对人体肺部有毒,但暴露于环境中似乎会促进微塑料的细胞内化。


该研究是第一个使用拉曼光谱识别和鉴定人类肺组织中微塑料的研究。研究在死者肺部发现了直径小于 5 微米的聚合物颗粒,也在一半以上的受试肺部中发现了纤维。每克肺组织中发现约有 0.56 个微塑料颗粒,一组正常成人肺的平均重量约为 840 克,因此一人两肺中约有 470 个颗粒;而进行轻体力劳动的平均男性每天可能吸入 272 个微塑料粒子。这些数据不仅证实了呼吸系统是一条微塑料的暴露路径,肺部是微塑料在人体内积累的地点之一;也表明吸入的微塑料粒子中有很大一部分滞留在上呼吸道。


该研究的局限性在于研究样本的数量有限,不能明确判断数据间的联系或差异。肺中微塑料粒子的数量与职业之间是否存在任何联系,住院和非住院患者肺中微塑料数量是否存在差异,这些都无法确定。


尽管如此,该研究坐实了人肺中存在环境微塑料。这些颗粒就来自于我们广泛使用的塑料,如聚丙烯和聚乙烯,比纤维更加常见。微塑料对人体健康的潜在影响尚待研究,但从现有情况来看,结果恐怕不容乐观。


参考文献

Amato-Loureno, L. F. , et al. "Presence of airborne microplastics in human lung tissue." Journal of Hazardous Materials 416.1(2021):126124.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389421010888


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