塑料包圍著我們，無論是我們在超市使用的購物袋，還是洗發水和洗滌劑瓶等家居用品。塑料不僅以大型物體的形式存在，還以從這些大型產品中釋放出來的微觀粒子的形式存在。這些微小的塑料最終會進入環境，并被我們的身體吸收。現在，美國國家標準與技術研究所(NIST)的研究人員分析了幾種廣泛使用的消費品，以更好地了解這些微觀塑料。他們發現，當塑料產品暴露在熱水中時，每升塑料產品會向水中釋放數萬億納米粒子。
NIST的研究人員在科學雜志上發表了他們的發現環境科學與技術。
“這里最重要的一點是，我們看到的任何地方都有塑料顆粒。他們有很多人。萬億每升。我們不知道這些是否對人或動物的健康有不良影響。我們很有信心它們就在那里，”NIST化學家Christopher Zangmeister說。
有許多不同類型的塑料材料，但它們都是由聚合物、天然或人造物質組成的大分子連接在一起。科學家們在海洋和許多其他環境中發現了來自這些較大塑料的微觀粒子。研究人員將它們分為兩組:微塑料和納米塑料。微塑料通常被認為長度小于5毫米，可以用肉眼看到，而納米塑料小于百萬分之一米(1微米)，大多數甚至不能用標準顯微鏡看到。最近的研究表明，一些盛放液體或與液體相互作用的消費品，如聚丙烯(PP)嬰兒奶瓶和尼龍塑料茶包，會將這些塑料顆粒釋放到周圍的水中。
在他們的研究中，NIST的研究人員觀察了兩種類型的商業塑料產品:食品級尼龍袋，如烘焙襯墊——置于烤盤中的透明塑料片，以形成不粘表面，防止水分流失——和一次性熱飲料杯，如咖啡杯。他們分析的飲料杯涂有低密度聚乙烯(LDPE)，這是一種柔軟柔韌的塑料薄膜，常用作襯里。LDPE內襯的飲料杯暴露在100攝氏度(212華氏度)的水中20分鐘。為了分析從這些塑料產品中釋放的納米顆粒，研究人員首先需要確定如何檢測它們。“想象一下，用普通的外帶咖啡杯裝一杯水。它可能有數十億個粒子，我們需要弄清楚如何找到這些納米塑料。這就像大海撈針，”贊梅斯特說。所以，他和他的同事們不得不用一種新的方法。“我們使用了一種方法，將杯中的水噴成細霧，然后干燥霧和溶液中剩余的所有物質，”贊梅斯特說。通過這一過程，納米顆粒從溶液的其余部分中分離出來。這項技術之前已經被用于探測大氣中的微小顆粒。“所以，我們不是重新發明輪子，而是把它應用到一個新的領域，”贊梅斯特說。
霧氣干燥后，其中的納米粒子按照大小和電荷進行分類。然后，研究人員可以指定一個特定的尺寸，例如100納米左右的納米粒子，并將它們傳送到粒子計數器中。納米顆粒暴露在丁醇(一種酒精)的熱蒸汽中，然后迅速冷卻。隨著酒精的濃縮，顆粒從納米膨脹到微米，使得它們更容易被探測到。這個過程是自動化的，由一個計算粒子數量的計算機程序運行。
研究人員還可以通過將納米粒子放在一個表面上，用掃描電子顯微鏡和傅立葉變換紅外光譜技術觀察它們，來確定納米粒子的化學成分。掃描電子顯微鏡使用高能電子束拍攝樣本的高分辨率圖像，傅立葉變換紅外光譜技術可以捕捉氣體、固體或液體的紅外光譜。所有這些技術一起使用提供了納米顆粒的尺寸和組成的更完整的圖像。在他們的分析和觀察中，研究人員發現納米顆粒的平均尺寸在30納米和80納米之間，很少有超過200納米的。此外，從食品級尼龍中釋放到熱水中的納米顆粒濃度比一次性飲料杯高7倍。“在過去的十年里，科學家們在我們觀察環境的任何地方都發現了塑料。人們已經觀察了南極洲的雪，冰川湖的底部，發現了大于約100納米的微塑料，這意味著它們可能不夠小，不足以進入細胞并引起身體問題，”贊梅斯特說。“我們的研究是不同的，因為這些納米粒子真的很小，這是一件大事，因為它們可以進入細胞內部，可能會破壞細胞的功能，”Zangmeister說，他還強調說，沒有人確定會是這種情況。
美國美國食品藥品監督管理局(食品及藥物管理局)調節著接觸我們吃的食物或喝的水的塑料。該機構有適當的標準和安全措施來確定什么是安全的。FDA的研究人員對這些塑料進行了嚴格的測試，并測量了當暴露在熱水中時有多少塑料質量損失。舉個例子，食品和藥物管理局已經確定食品級尼龍(例如用于茶包)在高溫條件下可以安全地損失高達1%的質量。在NIST使用新技術的研究中，研究人員發現質量損失了0 . 1 %,這大大低于目前FDA的安全限量。
Zangmeister指出，沒有一種常用的測試方法來測量從咖啡杯等樣品中釋放到水中的LDPE，但有針對尼龍塑料的測試方法。這項研究的發現可能有助于開發這樣的測試。與此同時，Zangmeister和他的團隊分析了其他消費品和材料，如織物、棉聚酯、塑料袋和儲存在塑料管中的水。
這項研究的發現，結合其他類型材料的分析，將為這一領域的研究開辟新的途徑。“大多數關于這個主題的研究都是為了教育科學家同行。這篇論文將做兩件事:教育科學家和進行公眾宣傳。
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