1微塑料的污染源与食物链迁移
由于MPs引起的不断增高的发病率和随之而来的健康风险问题,人们越来越担心其会通过吸入、食入和皮肤接触等方式进入人体[7]。这些塑料的微小颗粒尺寸使得它们很容易扩散到容器、食物、土壤和环境中[8]。食物链中MPs主要来自水源和包装材料。
1.1水系统
据报道,食品包装、玩具、个人护理产品和污水中的聚酰胺、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等都会进入到水中。包括丙烯腈、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯酰胺和苯乙烯在内的MPs被追溯到生产水源,包括地下水、公共水源、地表水和雨水[9–10],最终进入到人类食物链中。人类会通过处理过的水接触到大量的MPs,世界卫生组织报告称,自来水中MPs浓度为5个颗粒/L,对于只喝瓶装水的人情况更糟[10]。综上所述,水对人体营养至关重要,但也是MPs进入人体的重要途径。
1.2海产品
海鲜是人类饮食中的首选蛋白质来源,但也是MPs进入人类食物链的重要途径。鱼类中的MPs是通过直接摄入的或通过鳃呼吸和摄入受污染的猎物而被动摄入[11]。研究报告称,海鲜(包括贝类和鱼类)中存在MPs[9]。例如,TENG等[12]报告称,中国研究的牡蛎样本中,有84%含有MPs。
1.3食品包装
食品包装(罐、瓶、包装物、杯子)占塑料总产量的40%,使用塑料数量最多[7],这导致大量MPs进入到人类食物链中。全球瓶装水年消耗量超过220亿L,在不同国家研究的瓶装水样本中约有93%含有MPs[10]。瓶装水中MPs的含量大约是自来水中报告含量的两倍[4]。
此外,用塑料材料代替传统的纸质包装袋的包装茶包也是MPs进入人类食物链的重要途径。无论质量如何,塑料材料从40℃开始就会随着时间的推移而降解。因此,在近100℃的温度下冲泡的茶包可能会在茶杯中释放数十亿个MPs[4,9],毒性指数很高。同时SEWWANDI等[9]研究发现,婴儿从奶瓶中摄取的MPs是成人从空气、食物和水中的3000倍,每名婴儿会摄入1580000个MPs。另外,快餐包装盒和保鲜膜的使用也增加了MPs的暴露风险。例如,微波加热塑料快餐容器时,高温会加速聚合物降解,导致聚丙烯(polypropylene,PP)和PEMPs的释放。KAZI等[13]研究发现一些塑料容器在微波加热3min内,仅1cm2的塑料面积就能释放出多达422万个MPs和21.1亿个纳米塑料颗粒(nanoplasticparticles,NPS)。冷藏和室温储存超过6个月也会释放出数百万至数十亿的MPs和NPs。此外,PE食品袋比PP塑料容器会释放出更多颗粒。同时ELENA等[14]发现了不同化学物质从保鲜膜等塑料食品包装材料向食品的大量迁移过程,这通常分4步进行:(1)化学物质在聚合物中的扩散;(2)分子从聚合物表面脱附;(3)塑料-食品界面上化合物的吸附;(4)食物中物质的吸收。显然,所有这些都导致人类暴露在食品包装中MPs下的风险增高。
1.4农产品
农产品的MPs污染已成为全球食品安全的重要隐患。研究表明,多种常见蔬果中均检出MPs残留。例如,OLIVERI等[15]对意大利市场的苹果、梨、胡萝卜和生菜进行分析,发现每克可食用组织中MPs含量高达9.5~12.3个颗粒,其中纤维状MPs(占比72%)主要来源于灌溉水和大气沉降。类似地,WANG等[16]在中国南方农田的稻米样本中检测到MPs的丰度为(430±306)n/kg,同时检测到4种形状的MPs,即颗粒、纤维、薄膜和碎片,比例分别为49%、27%、18%和6%,MPs的直径范围从5μm到3mm,大于1mm的MPs占24%。农用地膜覆盖可以提高作物产量,增强土壤肥力和保水性,调节土壤温度;因此,它们在农田中被广泛使用[17]。然而,大多数的这种塑料膜在作物收获后没有被回收,导致塑料薄膜在土壤中的积累增加[18]。因此推测农产品的MPs污染与农用塑料膜的使用及污水灌溉密切相关。
土壤也是MPs的重要储存库,是水中MPs体积的4~23倍,分布在农业土壤、工业和偏远地区。农业占用了全球38%的土地,土壤MPs污染是人类活动和土壤退化的结果[19]。土壤-植物途径给人类提供了99%的卡路里,但它恰恰是MPs进入人类食物链的重要途径。WEN等[20]研究表明,受污染的土壤中MPs的根吸收量与进入根裂缝的途径有关,随后转移到茎部,然后转移到其他可食用植物部分。此外,另一项LI等[21]研究描述了MPs通过渗透、动物活动和根系生长进入植物的垂直迁移。重要的食用植物和蔬菜,包括苹果、西兰花、胡萝卜、玉米、黄瓜、生菜、洋葱、梨、小麦作物,能够通过根部从土壤中吸收50~700nm的MPs[9,15]。
在中国北方的一家农业基地进行了一项研究,该研究发现,粒径小于0.5mm的塑料在10~25cm深度的农业土壤中比在土壤表面(0~5cm)中更普遍。塑料类型主要包括碎片(46.3%)、薄膜(25.4%)、纤维(15.1%)、珠粒(12.8%)和泡沫(0.4%),其中农业土壤中共聚物和PE的含量最高(45%)[22]。土壤中植物生长对MPs污染的反应也出现在对各种水果和蔬菜的研究报告中,例如菜豆(>1.5%塑料剂量)、葱(植物叶片性状变异概率>97.5%)[23]以及苹果、梨、生菜和胡萝卜(87600~124900颗粒/g)[24]。随着时间的推移,这些复杂的添加剂和增塑剂(如邻苯二甲酸酯和双酚A)会渗入土壤,对土壤中微生物造成威胁,并进一步影响整个食物链。
由此可见,各种科学证据强调了通过摄入食物而接触MPs的途径,这在国际上引起了人们对食品安全问题的极大关注。此外,粮农组织(FoodandAgricultureOrganization,FAO)和世界卫生组织(WorldHealthOrganization,WHO)已开始对MPs对公共卫生的影响进行初步评估[25]。从生产到货架,从农田到餐桌,人类乃至整个生态环境都暴露在MPs的污染下。因此,迫切需要了解食品中MPs的前处理和检测识别技术。
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