食品中微塑料的污染现状与健康风险

◎ 曹霞飞，雷 燕，肖 剑

（广州市食品检验所，广东 广州 511400）

微塑料（Microplastics，MPs）是一类非常顽固且难以根除的有机污染物，其粒径小于5 mm，甚至很多微塑料细小到微米甚至纳米级别，肉眼无法分辨。微塑料现已在世界范围内广泛存在于食品、水、大气、土壤及其他自然环境媒介中[1-2]。微塑料体积虽小，但比表面积大、吸附污染物的能力强。近年来，研究发现微塑料环境中已经存在大量的多氯联苯、双酚A等持久性有机污染物。这些有机污染物往往是疏水的，不容易溶解在水中，也不容易被水体稀释，一旦微塑料和这些污染物相遇，便聚集形成一个有机污染体。微塑料作为污染物的载体，二者在环境中扩散传播，其附着的有害物质可在生物体内累积并通过食物链富集于人体，从而对食品安全和人类健康构成潜在威胁[3-4]。目前，已在多种食品中检出微塑料。本文重点综述了近年来国内外食品中微塑料污染现状以及对人体潜在危害的最新研究进展，进而对后续的研究方向进行展望，以期为深入研究食品中微塑料的污染提供科学线索。

1 食品中微塑料的污染现状

1.1 微塑料水生食物链污染

自20世纪60年代以来，塑料生产以每年8.7%的速度增长，逐渐发展成为一个价值6 000亿美元的全球产业。每年大约有800万t塑料进入海洋，保守估计有5.25万亿塑料颗粒目前在海洋表层水域循环。虽然有部分是由于海上作业而进入海洋的微塑料，但80%来自陆地[5]。目前，科学家已开始研究海洋中的塑料垃圾对海洋生物的影响，近年来对微塑料纤维的研究发现引起了各方面的关注。当塑料进入海洋时，塑料的降解速率和持久性随聚合物、形状、密度和塑料本身的用途而变化。如果没有回收再利用，它们就会成为环境垃圾。随着时间的推移，塑料颗粒污染了海洋生态系统和食物链，包括供人类食用的食品。体内研究已经证明，纳米塑料可以进入所有器官[6]。关于微塑料和纳米塑料暴露、毒理学和人类健康之间关系的证据正在变化。对于直接摄入微塑料的有机体来说，有机体肠粘膜对添加剂的吸收率主要受到有机体内部化学逸度梯度的影响。除了与塑料碎片相关的添加剂化学品，海洋中的微塑料还会从水中积累持久性有机污染物，如多氯联苯、多环芳烃和有机氯农药（如二氯二苯基三氯乙烷、六氯苯）[7]。它们对塑料的亲和力比对水的亲和力更强，而且对微塑料的数量级比对周围水的浓度更大。多溴二苯醚是人造的阻燃化学品，多溴二苯醚主要通过丢弃或泄漏的消费品或城市废物进入海洋环境。海洋环境沉积在海滩上的塑料被发现含有0.03～50.00 ng·g-1多溴二苯醚[8]。化学品在海洋环境中的全球分布可能影响环境和人类健康。由于它们的体积小，微塑料可以被各种各样的海洋生物摄取，进而通过营养转移直接或间接进入食物链。在食物链底部的浮游生物和幼虫[9-10]、小型和大型无脊椎动物[11-13]和鱼类中已经检测到微塑料存在；在捕食性鲫鱼中观察到微塑料的营养转移[14]。有证据表明微塑料存在于对全球海洋渔业有贡献的物种中[6]。因此，微塑料将成为一个新兴的食品安全问题[6]。微塑料的潜在物理效应在海洋环境中无处不在，并且越来越多地污染海洋环境中的物种。因此，人们也不可避免地会接触到某种程度的微塑料。此外，微塑料积累持久性有机污染物的能力令人担忧，微塑料可能将有害的持久性有机污染物转移到海洋动物，进而转移到人类身上[6]。微塑料和动物组织之间的化学分配是一个动态过程，很少有研究其模型变量和机制，如生物积累、动力学和海洋微塑料的物理化学性质[15]。微塑料及其成分可能产生局部的颗粒毒性，但长期暴露会产生更大的累积效应。总之，需要进一步的研究工作，包括海产的摄入量、海产的化学角色塑造以及动力学研究，以估计海产中的微塑料对人类健康的影响。

1.2 微塑料陆生食物链污染

陆地环境是微塑料污染的重要源头和主要汇集地，如污水、污泥和有机肥的施用，塑料薄膜的使用以及大气沉降等均可能导致土壤微塑料的累积[16]。最新报告显示，塑料污染对包括人类在内的陆生动植物造成的威胁可能比它对海洋的影响还要更加严重。每天，人们丢弃的塑料垃圾中，只有极少部分被回收或在垃圾发电设备中焚烧发电。多数塑料垃圾都会被运送至垃圾填埋场，在那里经过上千年的分解，并在分解时释放潜在有毒物质，渗入土壤和水源中。近日，德国研究人员发布报告称，土壤、沉积物和淡水中的微塑料将会对生态系统产生长期的负面影响[17]。陆地微塑料污染比海洋微塑料污染严重得多[18]。据估计，不同环境下，陆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%的塑料颗粒（如来自服装纤维的塑料颗粒）会一直存在于淤泥中。由于人们通常将污水淤泥当作化肥用于田地，这意味着土壤中每年会新增数千吨的微塑料。此外，微小的塑料碎片表面可能携带致病微生物，成为环境中的疾病媒介。微塑料还会与土壤、动物相互作用，影响土壤动物健康和土壤功能。SIMONA等[19]研究了微塑料对土壤动物的影响，发现陆地微塑料污染导致包括螨虫、幼虫和其他保持土壤、肥沃的小型生物在内的地下生活物种数量减少。氯化塑料会向周围的土壤释放有毒化学物质[20]，这些物质渗入地下水或附近水源，也会进入生态系统，对饮用该水源的物种造成一系列可能有害的影响。通常而言，塑料颗粒分解时会获得新的物理特性和化学特性，对生物产生毒性作用的可能性也随之增加。邻苯二甲酸盐和双酚A等添加剂在分解阶段从塑料颗粒中淋失（指会引起土壤中营养元素大量损失的一种自然过程），这些添加剂对激素有影响，可以破坏脊椎动物和无脊椎动物的激素水平。此外，纳米颗粒可能引发炎症，穿过细胞屏障，甚至穿过如血脑屏障或胎盘等具有高度选择性的膜。进入细胞后，它们还可能导致基因表达和生化反应等方面的变化。科学家们还未对上述变化的长期影响进行充分研究。NIZZETTO等[21]研究估算每年排放到农田的微塑料甚至超过了海洋表面水体的年均微塑料增加量。关于土壤微塑料污染的问题已成为近年来全球关注的热点。LI等[16]通过激光扫描共聚焦荧光显微镜和扫描电子显微镜观察发现，聚苯乙烯微球（0.2 μm）可被生菜根部大量吸收和富集，并从根部迁移到地面上部，积累和分布在可被直接食用的茎叶之中。有研究发现，农产品如胡萝卜、生菜、西兰花、土豆、苹果和梨中均含有微塑料[22]。莴苣和小麦作物的根部可以吸收土壤和水中的微塑料，然后迁移到其可食用的部位[23-24]。

1.3 微塑料饮用水污染

微塑料已被认为是水系统中新出现的污染物。近年来，世界各地开展了大量的研究，以调查微塑料在海洋环境和淡水环境中的分布、行为和综合影响。与海洋环境相比，微塑料在内陆水系统中的迁移和转化更为重要，内陆水系统是成为其最终目的地之一。世界卫生组织公布了对饮用水中微塑料的研究分析报告，该报告显示在淡水、饮用水或废水中发现了微塑料[25]。摄入塑料对健康的影响仍不明确，但人们确实需要改善处理塑料的方式，减少塑料污染。微塑料在水中的存在已经成为一项重大的环境挑战，由于其体积小，很容易被生物体摄取。据统计，全世界每年估计生产3亿t塑料，其中1 300万t被释放到河流和海洋中。如果这种情况保持稳定，目前的预测表明，到2025年水中将有2.5亿t塑料。由于塑料不会因天气或其他老化过程而降解，因此它在世界各地的水系统中的积累可能会威胁水生环境和人类健康。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，饮用水安全值得进一步考虑。地表水是饮用水处理厂生产自来水的主要水源，这意味着饮用水中可能存在微塑料的风险。PIVOKONSKY等[26]进行的一项研究表明，在捷克共和国的饮用水处理厂中，淡水和饮用水都含有微塑料。最近在中国也发现了同样的情况[27]。TONG等[28]对青岛市7个居民小区的自来水进行了采样，分析结果表明，自来水中微塑料含量高于水源水。PANNO等[29]调查了来自中国不同城市的38个自来水样本，其中微塑料的含量在0～1 247粒/升。虽然微塑料在饮用水中的浓度相对较小，但其影响不容忽视。

2 微塑料的健康风险

塑料生产持续增长，由于处置不当和管理不当，大量塑料废物未经处理就进入环境，造成一系列环境污染问题。微塑料不同于传统的环境污染物，它们可以诱导许多协同效应，且取决于它们的性质，如成分、大小、密度和形状[30]。微塑料通过间接或直接的吸收进入生物体内，如鱼类等水生生物主要通过捕食作用摄取微塑料[31]。这些来自水体或沉积物的活动对营养链中高水平的动物构成潜在风险[32]。如果人们食用含有塑料微粒的鱼，塑料微粒可以通过食物链进入人体。

由于微塑料的物理、化学性质和毒理学行为的多样性，检测其毒理学特征是一个挑战。除了塑料浓度，还有其他参数，如聚合物的类型、大小、形状和颜色是重要的潜在因素[33]。微塑料可以吸附污染物，如多环芳烃或金属在其表面，并可能含有塑料添加剂，增加其毒性[34]。此外，微塑料积累持久性有机污染物的能力令人担忧，微塑料可能将有害的持久性有机污染物转移到海洋动物，进而转移到人类身上[35-39]。以微塑料或纳米塑料形式存在的碎片化或小型化塑料材料一直是令人担忧的环境问题。微塑料和纳米塑料对海洋无脊椎动物生理和行为的干扰早有报道。最近，微塑料和纳米塑料对哺乳动物肠道微生物菌群以及宿主细胞的代谢毒性已在小鼠模型中得到证实[40-43]。人类接触微塑料和纳米塑料主要是通过食物摄入发生，因为这些塑料存在于食品中或来自食品包装，但也不排除通过吸入等不太明确的方式发生。体外研究表明，微塑料可以诱导免疫反应、氧化应激、细胞毒性、改变膜的完整性和引起基因的差异表达[44]。但在哺乳动物系统，特别是人类，急性和慢性微塑料接触的病理生理学后果尚不清楚。微塑料已遍布环境中，人类对这些塑料的接触和累积吸收只会随着时间的推移而增加。

为应对微塑料的健康风险，日常生活中应避免滥用塑料制品，吸管、塑料袋、一次性水杯、外卖盒等用后不随意丢弃；尽量选择可降解塑料制品，包括购买衣物时选择羊毛或棉质等天然材质；选择个人护理品时也要注意查看成分表，尽量不用带塑料磨砂成分的产品；做好垃圾分类也有利于减少微塑料污染。

3 结语

微塑料污染分布广泛、形势日趋严峻，对生态系统的影响及引起的健康风险日益受到关注。基于此，针对微塑料及其对人类健康影响的关键研究提出以下方向。①评估塑料微粒对生态系统和食品安全的影响，提高人类对其潜在毒理学机制和公共健康影响的重视。②对食品原材料应制定限塑标准，从食品生产源头到餐桌，尽可能避免使用塑料包装材料。③加强环境治理，提倡生物降解，通过酶消耗和分解的方式将塑料聚合物转化为碳源。④开发评估微塑料与生物系统相互作用的方法，收集微塑料单体或混合物的毒性暴露数据。⑤为微塑料开发特定的生物监测和生物负荷载量系统，研究微塑料及其相关化合物的毒性及毒代动力学，以评估对动物和人类的长期毒性效应。虽然还有许多工作要做，但填补这些空白对于推进食品消费和保护消费者免受环境中微塑料的负面影响至关重要。