自来水、饮料瓶和食品容器中的微塑料污染途径
自来水、饮料瓶和食品容器中的微塑料污染途径
如今,在包括水生和陆地环境在内的许多环境样品中都检测到了微塑料。然而,最近很少有研究关注不同饮用来源和食品包装中的微塑料污染。这篇综述论文简要叙述了这几个发现。文献显示,在塑料饮水瓶、自来水和食品包装容器中检测到不同的微塑料碎片,如聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)等。微塑性碎裂可能与机械应力、紫外线辐射、低塑料材料质量、老化因素和大气沉积有关。此外,微塑料是不同化合物的枢纽,也可以保留周围环境中的其他复杂材料。这使得微塑料污染更加复杂,难以用单一方法准确检测。此外,常见的做法之一是长期重复使用塑料饮料瓶和食品盒,从而导致微塑料渗出,并对消费者构成潜在的健康威胁。该综述叙述了饮料瓶、自来水和食品容器的微塑料污染情况,以及它们的相关来源和可能的污染原因。然后讨论了微塑料检测面临的挑战,并提出了克服这些挑战的一些补救措施。
自来水中的微塑料污染途径
在大多数情况下,自来水是地表水或地下水的出口,被认为是最常见的饮用水源之一,研究发现自来水也与微塑料有关。自来水中的微塑料有颗粒、碎片、纤维和喷雾,其中大部分是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。
Browne 等人的报告显示在自来水源的单个水库中,一件衣服可以生产多达 1900 根塑料纤维。 Zhang 等人在 2019 年进行的定性分析显示,自来水中的人造丝、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 和 100% 聚酯污染表明自来水源的蓄水池受到纺织水污染的影响。
自来水污染与配水系统造成的微塑料有关,如来自水处理设施或管道本身的污染,或者在通过渠道供水期间,可能会发生微塑料的碎裂和磨损。Chu 等人,2022 还分析了供水系统中的微塑料颗粒丰度,发现管道中的微塑料浸出不容忽视。 Dris 等人(2016 年)指出,一些微塑料可以漂浮在空气中并传播很长的距离。当水库附近发生降雨时,微塑料会与水混合,随后移动到自来水中。
图1.自来水污染微塑料的可能途径。
饮料瓶来源的微塑料污染途径
瓶装饮用水中微塑料污染的可能来源是瓶身本身和瓶盖。研究发现,可重复使用的 PET 瓶装水的的微塑料浓度高于一次性和新瓶装水。玻璃瓶装水可能因瓶颈上的盖子磨损而被微塑料污染。另一个来源可能是洗涤阶段机器零件的磨损。此外,机械应力是饮用水中瓶装塑料微粒的来源的原因,瓶装水污染的主要原因是瓶颈和塑料盖因频繁打开和关闭而释放微塑料颗粒。大气沉降可能是瓶装水中微塑料的另一个潜在来源。来自太阳的紫外线热也可以增强微塑料及其添加剂在运输和储存过程中的浸出趋势。热氧化和热机械反应可以解释这种现象。在此过程中,水中的氧气和太阳辐射产生的高温往往会加快 PET 瓶的熔化过程,并增强微塑料和添加剂从瓶中向水中的迁移。
图2. 饮料瓶来源的微塑料污染途径。
食品包装中的微塑料污染途径
过度使用塑料食品容器、婴儿喂食器、一次性玻璃杯和杯子会对食物造成微塑料浸出的直接威胁。在食品包装中发现了微塑料的存在,尤其是那些用于外卖服务的食品。由于 COVID-19 大流行加速了塑料包装在食品配送中的使用,因此这种污染可能会增加。通常,外卖包装由一些常见的聚合物组成,如PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、(PE)(聚乙烯)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。在聚苯乙烯包装的食品中发现了最高浓度的聚合微塑料和片状微塑料。
重复使用的食品容器,尤其是 PET、PP、PE 和 PS 容器,容易受到持续的微塑料浸出的影响。食品包装中的微塑料含量与其制造工艺和材料有关。PS容器由于其结构疏松和表面粗糙而与微塑料浸出有关。 Du 等人 (2020) 进行了一项机械实验,以评估与外卖包装相关的微塑料浸出,结果发现,冲洗包装内部后,微塑料会浸出,这表明微塑料很容易通过轻微的机械力渗入食物中。
热水或热食可能是微塑料迁移到食物中的另一个原因。在 70 °C 时,双酚 A 可以通过微塑料浸出释放到水中。其他一些研究表明,双酚 A、荧光添加剂和其他一些内分泌干扰剂可能在高温下还会与塑料包装中的微塑料一起浸出。
其他因素还可能与食品包装材料的微塑料污染有关。例如,油炸食品中油的影响和塑料包装的不当使用(如微波加热、低温保存)可能导致微塑料浸出到食品中,增加人类接触的风险,食品微塑料颗粒与高温和反复洗涤有关。
图 3. 食品包装中微塑料污染的污染途径。
总结
尽管数据采集有限,但我们的叙述性研究表明,在饮料瓶、自来水和食品包装中经常发现微塑料颗粒。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)分别主要存在于瓶装水、自来水和食品盒中,浓度较高。所有样品的主要形态结构是碎片和纤维。持续的微塑料污染,特别是来自饮用水和食品包装的污染,已经成为人们关注的问题。
基于这些发现,我们提出了一些建议,可以以可持续的方式减少微塑料污染及其暴露水平的研究空白。
1) 建立统一的塑料微粒检测质量控制方法;
2) 重点发展定量、表征、分析等综合标准微塑料分析技术,用于微塑料污染评价;
3) 重点研究生产下一代环境友好型生物降解塑料,使社会更具可持续性
4) 在中试规模上引入循环经济模型,对塑料材料进行生命周期评估,以评估该模型是否可以减少环境中的微塑料泄漏;
5) 提高对人类接触微塑料及其产生不利影响的阈值剂量的认识水平。
原文出处:http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161274
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