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塑料污染是一场日益严重的环境灾难。构成塑料的耐受性强的合成聚合物可以让塑料停留一段时间，从而带来毁灭性的后果。这些照片令人心碎:鬼网勒死纠缠在一起的海洋野生动物;动物胃里塞满塑料垃圾的尸检。但比这些大家伙更具灾难性的可能是那些看不见的碎片:微塑料和纳米塑料。这些粉末状的碎片非常微小，它们可以渗透到很小的空间，包括我们的身体和细胞。
尽管专家们确信我们周围到处都是微小的塑料，但迄今为止很少有方法能够直接检测到它们。科学家们怀疑，最难看到的是最具破坏性的塑料碎片:100纳米或更小的塑料碎片，不到人类头发宽度的1/100。现在，周一发表在《科学》杂志上的一项新研究报告了一种塑料检测技术，可以快速识别微小颗粒的大小和组成。作者发现，每升瓶装水中平均含有24万个微粒，这个数字比之前报道的要大。这一发现揭示了微塑料和纳米塑料在我们家庭和生活中的真实存在。
“这真的是一个突破，”宾夕法尼亚州立大学伊利分校贝伦德学院的可持续发展主任雪莉·梅森说，她没有参与这项研究。“如果我们不能探测到这些粒子，那么我们就不能研究它们。这就是为什么这项研究如此重要。”
每当我们踩上合成地毯，撕开塑料容器，在路上开车或洗衣服时转动轮胎时，我们很有可能在看不见的情况下喷出成千上万的微塑料和纳米塑料碎片。“塑料比我们意识到的更像皮肤，”梅森说。“就像皮肤一样，它会不断剥落。”
所有的垃圾都会流入水道，进入我们的肺部，最后通过我们的食物和饮料进入我们的胃。
迄今为止，科学家对微塑料和纳米塑料的健康危害所知甚少，这已经足以引起人们的警觉。实验室制造的纳米塑料会加重免疫系统，扰乱人体的新陈代谢，刺激细胞自我毁灭。在老鼠身上，纳米塑料会增加患帕金森病的风险，扰乱胎儿发育，并渗入大脑造成严重破坏。但到目前为止，这些早期的研究涉及的是尺寸和组成均匀的原始聚合物。现实世界中充斥着各种各样的塑料，它们的影响可能更加复杂。
尤其是纳米塑料，长期以来一直没有被研究，因为它们太小了;当科学家试图探测它们时，它们不会产生强烈的信号。为了克服这一挑战，这项新研究使用了一种称为受激拉曼散射显微镜的技术。该方法包括将两束激光对准散布的微塑料和纳米塑料样品。这种双倍剂量的光使粒子中的原子产生共振。通过识别与原子振动相对应的能量特征，研究人员可以识别存在的聚合物类型。此外，他们还可以根据照射到碎片上的光线的微小散射计算出碎片的大小和形状。
整个过程，从光测量到数据分析，都是自动化的，每个样品大约需要两个小时。该研究的作者、哥伦比亚大学的化学家魏民说，这比现有的方法快十倍以上。他是受激拉曼散射技术的共同发明者，他于2008年首次将该技术用于检测组织中的脂质。
为了测试这种新方法检测纳米颗粒的能力，研究人员转向瓶装水。2018年，梅森领导的一项研究发现，每升瓶装水中可能含有大约1万个塑料颗粒，尽管她的团队只寻找6.5微米或更大的颗粒。通过这种新方法，闵的研究小组发现，每升海水中至少有十倍以上的斑点。研究人员在每升中检测到11万到37万个颗粒。此外，90%的斑点是纳米塑料，这是以前的研究无法解释的一个被遗漏的类别。
在检测到的颗粒中，约有10%属于七种常见塑料。另外90%是未识别的聚合物。
有趣的是，研究人员观察到瓶装水中不同种类的塑料有不同的形状、大小和分布，这说明了它们的起源，第一作者、哥伦比亚大学化学家钱乃新说。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)经常以微米大小的大块碎片出现，可能是从瓶子本身脱落下来的，而瓶子通常是由PET制成的。较小的纳米塑料可能是在瓶装水生产的最初阶段产生的，并在进一步的加工过程中进一步分解。该研究的作者还发现了聚酰胺和聚苯乙烯塑料，它们主要是纳米颗粒，具有讽刺意味的是，它们通常被用作处理厂过滤水的膜材料。“纳米塑料的图景实际上比我想象的更加多样化，”钱说。
这项研究的结果有一天可以用来指导水处理中的微和纳米塑料减少策略。
这种新方法第一次打开了在野外研究微塑料和纳
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米塑料的大门，而不仅仅是在理想的实验室环境中。研究小组计划利用这项技术研究洗衣店的污染足迹、空气中的塑料和自来水污染。更紧迫的是，研究人员希望启动毒性研究，以了解纳米塑料如何在细胞和基因水平上影响生物学。该团队已经被来自世界各地研究小组的数百个合作请求所淹没。“我实际上是在阻碍它们，”研究作者、哥伦比亚大学环境化学家严北展说。
他补充说，微塑料对人们健康的伤害程度“仍然是一个悬而未决的问题”。专家表示，在科学家收集到毒性数据之前，政府对微塑料和纳米塑料的监管没有像对其他污染物那样紧迫。
到目前为止，美国对微塑料几乎没有联邦监管，更不用说纳米塑料了。一些州已经实施了自己的法律，最著名的例子是加利福尼亚州，它是2014年第一个禁止使用一次性塑料袋的州，并要求在2022年对饮用水进行微塑料测试。去年，欧盟委员会禁止在消费品中添加微塑料添加剂，以减少无意中渗入环境的数量。据估计，已经有数百万吨的塑料微粒散落在地球上。纳米塑料的数量肯定要多得多。
微型塑料无处不在，漂浮在我们呼吸的空气中，以雪的形式降落在南极洲。像这样的技术使这种看不见的污染变得可见，将为解决塑料问题迈出关键的一步。
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