在現代生活中，人們每天都在接觸塑料物質，微塑料更是無處不在。其實許多微塑料是人類肉眼無法直接觀察到的，那麼它們到底有害嗎？愛爾蘭都柏林聖三一學院的一名環境工程師以前每天都用微波爐加熱自己的午餐，午餐都是放在一個塑料容器中，然後放入微波爐進行加熱，他身邊的許多同事也是這樣做的。但後來他發現一個令人不安的事實時，便停止了塑料容器加熱食物，那就是塑料食品容器在熱水中會釋放大量的微塑料顆粒。
來源：nature
作者：XiaoZhi Lim
翻譯：葉傾城
圖中是在美國馬里蘭州Magothy河收集的塑料碎片
研究報告稱，微塑料在人們的生活中無處不在，其危害性令人震驚，甚至水壺和嬰兒奶瓶也存在微塑料顆粒脫落現象，如果父母在塑料瓶中使用熱水沖嬰兒配方奶粉，在搖奶瓶的過程中就會釋放微塑料顆粒，這很可能導致嬰兒每天吞入100多萬個微塑料顆粒。
每個人都可能將沙塵微粒吸入肺部，人體也可能每天都在不同程度地攝入微塑料，但人們還不清楚攝入這些微粒是否對健康有害。人體攝入的大部分微塑料都會直接通過腸道，然後從肛門排出體外，但客觀地講，人體攝入微塑料后還是有較高的風險潛在。
近20年來，研究人員一直擔心微塑料對人體的潛在危害，但事實上，大多數研究關注微塑料對海洋生物造成的風險，往往忽視了它們對人體的傷害。2004年，英國普利茅斯大學海洋生態學家理查德·湯普森和同事在英國海灘上發現了大量塑料顆粒，便提出了“微塑料”這個術語，用於描述直徑小於5毫米的塑料顆粒。
此後，科學家在他們觀察到的所有區域都發現了微塑料——深海；北極雪和南極冰；貝類生物、食鹽、飲用水和啤酒，甚至微塑料還會飄浮在空中，或隨着雨雪降落在山巒和城市，這些微小的碎片可能需要幾十年甚至更長的時間才能完全降解，可以肯定的是，幾乎所有物種都一定程度地暴露在微塑料環境中。
清潔工人在南非西開普的阿尼斯頓海灘收集塑料顆粒
在最糟糕的情況下，一個人每年攝入微塑料的總量可能相當於一張信用卡。
對微塑料的最早期調查集中在個人護理產品中的微珠，同時，研究人員還觀察塑料材質在塑造成物體之前脫落的原塑料微粒，以及廢棄塑料瓶和其他殘骸緩慢被侵蝕形成的碎片，這些微塑料都會被沖入河流和海洋。2015年，海洋學家評估稱，全球表層水域漂浮着15萬億-51萬億塑料微粒，此外，微塑料的其他來源還包括：道路上汽車輪胎損耗脫落的塑料橡膠微粒，衣服上脫落的合成微纖維，這些顆粒會在海洋和陸地之間轉移，因此人們很可能通過許多來源吸入或者吞食微塑料顆粒。
通過對空氣、水、鹽和海鮮食物中的微塑料進行有限調查發現，兒童和成年人每天可能少則攝入幾十個微塑料顆粒，多則達到10萬個以上，在最糟糕的情況下，一個人每年攝入微塑料總量可能相當於一張信用卡。
目前，監管機構正在向量化人體健康風險邁出第一步——測量人類的微塑料暴露量。今年7月，美國加州水資源控制委員會（加州環保局的一個分支機構）將成為世界上第一個宣布定量飲用水中微塑料濃度執行標準測量的監管機構，其目的是監測未來4年的飲用水狀況，並公開報告結果。
評估微塑料對人類或者動物的影響是很大的一個難題，這說起來容易做起來難。此前100多項實驗研究曾將動物（主要是水棲生物）暴露於微塑料污染中，研究人員發現這種情況下可能會導致某些生物繁殖率降低或者遭受物理損傷，其具體原因很難解釋。因為微塑料形狀、大小不同，且具有不同的化學成分，每項實驗研究中使用的微塑料材質都不相同。
納米塑料非常小，很容易被海洋生物吞食，這些海洋生物會將它們誤認為食物
“塑料定時炸彈”： 納米塑料顆粒可能進入細胞
最小的微塑料顆粒被稱為納米塑料——直徑小於1微米，它們是最令研究人員擔心的物質。一些納米塑料顆粒可能會進入細胞，潛在地干擾細胞正常活動。但大多數納米塑料顆粒太小，科學家甚至無法觀察到它，它們沒有被環境科學家計算在人體攝入的微塑料數量中，環保機構也不會監管它們是否對人體構成危害。
但有一點非常清楚——微塑料污染只會愈演愈烈，對人類生存環境構成更大的威脅。全球每年大約製造4億噸塑料，預計到2050年將達到8億噸，即使明天全球所有塑料製造商都神奇地停止生產，垃圾填埋場和當前環境中現有的塑料（估計大約有50億噸）將繼續分解成無法收集清理的小碎片，從而不斷地形成大量微塑料，這些微塑料可以形象的被稱為“塑料定時炸彈”。
如果問及當前微塑料會人類構成怎樣的危害，現在的狀況可能並不令人感到恐懼，但如果我們什麼都不做，未來人類的生存環境將令人擔憂。
圖中是研究人員在舊金山灣區收集的微塑料，然後將它們標記進行深入研究
傷害模式
關於塑料微粒具體的危害性，研究人員提出了幾種理論。如果它們足夠小，就能進入人體細胞或者組織，它們會作為一種外物質對人體構成刺激反應，甚至導致疾病。例如：長而薄的石棉纖維，會使肺組織發炎並導致癌症。它們還有一種潛在與空氣污染類似的現象，來自發電廠、汽車尾氣和森林火災的煤煙顆粒（被稱為PM10和PM2.5），可以沉積在人體氣管和肺部，達到高濃度時可損害呼吸系統。空氣中PM10顆粒數量是微塑料顆粒的數千倍，但未來微塑料顆粒對人體構成的威脅不容小覷。
較大的微塑料更有可能產生化學毒性的負面影響，製造商在塑料中添加增塑劑、穩定劑和顏料等化合物，這些物質中存在不同程度的毒性作用，例如這些物質會幹擾人體分泌系統。微塑料的負面影響還取決於它們從塑料物質中脫離速度，以及微塑料在人體中逗留時間，目前研究人員剛剛開始研究這些因素。
另一種觀點是，環境中的微塑料可能會吸引化學污染物，然後動物通過吞食，將化學污染物轉移至體內。動物也可能從食物和水中攝入污染物質，甚至包括塑料雜質，如果它們吞咽的食物基本沒有被污染，可能有助於移除自己內臟中的污染物，目前研究人員仍不能就微塑料攜帶污染物是重大問題而達成一致。
圖中是一隻孵化不久的夏威夷玳瑁海龜，在它的胃中發現一些塑料微粒
對於海洋生物而言，微塑料最簡單的危害模式是生物吞食沒有營養價值的塑料微粒，研究人員對海灘上發現的死亡海龜進行了屍檢，觀察它們內臟中塑料物質，以及身體組織中殘留的化學物質。2020年，研究團隊對9隻出生不足3個星期的玳瑁海龜進行一系列檢查，發現剛孵化不久、體長9厘米的小海龜胃腸中竟然有42塊塑料，其餘大多數海龜體內都殘留有塑料微粒。
這些小海龜的生存狀況十分擔憂，它們能否保持正常生長速度順利成長？對於這些小傢伙來說，這將是一個非常艱難的階段。
海洋研究
研究人員在微塑料對海洋生物的危害性方面進行了大量研究工作，例如研究發現：生存環境有微塑料的情況下，該環境中最小的海洋浮游生物生長得更慢，繁殖率較低，雌性生物卵細胞更小，孵化率更低，實驗表明，海洋生物出現繁殖率低與浮游生物未獲得充足的食物有着密切關聯。
生態毒理學家在了解水棲環境存在不同類型微塑料之前就開始進行了實驗，他們主要調查對象是人造物質，通常是體積較小、且濃度遠高於調查結果的聚苯乙烯球。
科學家現在開始轉向更符合環境特徵的相關條件，主要關注塑料纖維或者塑料碎片，而不是僅關注聚苯乙烯球，他們還在一些塑料碎片上塗上類似生物膜的化學物質以供研究。
塑料纖維似乎是一個特別的問題，與聚苯乙烯球體相比，塑料纖維穿過浮游生物體內需要更長的時間。2017年，澳大利亞研究人員報道稱，暴露在微塑料纖維環境中的浮游生物產生幼苗數量減半，而且成年體更小，這些塑料纖維儘管未被浮游生物吞入體內，卻干擾了浮游生物的正常遊動，可能被識別成變形的浮游生物。2019年另一項研究發現，暴露在塑料纖維的成年太平洋鼴鼠蟹壽命更短。
大多數實驗室研究讓生物體暴露在一種特定大小外形微塑料環境中。但在自然環境中，生物通常暴露在混合污染物環境下。為此研究人員繪製了11份海洋、河流和沉積區中微塑料的丰度，從而建立了水生環境中的混合物模型。”
2020年，研究人員開始使用這種計算機模擬模型預測魚類遇到“可以進食”微塑料的頻率，以及吞食足夠多微塑料影響生長的可能性。在目前的微塑料污染狀態下，1.5%的漁場存在微塑料污染風險，在一些熱點地區，污染風險可能會更高，一種可能是在深海，一旦塑料廢棄物到底深海海底，通常會被沉積掩埋，微塑料不太可能轉移到其他區域，也沒有辦法清理它們。
海洋已經面臨許多壓力，微塑料會進一步減少浮游生物的數量，而不是向食物鏈上游轉移到人類身上。如果人類壞了浮游生物的攝食，而它們是海洋食物鏈的底層生物，後續很可能會進一步影響魚類資源，進而對海洋經濟產生深遠影響。
人類研究
截至目前，直接驗證塑料微粒對人體產生的影響以及如何拯救這種現況的論文還沒有被發表過，當前的研究僅依賴於實驗室實驗，將人類細胞或者細胞暴露在微塑料環境中，或者進行老鼠實驗。例如在一項研究中，老鼠被餵食大量微塑料后，出現了小腸炎症；在另兩項研究中，老鼠暴露在微塑料環境中，發現雄性老鼠精子數量減少，幼鼠體型變小。同時，對人類細胞及組織的體外研究表明，微塑料也具有毒性。但是就像海洋研究一樣，科學家目前還不清楚對人類構成危害的微塑料濃度閾值，大多數研究中使用的是聚苯乙烯球，但不能代表人類攝入微塑料的多樣性。
人類體外研究比動物研究進行得更多，但他們仍不知道如何推斷固體塑料微粒對動物產生的具體健康危害。有關健康風險的一個問題是，微塑料是否會殘留在人體內，並潛在積累在某個組織。研究人員在老鼠實驗中發現，直徑5微米的微塑料可滯留在腸道或者進入肝臟，利用非常有限的數據來研究老鼠排泄微塑料顆粒的速度，推測僅有少部分1-10微米直徑的微塑料顆粒被老鼠腸道吸收。按照這個研究評估，一個人一生中體內可能積聚數千個微塑料顆粒。
一些研究人員開始探索是否能在人體組織中發現微塑料，2020年12月，一支研究小組通過觀察6個胎盤首次記錄到這一現象，他們使用一種化學物質分解胎盤，然後檢查胎盤中殘留的物質，結果發現其中4個胎盤中有12個微塑料顆粒。在收集和分析這些胎盤樣本的過程中，不太可能出現微塑料污染，該研究表明人體組織中也潛在着微塑料顆粒，這是一個非常危險的信號。
那些擔心自己接觸微塑料的人可以盡量減少接觸，通過對廚房用具的研究發現，塑料物質脫落微粒的數量取決於溫度條件，這就是為什麼很多人不再用塑料容器在微波爐中加熱食物的原因。
同時，為了減少嬰兒使用塑料奶瓶，建議年輕父母可以用非塑料水壺煮水，水冷卻后再用於沖洗奶瓶，這樣就可以在沖洗滅菌過程中避免釋放微塑料，還可以在玻璃容器中準備嬰兒配方奶粉，等牛奶冷卻后再裝入奶瓶。目前，研究人員正在採集嬰兒尿液和糞便樣本，用於微塑料檢測分析。
法國保羅·薩巴蒂爾大學分析化學家亞歷山德拉·特·哈勒在一次海洋探險活動中搜集的塑料垃圾樣本
納米塑料：納米等級的微塑料顆粒
最令科學家擔憂的情況是，一些足夠小的塑料微粒能夠滲透進入人體組織，甚至停留在人類細胞中，這是環境採樣中值得關注的問題。例如研究人員讓孕期雌鼠攝入極其微小的塑料顆粒，後來發現這些微塑料幾乎存在於幼鼠的每個器官中，從風險角度來看，這才是最大的威脅，下一步需要展開更深入的研究，獲取更多數據。
微塑料顆粒要進入人體細胞，必須顆粒直徑小於幾百納米。直到2018年，納米塑料才有了正式的定義，當時法國研究人員提出粒級上限為1微米的塑料顆粒，這些微塑料非常小，足以分散在水柱中，生物體能很容易地吞食它們，而不像較大微塑料顆粒那樣在水中下沉或者漂浮。
但是研究人員對納米塑料卻幾乎一無所知，它們是人類肉眼看不到的，無法使用工具撈起來，僅是測量它們就讓科學家感到很棘手。
研究人員可以使用光學顯微鏡和光譜儀來測量塑料顆粒的長度、寬度和化學成分，精確度達到幾微米。在該等級下，塑料顆粒很難與非塑料顆粒（例如：海洋沉積物或者生物細胞）區分開來，這個過程就像是乾草堆中找一枚針，而針的外形更接近乾草。
2017年，研究首次證實了環境樣本中存在納米塑料——大西洋收集的海水樣本。從海水中提取膠體顆粒，過濾直徑大於1微米的任何顆粒，然後將這些顆粒燃燒，並使用質譜儀進行測量，對這些分子碎片進行分子量重，從而確認殘骸物中是否有塑料聚合物。
然而，這些測量並未給出納米塑料的精確尺寸和具體形狀，研究人員通過研究收集的兩個降解塑料容器的表面產生了一些想法，發現降解塑料容器表面的幾百微米厚度顆粒變成水晶狀而且易碎；從塑料表面脫落分解的納米塑料可能就是這種情況。目前，由於研究人員無法從環境中收集納米塑料，實驗室研究人員將塑料物質磨碎，希望能獲得類似的微塑料。
使用自製的納米塑料有一個優勢：研究人員可以引入標籤來幫助跟蹤測試生物體內的顆粒，特製的熒光納米塑料顆粒將其置入由人體腸粘膜細胞製成的組織之中就行研究發現，這些細胞確實吸收了納米塑料顆粒，但並未顯示出細胞毒性跡象。
在完整的組織切片中尋找塑料碎片，例如通過活組織檢查，並觀察任何病理影響將有助於揭曉塑料微粒風險的神秘面紗。這些操作是‘非常可取的’，但要進入身體組織，粒子必須非常小，所以研究人員很難最終檢測到它們。
收集所有這些數據將花費大量時間，研究人員與生態學家建立合作關係，對野生動物體內攝入的微塑料進行量化，他們只分析直徑大於700微米的粒子。在800個昆蟲和魚類樣本中，提取微米樣本需要數千小時完成。目前研究人員正在檢測25-700微米之間的樣本，這項工作既困難又乏味，而且需要很長時間才有取得成果，對於更小直徑等級的樣本，他們付出的努力是指數級的。
沒有時間可以浪費！
研究人員認為，目前環境中的微塑料和納米塑料含量還不足以影響人類健康。但令人擔憂的是，這些微粒數量正在逐漸增多，2020年9月，研究人員預測稱每年垃圾新增的塑料數量（無論是密閉垃圾填埋場，還是散落在陸地和海洋的垃圾），可能會從2016年的1.88億噸增加1倍，預計2040年將達到3.8億噸。到那時大約有1000萬噸的塑料將以微塑料顆粒的形式存在，這還不包括現有垃圾中不斷被侵蝕分解的塑料顆粒。
該研究報告第一作者、美國皮尤慈善信託基金溫妮·劉表示，減少部分塑料垃圾是有可能實現的。如果開始採用能夠解決塑料污染的措施，並且儘可能地擴大應用範圍，包括啟用循環利系統、採用替代材料、回收塑料等，那麼到2040年塑料垃圾每年增量將降至1.4億噸。
到目前為止，人類在塑料垃圾治理方面最大的收益是減少一次性塑料用品，生產可以使用500年的東西，僅使用20分鐘的塑料製品是沒有意義的，這是一種完全不可持續的利用方式。