新研究:扔掉的垃圾会回到你的肚子里,并且影响营养吸收

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本文转自公众号:十点科学

作者:欧阳宇

一项新研究发现,微塑料进入人体后,不仅损伤消化道,还会“绑架”脂肪分子,对人类消化健康和营养吸收造成阻碍。

早上起床,用塑料牙刷清洁牙齿,出了门,买一份塑料袋装的包子,到单位,接一杯塑料的桶装水,这是很多人的日常。我们的生活已被塑料包围,但它到底会对我们产生什么影响?

在很长一段时间里,这个方向一直缺少研究。但最近,一项新研究发现,当环境中的微塑料进入人体后,会对我们的消化健康和营养吸收造成阻碍

来自中国海洋大学和美国马萨诸塞大学的科学家们通过体外模拟人胃肠道发现,塑料微粒会抑制人体对于脂肪分子的吸收。而这种影响对于其他营养物质的摄入可能也普遍存在。

研究发表在近期的《环境科学与技术》杂志上。

无处不在的微塑料

塑料由于可塑性强以及成本低、稳定性高等特点,被广泛应用于各个领域。塑料制品的大量生产,使得微塑料逐渐成为一种新型污染物。

微塑料一般指粒径在5毫米以下的小颗粒塑料,概念于2004年首次被提出。据估计,这些微粒主要来自多聚物纤维和碎片。

在日常清洗化纤衣物时,每次可产生1900多个塑料纤维。丢弃在自然环境中的大块塑料,也会在紫外辐射、物理磨损等作用下碎化和降解,变成碎片。这些纤维和碎片进一步裂解,变成更小的颗粒广泛存在于不同环境介质中。

陆地生态系统,农用塑料薄膜、污水污泥、城市废水灌溉,是微塑料的主要来源。垃圾填埋以及土地施肥也会增加土壤中微塑料的含量。这些微塑料可被植物根部大量吸收,并迁移到供食用的茎叶中,进入食物链。

未经处理的塑料还会去到海里,在那里制造出“海洋中的PM2.5”。它们在海洋环境中已经无处不在,大量分布在环流、深海、海底、海岸线,连南极海域都未能幸免。各种海洋动物,上至最大的滤食性动物之一座头鲸,下至低等的浮游生物,都被发现体内含有微塑料。因此,不光是陆地动植物,吃深海海鲜也有风险了。

除了水体和陆地,空中也被攻陷。研究表明,粒径低于100微米的微塑料可以在大气中悬浮,并易被动物吸入。其中,长度为15~20微米的纤维不能从肺部有效清除,0.3~10.0微米的纤维具有致癌性。未来几十年里,微塑料可能会成为可吸入颗粒物(PM)中越来越重要的一部分,通过空气污染的形式影响人类健康。

海洋中的塑料丢弃物。|图虫创意

新研究:微塑料影响脂质吸收

早期研究指出,每个人平均每周会摄入高达5克的微塑料。在人类粪便中也检测到各种类型的微塑料,证明微塑料会通过食物和饮料进入人体,并在消化道中进行消化。

虽然塑料的化学性质非常稳定,但科学家们仍对其潜在危险保持警惕。

在这次新研究中,科学家们用体外消化模型(模拟胃肠道),研究了不同类型的微塑料对脂质(也就是通常所说的脂肪)消化的影响。研究涉及PS、PE、PVC、PET和PLGA五种塑料。

结果发现,所有5种类型的微塑料,都显著减少了体外胃肠消化系统对脂质的消化。

其中,PS微塑料的影响最大。PS是6号塑料(中文名聚苯乙烯),它透光性好、不耐高温,经常用于梳子、牙刷等日常用品,以及电视、录音机等电子电器的制造,还常被用来制作外卖餐盒的盖子(不能微波)。

研究发现,脂肪消解会随PS浓度的增加而减小,但和PS颗粒的大小没有关系。

通过专业的共聚焦成像,发现PS微塑料可以与脂肪滴作用。因为PS微塑料具有很高的疏水特性(排斥水,而且一般也同时亲油),会促成脂肪滴的聚集,从而影响机体对它的分解吸收。这种抑制作用在脂质消化中占主导。

另一个是PS微塑料会吸附脂肪酶。通过吸附,改变脂肪酶的空间构象(可简单理解为形态),从而降低其活性,妨碍对脂肪的酶解消化过程。

微塑料(白)对脂质(黄)消化的影响示意图。|来自论文

这两个方面共同构成了对脂质吸收的抑制。可能有人会将其解读为“能促进减肥”,并不以为意?但须知,脂质是人类不可或缺的营养素,不仅能为人体提供能量,促进维生素的吸收,还兼具润滑、缓冲、保温等功能,摄入不足将影响正常生理代谢。

而且,微塑料对脂肪酶的吸附作用也暗示,其对营养物质消化的影响可能是普遍性的。因为各类营养物质的消化都需要酶的参与,该吸附作用也会发生在其他酶身上。

该研究直接证明了微塑料对人类健康的危害,提示塑料污染物可能在人体引发营养不良、肠道菌群失衡等风险。

更多危害:被损伤的消化道

值得注意的是,被吃掉的微塑料不仅可以阻碍营养物质吸收,还会对肠道本身产生伤害。当微塑料进入消化系统,一部分通过人体排泄排出体外,另一部分则会在胃肠道中累积。

这些不能被消化的塑料颗粒,占据肠道空间,不光会导致物理伤害——如内部擦伤、肠道上皮细胞萎缩脱落、肠道穿孔甚至堵塞等,还会通过多种途径(包括上面提到的妨碍营养吸收)影响我们的肠道菌群组成,改变肠道环境,给人体健康带来未知影响。比如,通过引发氧化应激反应使放线菌、变形菌、肠杆菌等细菌数量增加。

而且,这些塑料颗粒,还可能在肠道微生物的物理化学消化作用下,变成更小的纳米塑料,进一步加剧肠道的损伤。就目前所知,纳米塑料毒性更强,能够穿透细胞膜,在生物体的组织和器官中蓄积,引发代谢紊乱、生殖能力下降、甚至早亡等风险。其生物效应已成为全球关注的问题。

潜在危险:有害物质的“便车”

除以上之外,塑料作为一种难分解的持久性材料,还会成为潜在致病微生物的载体。

在天然水体中,微塑料表面大约一周便可附着生物膜。生物膜也称为生物被膜,是指附着于有生命或无生命的物体表面,被细菌胞外大分子(一般是多糖)包裹的微生物群体。生物膜上含有大量微生物、藻类和虫卵,通过搭乘微塑料颗粒这一“便车”,随着水流或空气,传播到世界各个角落,进行跨生物地理区域迁移时,就可能导致生物入侵。

其中一些微生物,可能对人类健康造成直接危害。比如,属于人类致病菌的弧菌属细菌,在海水中密度很低,但是能够在微塑料表面富集,成为优势菌。它们不仅会导致肠胃炎,还会导致人类霍乱和败血症。因此,微塑料表面菌群带来的潜在危害是未知的。

有害物质会随着微塑料迁移。|图虫创意

微塑料由于颗粒小、比表面积大,兼之疏水性强,表面存在缝隙等特点,使其具有吸附重金属和有机污染物的潜力。当其粒径降至纳米级时,吸附能力还将高出1~2个数量级。当这些污染物的结合体被生物摄食进入消化系统,其中的化学物质在表面活性剂的作用下被释放,就会对生物产生复合毒性效应。这也是亟待研究的课题。

消费生产升级,积极应对危机

垃圾是这个时代被严格保守的秘密。在纪录片《塑料王国》(2016年)中,我们看到,作为一个被不愿看见的世界,垃圾被包裹在塑料袋内、被清洁车转移出生活的视线,通过将之排斥于视觉之外而成功地从想象移除。只是,垃圾并没有消失,或许它只是换成另一种形式存在于我们身边。

为了遏制“微塑料”蔓延,国际社会不约而同展开“限塑”工作。目前全球已有60多个国家和地区出台了限制塑料使用的相关政策或法令。

随着科学研究的深入,聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)和聚羟基烷酸酯(PHAs)等生物降解材料也已经大规模替代了不可降解的通用塑料。这些新型塑料可以被自然界许多微生物分解、消化,最终变成二氧化碳和水,在一定程度上缓解了陆地微塑料的污染。

但与陆地不同的是,海水中微生物量极少,温度也比较低,这些生物降解塑料在海洋中仍然很难降解。因此,开发能够在海洋环境中降解的新型高分子材料,仍迫在眉睫。虽然目前已经有实验室做出了一些候选材料,但距离真正的投产应用还很遥远。

研制生物塑料成本高昂,消除微塑料污染以及回收循环塑料产业,亟需更多政府支持和科研人员及企业的坚持。就像《塑料王国》导演王久良所说:

“在大是大非面前,我们应该保持清醒和冷静,不管临时的改变带来怎样的阵痛,也必须壮士断腕,这是必须要去做的事情。”我们都希望有一个更加美丽,干净的地球家园。

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