空气中的隐形塑料正在渗透我们的身体和城市。科学家揭示了其紧迫的健康风险,并勾勒出构建更清洁、更安全未来的大胆解决方案。
最近发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》期刊上的一篇综述文章,讨论了空气中微塑料和纳米塑料的来源、检测方法、健康影响及缓解策略。
微塑料和纳米塑料在城市大气颗粒物中日益普遍,通过环境暴露和吸入构成重大健康风险。专家警告称,迫切需要关注其分布状况,并实施有效的公共卫生政策以减轻其影响。
空气中塑料日益增多
微塑料(小于 5 毫米)和纳米塑料(小于 1 微米)源自较大塑料物品的分解,常见于城市和工业区。这些颗粒可通过吸入、摄入或皮肤吸收进入人体,导致氧化应激、炎症,并引发包括心血管疾病在内的慢性病。
近期研究已在人体血液、肺组织和血管斑块中检测到微塑料。在郑州、广州等中心城市,与 PM2.5 结合的微塑料尤其普遍且令人担忧,因为它们能深入渗透到呼吸系统。这些城市中微塑料广泛存在,凸显了此问题的城市特异性。
值得注意的是,室内空气,尤其是在有合成纺织品和地毯的空间,其微塑料浓度高于室外空气。据估计,普通人每年吸入约 69,000 颗塑料微粒,其中室内暴露占主导作用。该综述指出,此估计基于每人每天吸入约 190 颗微塑料微粒。
基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的微塑料和纳米塑料尤其令人担忧,因为它们能吸附其他污染物,如二氧化氮和二氧化硫。这种吸附主要由静电力和色散力驱动,并取决于污染物的极性和原子构成,PET 的吸附能力可与碳基和金属表面相媲美。
这些被吸附的污染物会增强空气中塑料的毒性和环境持久性,使其不仅是独立的污染物,也是其他有害物质的有效载体。
来源与分布模式
空气中的塑料颗粒物来源多样。城市和工业区、海洋环境以及室内空间都对其存在有所贡献。常见类型包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。环境因素,如紫外线照射、风向模式和季节变化,也影响其丰度和扩散。
纺织纤维是室内微塑料的主要来源。穿着和洗涤合成衣物等活动会向空气中释放微小纤维。特别是摇粒绒和双罗纹织物,会脱落小到足以被吸入的颗粒。
道路扬尘、轮胎磨损以及其他降解的塑料碎片(如来自垃圾填埋场渗滤液和交通相关非尾气颗粒物的磨损)进一步增加了室外浓度,形成复杂且多层面的污染格局。
健康风险与生物影响
吸入的微塑料和纳米塑料可深入渗透到呼吸道,可能引发炎症、细胞损伤和长期健康问题。对暴露于微塑料(尤其是聚丙烯、聚酰胺和轮胎磨损颗粒)的人肺和气道细胞的研究显示,细胞活力降低,炎症标志物产生增加。
在类器官模型中,尼龙纤维会破坏如 Hoxa5 等对肺部发育至关重要的基因的表达。其他研究表明微塑料会干扰免疫反应。
在 COVID-19 的小鼠模型中,微塑料改变了关键的炎症和免疫信号通路。此外,一些纳米塑料在肺细胞中引发了线粒体功能障碍和铁死亡(一种细胞死亡形式)。当与柴油尾气结合时,炎症效应加剧。
孕期暴露也引起关注。在大鼠中,母体暴露于聚苯乙烯纳米塑料会导致母体和胎儿的心血管功能障碍。在人体中,微塑料已在肺组织、支气管肺泡灌洗液甚至大脑中被发现。
13 名患者中有 11 人的肺活检组织中含有微塑料,主要是聚丙烯和 PET。成人和儿童(尤其是城市居民和吸烟者)的样本均显示出合成纤维的存在,包括聚丙烯酸和聚酯纤维。
或许最引人注目的是,微塑料已在人体颈动脉斑块和嗅球中被发现,这表明塑料污染与神经或心血管疾病之间可能存在关联。一项针对 304 名患者的研究发现,颈动脉斑块中存在微塑料与心肌梗死、中风或死亡风险增加超过四倍相关。
检测与测量
该综述强调了检测技术的进步,包括傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM/EDX)、质谱法以及结合机器学习的实时流式细胞术。然而,综述也强调了为空气中微塑料和纳米塑料(特别是在 PM2.5 结合塑料最受关注的城市环境中)开发标准化、快速的实时/在线测量技术的重要性。这些方法使得对空气中微塑料和纳米塑料的检测越来越灵敏和快速,但标准化和可负担性仍是挑战。
关于该研究
鉴于空气中塑料污染的程度及其潜在的健康后果,迫切需要有针对性的缓解策略。减少塑料产量和改善废物管理是首要的基本步骤。
先进的空气和水过滤技术,如混凝、絮凝和高效空气过滤器(HEPA),有助于减少环境暴露。然而,综述也指出,对收集到的微塑料(例如 HEPA 过滤器捕获的)进行妥善处置和管理至关重要,以防止其重新进入环境。
毒理学研究应继续探索颗粒大小、形状和化学成分如何影响生物效应。同时,需要更快、更经济的大气微塑料和纳米塑料检测技术,以及标准化的采样方案,以便在不同研究和地区之间进行比较。
生物修复技术也很有前景。利用藻类、真菌和细菌分解空气和水系统中的塑料,可能提供可持续的解决方案。同样,将纳米技术和高级氧化工艺整合到现有过滤系统中可以提高其效率。
政策制定者必须加强对一次性塑料的监管,并强制执行塑料废物的妥善处置,特别是来自空气过滤器和废水系统的捕获颗粒,以防止它们重新进入环境。推广可生物降解的替代品和可持续的生产实践也将发挥关键作用。
公众教育是另一个关键组成部分。将塑料污染意识纳入学校课程,并针对消费者、行业和政策制定者开展宣传活动,可以促进行为改变,例如减少塑料使用和改善回收习惯。
最后,跨学科合作至关重要。汇集毒理学、公共卫生、材料科学和工程学领域的专家,可以加速创新,并开发出全面、可扩展的解决方案以应对复杂挑战。全球研究网络和专项资金可以进一步支持这项集体努力。
该综述强调,长期健康影响(尤其是在儿童和孕妇等脆弱人群中)尚未完全明了,仍是未来研究的重点。
研究结论
空气中的微塑料和纳米塑料代表着一个日益增长的环境和健康挑战。它们携带有毒物质、深入渗透人体并导致慢性疾病的能力,突显了采取协调应对措施的紧迫性。
通过科学创新、政策改革和公众参与,社会可以开始应对这一无形但严重的威胁。采取综合、协作的方法对于保护人类健康和地球生态系统至关重要。
期刊参考
Air pollution and its impacts on health: Focus on microplastics and nanoplastics. Wang, L., Lin, Y., Liu, W., Lee, Y., Chiu, H. Ecotoxicology and Environmental Safety (2025). DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.118402, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651325007389
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