近年来，人们越来越担心被称为微塑料的微小颗粒几乎出现在地球上的任何地方，从极地冰层到土壤、饮用水和食物。当塑料分解成越来越小的碎片时形成，这些颗粒正在被人类和其他生物消耗，对健康和生态系统产生潜在的未知影响。研究的一大焦点：瓶装水，已证明每个容器中都含有数以万计的可识别碎片。

现在，利用新改进的技术，研究人员进入了一个全新的塑料世界：鲜为人知的纳米塑料领域，是进一步分解的微塑料的产物。他们第一次计算并识别了瓶装水中的这些微小颗粒。他们发现，平均每升含有约 240,000 个可检测到的塑料碎片，比之前主要基于较大尺寸的估计多出 10 到 100 倍。

该研究刚刚发表在《美国 国家科学院院刊》杂志上。

纳米塑料非常微小，与微塑料不同，它们可以通过肠道和肺部直接进入血液，并从那里到达包括心脏和大脑在内的器官。它们可以侵入单个细胞，并穿过胎盘到达未出生婴儿的体内。医学科学家正在竞相 研究其 对多种生物系统可能产生的影响。

“以前这只是一个未知的黑暗区域。毒性研究只是猜测里面有什么，”研究合著者 、哥伦比亚大学 拉蒙特-多尔蒂地球观测站的环境化学家严北战说。“这打开了一扇窗，让我们可以看到一个以前从未接触过的世界。”

全球每年的塑料产量 接近 4 亿吨。每年有超过 3000 万吨的塑料被倾倒在水中或陆地上，许多由塑料制成的产品(包括合成纺织品)在使用过程中会脱落颗粒。与天然有机物不同，大多数塑料不会分解成相对良性的物质;它们只是分裂并重新分裂成具有相同化学成分的越来越小的颗粒。除了单分子之外，理论上它们的大小没有限制。

微塑料被定义为尺寸从 5 毫米(小于四分之一英寸)到 1 微米(即百万分之一米，即 1/25,000 英寸)的碎片。(人类头发的直径约为 70 微米。)纳米塑料是小于 1 微米的颗粒，以十亿分之一米为单位进行测量。

2018 年的一项研究发现，瓶装水中的塑料 颗粒平均每升含有 325 个颗粒，这在很大程度上成为了一个公共问题;后来的研究使这个数字成倍增加。科学家怀疑其数量甚至比他们统计的还要多，但 良好的估计仅限 于尺寸低于 1 微米(纳米世界的边界)的范围。

“人们开发出了观察纳米粒子的方法，但他们不知道自己在看什么，”这项新研究的主要作者、哥伦比亚大学化学研究生钱乃新说。她指出，以前的研究可以提供纳米质量的大量估计，但在大多数情况下无法计算单个颗粒，也无法识别哪些是塑料或其他东西。

这项新研究使用了一种称为受激拉曼散射显微镜的技术，该技术是由该研究的合著者、哥伦比亚生物物理学家魏敏共同发明的 。这涉及使用两个同步激光探测样品，这些激光被调谐以使特定分子共振。针对七种常见塑料，研究人员创建了一种数据驱动的算法来解释结果。“探测是一回事，但了解你探测到的是什么又是另一回事，”敏说。

研究人员测试了在美国销售的三种流行品牌的瓶装水(他们拒绝透露具体品牌名称)，分析了尺寸小至 100 纳米的塑料颗粒。他们在每升水中发现了 110,000 至 370,000 个颗粒，其中 90% 是纳米塑料;其余的是微塑料。他们还确定了它们是七种特定塑料中的哪一种，并绘制了它们的形状——这些特性在生物医学研究中可能很有价值。

一种常见的材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯或 PET。这并不奇怪，因为许多水瓶都是用这种材料制成的。(它也用于瓶装苏打水、运动饮料以及番茄酱和蛋黄酱等产品。)当瓶子受到挤压或受热时，它可能会随着碎片脱落而进入水中。 最近的一项研究 表明，当您反复打开或关闭盖子时，许多颗粒会进入水中，并且会有微小的颗粒磨损。

然而，聚酰胺(一种尼龙)的数量超过了 PET。具有讽刺意味的是，严北战说，这可能来自塑料过滤器，据称该过滤器用于在装瓶前净化水。研究人员发现的其他常见塑料：聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯，都用于各种工业过程。

一个有点令人不安的想法：研究人员寻找的七种塑料类型仅占他们在样本中发现的所有纳米颗粒的 10% 左右;他们不知道其余的是什么。如果它们都是纳米塑料，那就意味着每升它们的数量可能达到数千万个。但它们几乎可以是任何东西，“表明看似简单的水样中复杂的颗粒成分，”作者写道。“天然有机物的共同存在当然需要谨慎区分。”

研究人员现在的研究范围不仅仅限于瓶装水。“有一个巨大的纳米塑料世界有待研究，”敏说。他指出，按质量计算，纳米塑料的含量远低于微塑料，但“重要的不是尺寸。重要的是数字，因为东西越小，它们就越容易进入我们体内。”

除其他外，该团队计划研究自来水，该水也已被证明含有微塑料，尽管 远低于瓶装水。Beizhan Yan 正在开展一个项目，研究人们洗衣服时最终进入废水的微塑料和纳米塑料——据他统计，到目前为止，每 10 磅的衣物中就有数以百万计的微塑料和纳米塑料，这些微塑料和纳米塑料是从构成许多物品的合成材料中脱落的。(他和同事正在设计过滤器，以减少商用和家用洗衣机的污染。)该团队很快将识别英国合作者 徒步穿越南极洲西部 目前正在收集的雪中的颗粒。他们还与环境健康专家合作，测量各种人体组织中的纳米塑料，并检查它们对发育和神经系统的影响。

“发现这么多这样的东西并不完全出乎意料，”钱说。“我们的想法是，事物越小，它们的数量就越多。”