不确定的后果。它对人类的影响仍然是一个持续的问题。2024年1月10日，德克萨斯州奥斯丁的Randalls杂货店出售瓶装水。图片来源：Brandon Bell/Getty Images。塑料之所以被如此广泛使用的一个原因是它们在化学上是惰性的，这意味着袋子、食物容器和杯子与我们放入其中的东西不会发生反应。然而，它们仍然会降解成微塑料，这些微塑料出现在饮用水、人类血液、动脉和大脑中。这些后果尚不确定。哥伦比亚大学化学家魏敏表示：“微塑料是否能直接导致人类疾病仍在研究中。”在最新的《自然》研究中，魏敏的团队朝着回答这个问题迈出了一步，证明微塑料可能并不像我们想象的那样化学惰性。微滴化学。魏敏的实验室多年来一直致力于微滴化学，研究水在被分成细小水滴时如何在与空气的边界上表现。这些水滴被报告产生活性氧物种，或ROS，这是一类有害的含氧分子。魏敏表示：“ROS本质上会撞击蛋白质、脂质、DNA并造成损害。” “你可能会将DNA链打断成片段。你可能会突变DNA；你可能会使蛋白质错误折叠。”许多动物研究已将微塑料的毒性与氧化应激联系起来，而氧化应激是由ROS引起的。因此，研究小组想知道水和塑料之间的边界是否会产生类似的效果。“我们受到这个领域的启发，”魏敏说。在第一次测试中，研究团队将聚苯乙烯粉末搅拌到含有苯胺橙的水中，苯胺橙是一种ROS会分解的黄色染料。在10天内，溶液几乎变得无色，失去了近90%的染料。在乙醇或其他溶剂中，染料保持完好。魏敏和他的同事们得出结论，聚苯乙烯正在进行的化学反应需要水才能发生。因此，他们进行了更多的测试。受压力的水。首先是电子自旋共振，这是一种直接检测自由基的技术——具有未配对电子的原子或分子，使它们特别具有反应性。聚苯乙烯粉末和水的混合物中含有羟基自由基，这是一种高度反应的ROS。接下来，团队使用了一种仅在与羟基自由基反应时才会发光的荧光传感器。魏敏表示：“你看不见它，但一旦它与局部ROS发生反应，它就会变成明亮的颜色。”在显微镜下，荧光集中在塑料颗粒的表面，并随着时间的推移不断增强。这个效果对于聚苯乙烯并不是唯一的。科学家们测试了六种常见塑料——聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、PET和丙烯酸，所有这些材料均产生自由基。聚乙烯和聚丙烯这两种最具疏水性的塑料反应性最强，而含有吸水化学基团的PET和丙烯酸的反应性最弱。“最简单的答案是，最具疏水性的塑料改变了水的结构最多，”魏敏说。在普通水或大体水中，每个分子都与其邻近的分子通过氢键网络相连。但是，几层靠近疏水表面的水分子失去了某些配偶。“它们的结构不再是常规水的结构。它们受到了扰动，能量也显著增加，”魏敏说。水中总是含有少量氢氧根离子，将一个氢氧根离子转化为羟基自由基需要剥离电子。在大体水中，这需要很高的能量。然而，研究小组进行的模拟显示，在聚乙烯表面，缺少氢键的氢氧根离子所需的能量要少得多。再者，塑料表面在水中会积聚负电荷，这进一步降低了能量成本。但魏敏的团队在得出任何结论之前仍需解决疑虑。排除污垢。魏敏之前在微滴化学领域的工作受到许多批评，一些研究人员认为报告的反应性化学物质来自污染或测量伪影。为了避免类似的反对意见，魏敏和他的同事们使用了几种独立的检测方法。他们还添加了类似洗涤剂的表面活性剂，这种活性剂会涂覆塑料并干扰其表面的水层。他们发现，添加的表面活性剂越多，塑料的电荷变得越弱，产生的自由基越少。“我们只改变一个参数，而保持所有其他条件不变，”魏敏说。“我们使用的都是完全相同的塑料、相同的水、相同的一切。”魏敏解释说，杂质通常是稳定的分子，没有理由自发产生自由基。他对此非常谨慎，不会夸大其词。“为了明确，我们不能100%排除杂质的参与，”他说。“但我们的对照和理论计算研究高度表明这是微塑料-水界面固有的。”最后，团队测试了这个界面化学是否会...