本报讯 被科学家形象地称为“海洋PM2.5”的微塑料，既威胁海洋生态系统，也威胁人类健康。比微塑料更小的颗粒是纳米塑料，它对生物体的毒性可能更大。
近日，科学家从海水样本中首次获得纳米塑料的清晰图像，发现它在形状和化学成分上具有惊人的多样性。相关成果发表于《科学进展》。
全球每年有40万~400万吨塑料垃圾进入海洋，紫外线和海洋湍流将这些塑料分解成看不见的微颗粒。随着时间推移，微塑料会分解成更小的颗粒。目前，一般将尺寸在1~5000微米的塑料颗粒称为微塑料，小于1微米的称为纳米塑料。例如，一次性聚苯乙烯咖啡杯盖在老化箱中只需要大约两个月就可以分解成纳米塑料。
此前有研究表明，微塑料、纳米塑料对生物体的毒性与颗粒大小和形态呈反比，体积越小，毒性可能越大。
“纳米塑料的毒性可能比较大的微塑料更大。”美国圣母大学教授罗腾飞（音）说，“它们的体积小，更容易穿透生物体的组织。”
罗腾飞团队此前利用实验室合成的纳米塑料颗粒进行毒性研究，以调查它们对海洋生物的影响。但实验室合成的纳米塑料在形状和成分上都高度一致，这与现实情况并不相符，因为二者之间的任何差异都可能影响毒性研究结果。
为此，罗腾飞与美国得克萨斯农工大学徐威（音）实验室合作，决定在全球海洋中寻找真正的纳米塑料，最终从中国、韩国、美国和墨西哥湾附近获得了海水样本。
由于纳米塑料在海洋中浓度极低，研究人员利用了一种独特的表面收缩气泡沉积技术（SSBD），从而将海水样本与银纳米颗粒混合，并用激光加热溶液，直到形成气泡。表面张力的变化使纳米塑料颗粒积聚在气泡表面，随着气泡收缩和消失，它们最终被沉积在一个集中的衬底上。然后，研究人员使用电子显微镜和拉曼光谱对其进行了观察和表征。
“我们在海洋中发现的纳米塑料与实验室合成的截然不同。”罗腾飞说。
据悉，海水样本中出现了由尼龙、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）形成的纳米塑料，且形态多样，包括纳米纤维、纳米薄片和球杆状纳米结构等，来源可能是食品包装、水瓶、衣服和渔网等。
令人惊讶的是，在墨西哥湾约300米深的水样中发现了PET纳米塑料颗粒，表明纳米塑料污染不仅限于海洋表面。
原本用于在癌症早期检测中寻找DNA分子痕迹的SSBD，在寻找纳米塑料的过程中具有意想不到的优势。此前用于纳米塑料检测的技术包括热裂解-气质联用法、拉曼光谱与扫描电子显微镜相结合、拉曼光镊技术等，但都存在各种缺陷，而对水样采用SSBD，再利用一系列方法进行表征，能够直接识别从两大洋7个不同位置采集的水样中的纳米塑料。
“了解纳米塑料的实际形状和化学性质是确定毒性并设计减毒方法的第一步。”罗腾飞表示，后续研究将聚焦量化海洋纳米塑料，提出降低纳米塑料危害的方案。（陈欢欢）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/sciadv.adh1675