外賣餐盒風(fēng)險新關(guān)注：微塑料遷移及產(chǎn)生機(jī)理

TA儀器

2023.2.02

廣泛使用的塑料在給人們生活帶來便利的同時，也給環(huán)境和人類健康帶來了一些負(fù)面影響，如現(xiàn)在越來越受關(guān)注的微塑料就是由塑料制品產(chǎn)生的一類新型污染物。

IQTC和暨南大學(xué)科研團(tuán)隊就外賣餐盒中微塑料的遷移及產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了研究，并于近日在英文期刊Food Additives & Contaminants: Part A (IF=3.549)上發(fā)表論文“Analysis of microplastics released from plastic take-out food containers based on thermal properties and morphology study”。

胡佳玲和段逸品為該論文的共同第一作者，鐘懷寧研究員和林勤保研究員為共同通訊作者。該研究得到了IQTC主持的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題2022YFF0607202和國家自然科學(xué)青年基金42207550的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1080/19440049.2022.2157894

▲?掃碼查看

研究背景

01.

什么是微塑料?

2004年，英國的Richard C.Thompson首次提出微塑料的概念，將粒徑小于5 mm 的塑料顆粒稱為微塑料[1]。

根據(jù)產(chǎn)生的途徑不同，可將微塑料分為原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料是指在人工生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生并最終釋放到環(huán)境中的5 mm以下的塑料，如去角質(zhì)的皮膚清潔劑、眼影、牙膏、鋼筆和塑料工業(yè)中使用的樹脂顆粒等；而次生微塑料是指大尺寸的塑料產(chǎn)品或塑料廢棄物在物理、化學(xué)和生物等作用下破碎并形成的5 mm以下的顆粒[2]。

02.

為什么要關(guān)注微塑料？

近年來的諸多研究表明，微塑料對生物健康可能會造成危害,主要體現(xiàn)在3個方面：微塑料本身、微塑料上吸附的環(huán)境污染物、以及微塑料本身內(nèi)部含有的各種添加劑的浸出[3-7]。

除了在水體、土壤等環(huán)境中普遍檢測到微塑料之外，近年來還時有報道在海產(chǎn)品、礦泉水、飲料、牛奶等食品中檢出微塑料，這引起了人們的高度關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，塑料類食品接觸材料是食品中微塑料污染的主要來源之一，如塑料奶瓶、茶包、一次性淋膜紙杯、礦泉水瓶等常見的含塑料食品接觸材料會在使用過程中都會向食品中釋放微塑料[8]。

受新冠疫情影響，塑料類外賣餐盒的使用量劇增。本研究聚焦于三種主要材質(zhì)的塑料外賣餐盒的微塑料釋放情況，以及產(chǎn)生微塑料的原因，為進(jìn)一步研究和評估食品接觸材料的微塑料風(fēng)險提供技術(shù)支持。

IQTC&暨大團(tuán)隊的研究

03.

研究對象和技術(shù)方法

本研究選取常用的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）這三種在外賣餐盒中最常見的塑料材質(zhì)作為研究對象。

為模擬中國消費(fèi)者喜熱食、送餐時普遍將外賣餐盒置于保溫箱內(nèi)保溫的應(yīng)用場景，本研究采用將100℃熱水裝入餐盒、并將餐盒在100℃烘箱中保溫1h后取出，水溶液經(jīng)過濾等步驟后，收集到微塑料顆粒，并對這些微塑料顆粒和浸泡前/后的外賣餐盒進(jìn)行測試。

用到的技術(shù)手段主要包括：

利用顯微拉曼光譜儀檢測外賣餐盒釋放的微塑料數(shù)目及粒徑分布情況；

利用差示掃描量熱法（DSC）和熱重分析法（TGA）表征外賣餐盒的熱學(xué)性能，并分析微塑料釋放與外賣餐盒熱學(xué)性能之間的聯(lián)系；

利用掃描電鏡（SEM）表征熱水浸泡前后外賣餐盒的表觀特征變化，結(jié)合外賣餐盒的生產(chǎn)工藝，分析外賣餐盒產(chǎn)生微塑料的原因和影響因素。

▲?圖1?本研究的技術(shù)路線圖

04.

研究結(jié)果

（1）顯微拉曼光譜的檢測結(jié)果表明，經(jīng)過100℃熱水浸泡1h后，外賣餐盒產(chǎn)生微塑料的粒徑分布范圍在0.8～38μm之間，并且超過96%的微塑料粒徑小于10μm。三種不同材質(zhì)的外賣餐盒產(chǎn)生的微塑料數(shù)量也不同：EPS外賣餐盒產(chǎn)生的微塑料數(shù)量最多，水浸泡液中微塑料平均數(shù)量為(2.82 ± 1.90)×106顆/升；PE餐盒水浸泡液中微塑料平均數(shù)量為(1.01 ± 0.76)×105顆/升；PP餐盒水浸泡液中微塑料平均數(shù)量為(1.90 ± 0.91)×104顆/升（見圖2）。

▲?圖2 外賣餐盒產(chǎn)生的微塑料數(shù)目以及粒徑分布（a. 數(shù)目；b. 粒徑分布）

（2）傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）表明，經(jīng)過熱水浸泡后，三種外賣餐盒的內(nèi)壁均沒有出現(xiàn)O—H或C=O等氧化官能團(tuán)，熱水浸泡前后餐盒內(nèi)壁的紅外譜圖差別不大（見圖4a）；熱重分析（TGA）的結(jié)果表明，所有外賣餐盒的分解溫度都大于200℃（見圖3），由此可認(rèn)為微塑料的產(chǎn)生與外賣餐盒的分解或化學(xué)官能團(tuán)的變化關(guān)聯(lián)性很低。

▲?圖3 外賣餐盒的TGA圖

（3）差示掃描量熱法（DSC）的檢測結(jié)果表明，PP和PE外賣餐盒的熔點(diǎn)分別在160℃和105℃左右，而EPS外賣餐盒的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在101℃左右（見圖4b）。本研究中餐盒浸泡溫度接近EPS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，此溫度下EPS的高分子鏈段不受結(jié)晶區(qū)限制，具有一定的運(yùn)動能力，因此EPS外賣餐盒產(chǎn)生的微塑料數(shù)目最多。

▲?圖4 外賣餐盒的FT-IR圖和DSC圖（a. FT-IR圖；b. DSC圖）

（4）三種外賣餐盒除了在熱學(xué)性能方面存在差異以外，它們的生產(chǎn)工藝也不同，PP餐盒的生產(chǎn)工藝是注塑成型，PE餐盒是通過將PE噴淋在紙的表面進(jìn)而經(jīng)過成型工藝而得到，EPS餐盒屬于發(fā)泡餐盒。SEM的結(jié)果表明，所有餐盒的內(nèi)壁在熱水浸泡之前都存在生產(chǎn)工藝所帶來的原有缺陷。經(jīng)過浸泡以后，這些原有缺陷變得更加嚴(yán)重，餐盒的內(nèi)壁表面變得更加粗糙，并出現(xiàn)了一些即將脫落和已經(jīng)脫落的微塑料（見圖5），因此，可推斷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一些表面缺陷會導(dǎo)致經(jīng)過熱水浸泡后逐漸形成微塑料，這也是外賣餐盒產(chǎn)生微塑料的原因之一。

▲?圖5?熱水浸泡前后外賣餐盒的內(nèi)壁變化

經(jīng)文獻(xiàn)檢索，本研究是國內(nèi)外首次聚焦于食品接觸材料在使用過程中產(chǎn)生微塑料的機(jī)理性研究，研究結(jié)果將為治理外賣餐盒中微塑料污染問題提供有力的科學(xué)依據(jù)。

來源?|?國家食品接觸材料檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廣東），IQTC

作者?| 胡佳玲、段逸品

責(zé)編?| 李丹研究員

▲ 本文部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)

1. Thompson, R. C.; Olsen, Y.; Mitchell, R. P.; Davis, A.; Rowland, S. J.; John, A. W. G.; McGonigle, D.; Russell, A. E., Lost at sea: where is all the plastic? Science 2004, 304 (5672), 838-838.

2. Peng, L.; Fu, D.; Qi, H.; Lan, C. Q.; Yu, H.; Ge, C., Micro- and nano-plastics in marine environment: Source, distribution and threats - A review. Sci Total Environ 2020, 698, 134254.

3. Bouwmeester, H.; Hollman, P. C.; Peters, R. J., Potential Health Impact of Environmentally Released Micro- and Nanoplastics in the Human Food Production Chain: Experiences from Nanotoxicology. Environ Sci Technol 2015, 49 (15), 8932-47.

4. von Moos, N.; Burkhardt-Holm, P.; Kohler, A., Uptake and effects of microplastics on cells and tissue of the blue mussel Mytilus edulis L. after an experimental exposure. Environ Sci Technol 2012, 46 (20), 11327-35.

5. Liu, Q.; Chen, Z.; Chen, Y.; Yang, F.; Yao, W.; Xie, Y., Microplastics and nanoplastics: emerging contaminants in food. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2021, 69 (36), 10450-10468.

6. Shen, M.; Zhu, Y.; Zhang, Y.; Zeng, G.; Wen, X.; Yi, H.; Ye, S.; Ren, X.; Song, B., Micro(nano)plastics: Unignorable vectors for organisms. Mar Pollut Bull 2019, 139, 328-331.

7. Teuten, E. L.; Saquing, J. M.; Knappe, D. R.; Barlaz, M. A.; Jonsson, S.; Bjorn, A.; Rowland, S. J.; Thompson, R. C.; Galloway, T. S.; Yamashita, R.; Ochi, D.; Watanuki, Y.; Moore, C.; Viet, P. H.; Tana, T. S.; Prudente, M.; Boonyatumanond, R.; Zakaria, M. P.; Akkhavong, K.; Ogata, Y.; Hirai, H.; Iwasa, S.; Mizukawa, K.; Hagino, Y.; Imamura, A.; Saha, M.; Takada, H., Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2009, 364 (1526), 2027-45.

8. 胡佳玲，張?zhí)忑?，陳杰，林勤保，鐘懷寧，穆景? 微塑料在食品中的來源及其檢測技術(shù)研究進(jìn)展. 分析測試學(xué)報 2021, 40(11), 1672-1680.

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈。

第三方機(jī)構(gòu)如想轉(zhuǎn)載FCS微信文章，請原文轉(zhuǎn)載（不得修改）。如文章內(nèi)容有改動，須在發(fā)布前獲得FCS的審核批準(zhǔn)。

若有任何對于FCS相關(guān)服務(wù)的問詢、要求及反饋，請與我們聯(lián)系：

鄧健 Max Deng

電話：020-3829 0551

電郵：max.deng@iqtc-fcm.com

文章作者