水烧开后再喝,还有这种好处?

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如果说我们当前的世界是个“塑料”世界,这可能有些夸张,但塑料的存在范围之广以及与每个人的纠葛之深却毋庸置疑。另一方面,塑料污染从山巅到海沟处处可见,已经成为我们所面临的最紧迫和最严重的威胁之一。除了肉眼可见的污染,各种各样的塑料制品还会进一步破碎、分解成为微塑料(Microplastics)或纳米塑料(Nanoplastics),广泛分布在自然环境中,更难以收集和集中处理,也更容易污染空气及饮食,甚至进入人体 [1]2015年,施华宏教授课题组的研究发现,十多种品牌的食用盐中都含有各种微塑料颗粒,种类包括聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)等等(Environ. Sci. Technol., 2015, 49, 13622,点击阅读详细)。不光是食盐,喜欢海鲜的消费者也没有逃过微塑料的侵扰,一项研究表明欧洲的贝类消费者每年吃进11,000枚微塑料颗粒(Environ. Pollut., 2014, 193, 65)。此外,近期一项研究表明,平均每升瓶装水中微纳塑料的浓度可达约24万个,其中约90%为纳米塑料(PNAS, 2024, 121, e2300582121)。尽管目前并没有明确的证据能证明这些微纳塑料会危害人类健康,但这并非说明它们无害,只是由于微纳塑料种类多、物化性质差距大,难以建立一个可被广泛接受的风险评估框架 [1-2]

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接触微纳塑料对人体的影响。图片来源:WHO [1]

不管专家们怎么看,至少从笔者的角度来说是不愿摄入微纳塑料的,天知道它们会给身体带来什么样的影响。就饮用水来说,怎么才能简单有效地处理掉水中纳米尺度的塑料微粒呢?各种净水机是一个好方法,但其中的塑料滤芯或者滤膜,会不会引入更多的微纳塑料?

近日,暨南大学曾永平教授、广州医科大学李战军教授等研究者在ACS旗下期刊Environmental Science & Technology Letters 上报道了一项能“安定人心”的发现,水在饮用之前烧开,就能大大减少其中的微纳塑料。他们发现,自来水中的聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)微纳塑料(NMP)在煮沸时可与碳酸钙(CaCO3)水垢共沉淀。硬水(CaCO3 > 120 mg L-1)煮沸可以去除至少80%的尺寸在0.1至150 μm之间的PS、PE和PP微纳塑料。升高的水温促进CaCO3在微纳塑料上成核,使得这些微粒被包封在CaCO3水垢内并聚集。这一研究表明,几乎所有人都可以操作的策略——把水烧开——可以净化自来水中的微纳塑料,减少人类对微纳塑料的摄入。

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水烧开后再饮用能减少微纳塑料的摄入。图片来源:Environ. Sci. Technol. Lett.

作者发现,在加热过程中(25 ~ 90 ℃),水中纳米塑料的去除效率从最初的2±0.15%逐渐增加到28±2.6%,而在100 ℃时会急剧增加到84±1.1%。同时,纳米塑料浓度从30±4.0颗粒每微升降低到4.8±2.6颗粒每微升。消失的纳米塑料被转移到水垢中,升高的温度加速了水垢的形成,导致沉淀中纳米塑料浓度增加。在100 ℃时,沉淀中纳米塑料浓度最高。显然,由于纳米塑料和水垢的共沉淀,把水烧开普遍促进了自来水中纳米塑料的去除。在50 ℃时,水垢开始在纳米塑料表面生长,并在70 ℃时开始包封纳米塑料,水样中残余纳米塑料浓度开始下降,进一步证实了水中残余纳米塑料的减少与水垢的形成是同步的。作者在水垢中观察到三种不同的CaCO3结构,包括菱形方解石、针状文石和盘状和/或向日葵状水晶石。微小的碳酸镁晶体也被检测到,可能是由于自来水中存在微量镁离子。

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纳米塑料在含碳酸钙水煮沸过程中的变化及水垢形成。图片来源:Environ. Sci. Technol. Lett.

不同地区的饮用水硬度差异很大,这可能会影响煮沸去除纳米塑料的效率。作者的研究结果表明,纳米塑料的沉淀效率随着水硬度的增加而增加。例如,在80 mg L-1的CaCO3浓度下,纳米塑料的沉淀效率为34%,而CaCO3浓度为180 mg L-1和300 mg L-1时沉淀效率分别为84%和90%。即便是对于软水(CaCO3 < 60 mg L-1),煮沸仍然可以去除超过25%的纳米塑料。除了纳米塑料和水垢的共沉淀外,高温还会增加纳米塑料的碰撞频率和附着,使其聚集并增大尺寸,导致重力沉降。

论文基本读完了。回头再看看笔者那个水垢斑斑的不锈钢烧水壶,心中不免有些小小的庆幸……



参考资料:
1. Dietary and inhalation exposure to nano- and microplastic particles and potential implications for human health
https://www.who.int/publications/i/item/9789240054608
2. Risk assessment of microplastic particles. Nat. Rev. Mater., 2022, 7, 138–152, DOI: 10.1038/s41578-021-00411-y
https://www.nature.com/articles/s41578-021-00411-y

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