你每天洗的衣服，正在偷偷污染地球？科学家一文解释“微纳塑料释放”的真相丨Nature water重磅论文

摘要：合成纺织品是微塑料纤维污染的重要来源。虽然纺织品洗涤过程中微塑料纤维的释放机制得到了很好的研究，但对纳米塑料的释放知之甚少。发表了对聚酯纺织品洗涤和磨损过程中释放的纳米塑料部分的首次研究;然而，人们对所观察到的亚微米颗粒的化学成分提出了质疑。使用分析方法的组合，我们在这里显示，12种不同的聚酯纺织品在洗涤过程中每克纺织品释放4.6×10^10至8.9×10^11个颗粒，平均尺寸为122-191nm。释放的亚微米颗粒的数量不受切割方法或织物结构的显著影响，但正相关与洗涤前纤维表面存在的亚微米颗粒数相比，差异显著（P<0.01）。提取的亚微米颗粒的可溶于乙醇。这些颗粒最有可能是水不溶性的聚我们的研究结果清楚地表明，迫切需要更好地了解水的贡献，不溶性低聚物颗粒对环境的人为纳米塑料污染。

微塑料污染作为一个全球性环境问题，已经引起广泛关注。然而，相比微米级的微塑料纤维，人类对纳米尺度的塑料颗粒知之甚少。聚酯织物广泛应用于日常服饰、家居和工业材料，洗涤时产生的污染常被忽视。过去研究多集中于微纤维释放，而忽略了尺寸更小、危害潜力更大的亚微米颗粒。研究者认为，后者由于粒径小、数量多、更易穿透细胞膜，可能对生态系统与人类健康构成更大威胁。

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研究方法

本文作者从市面上选取了12种不同结构的聚酯织物，采用剪刀和激光两种裁剪方式，并进行了标准化的模拟家用洗涤实验。研究中使用了纳米颗粒追踪分析（NTA）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析（EDX）和热解气相色谱-质谱联用（py-GC-MS）等多种手段来表征颗粒数量、形态和化学成分。此外，利用乙醇溶解实验区分低聚物与真实纳米塑料的比例。

图1 12种涤纶织物在洗涤过程中释放的亚微米粒子

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结果分析

（1）颗粒数量与尺寸

12种织物在一次洗涤中释放出的亚微米颗粒数目从4.6×10^10到8.9×10^11不等，颗粒平均直径为122–191纳米。释放数量与织物表面初始附着的颗粒数量高度相关，而与裁剪方式、纱线类型、织物结构无显著相关。

图2 反复洗涤对四种织物释放的亚微米颗粒数量的影响

（2）重复洗涤实验

多次洗涤显示，绝大多数颗粒（73–87%）在首次洗涤中释放，之后释放量快速下降，说明这些颗粒并非在洗涤中形成，而是洗涤时从纤维表面剥离。

图3 聚酯纤维表面的亚微米颗粒

（3）颗粒组成与来源

SEM与EDX分析证实，大多数颗粒形态一致，主要由碳和氧组成，未发现硅等添加剂痕迹。乙醇溶解实验进一步揭示，这些亚微米颗粒中大部分是PET低聚物，而非聚合度更高的纳米塑料。

图4  选定的亚微米颗粒的STEM和元素分析。

（4）热解分析

热解质谱结果显示，洗涤液中释放的颗粒与PET标准物在乙醇提取后的组分高度一致。由此可判定，大部分颗粒为非目标添加的聚酯低聚物，而非真正聚合形成的塑料。

图5  水不溶性亚微米颗粒在乙醇处理过程中溶解。

图6  PET标准品和洗涤过程中从聚酯纺织品中提取的亚微米颗粒的py-GC-MS色谱图。

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讨论与启示

• 纤维生产工艺是颗粒形成的根源，洗涤只是释放这些颗粒的过程；
• 织物外观和类型无法作为污染潜力的指标，消费者无法通过肉眼辨识低污染织物；
• 传统的微塑料监测方法难以有效区分低聚物与纳米塑料，需引入溶解性测试作为新标准；
• 乙醇可有效区分低聚物与纳米塑料，有望成为环境样品前处理的关键工具。

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