摘要：地球上充斥着数以万亿计的微型和纳米级塑料颗粒，有些甚至比病毒还小，小到足以干扰细胞功能，甚至改变DNA。研究人员在他们研究的几乎所有环境中都发现了这些颗粒，从南极雪到人类血液。

在模拟真实环境的实验室实验中，这些纳米塑料碎裂成更小的碎片。图片来源：Kumar 研究小组

塑料的独特结构使得其用途广泛，但也使其容易分解成有害的微米级和纳米级颗粒。

地球上充斥着数以万亿计的微型和纳米级塑料颗粒，有些甚至比病毒还小，小到足以干扰细胞功能，甚至改变DNA。研究人员在他们研究的几乎所有环境中都发现了这些颗粒，从南极雪到人类血液。

在一项新的研究中，科学家们揭示了这些微小塑料碎片广泛形成的分子机制。自75年前塑料首次进入市场以来，它的使用已变得几乎无处不在——纳米塑料的存在也同样如此。

塑料的耐用性和柔韧性，也使其容易分解成纳米级碎片。这种分解在75-80%被归类为半结晶聚合物的塑料中尤为常见。这项研究由哥伦比亚大学工程学院化学工程教授 Sanat Kumar、Michael Bykhovsky 和 Charo Gonzalez-Bykhovsky 领导。

如果你用高倍显微镜观察一块塑料，你会看到硬质层和软质层交替出现。在硬质层中，塑料分子以坚固的晶体结构紧密排列。在软质层中，分子缺乏结构，形成柔软的无定形物质。

当数千层这样的材料堆叠在一起时，它们便会形成一种轻质、耐用且用途极为广泛的材料。重要的是，这些材料的独特性能源于软硬相之间的连接。

在3月28日发表于《自然通讯》杂志的一篇论文中，研究人员解释了纳米塑料的形成过程。他们发现，这一过程始于软层，由于环境恶化，软层会随着时间的推移而变得脆弱，即使在没有压力的情况下也会断裂。这些软碎片本身会在环境中迅速分解。当软层的断裂导致硬层断裂时，问题就出现了。这些结晶碎片就是纳米塑料和微塑料，它们可以在环境中存留数个世纪，并对包括人类在内的生物造成重大损害。

我们与 Kumar 教授了解有关这项工作的更多信息。

关于纳米塑料的轶事证据有很多——人们在各处发现它们并看到它们的形成——但没有人确定它们形成的机制。

所有塑料中，75% 都具有类似砖和砂浆的结构。它由非常薄的交替层构成：硬层、软层、硬层、软层等等。自 20 世纪 50 年代以来，我们就知道软层将硬层粘合在一起。

我们在新研究中发现，即使在垃圾填埋场等静止条件下，这些软连接也很容易断裂。一旦这层断裂，硬连接部分就无处可去——它们会散落到环境中。

这些碎片四处漂浮，有些最终进入人体。最小的碎片会穿过细胞进入细胞核，在那里它们会干扰DNA。纳米塑料和微塑料的尺寸和形状似乎与石棉相似，因此更有可能引发癌症、心脏病/中风和其他疾病。

我们的结果表明，对软层结构进行设计，使其更具弹性，可以减少脱落的晶体碎片的数量。

显然，需要把重点放在这一点上，以减少正常聚合物降解产生的微塑料和纳米塑料的数量。

只有2%的塑料被回收利用，主要是因为价格太高。但如果直接把塑料扔进环境，就会产生看似会造成健康问题的微塑料和纳米塑料。

如果你这样想，如果你必须在纳米塑料可能造成的健康问题和回收成本之间做出选择，那么回收可能实际上更便宜。

该研究由美国国家科学基金会和西班牙巴斯克自治区政府资助。

参考文献：“半结晶聚合物静态纳米塑料形成机制”，作者：Nicholas F. Mendez、Vivek Sharma、Michele Valsecchi、Vighnesh Pai、Johnny K. Lee、Linda S. Schadler、Alejandro J. Müller、Shelby Watson-Sanders、Mark Dadmun、Guruswamy Kumaraswamy 和 Sanat K. Kumar，2025年3月28日，《自然通讯》。DOI：10.1038/s41467-025-58233-3

来源：康嘉年華一点号