外卖餐盒风险新关注：微塑料迁移及产生机理

广泛使用的塑料在给人们生活带来便利的同时，也给环境和人类健康带来了一些负面影响，如现在越来越受关注的微塑料就是由塑料制品产生的一类新型污染物。

IQTC和暨南大学科研团队就外卖餐盒中微塑料的迁移及产生机理进行了研究，并于近日在英文期刊Food Additives & Contaminants: Part A (IF=3.549)上发表论文“Analysis of microplastics released from plastic take-out food containers based on thermal properties and morphology study”。

胡佳玲和段逸品为该论文的共同第一作者，钟怀宁研究员和林勤保研究员为共同通讯作者。该研究得到了IQTC主持的国家重点研发计划课题2022YFF0607202和国家自然科学青年基金42207550的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1080/19440049.2022.2157894

01.什么是微塑料?

2004年，英国的Richard C.Thompson首次提出微塑料的概念，将粒径小于5 mm 的塑料颗粒称为微塑料[1]。

根据产生的途径不同，可将微塑料分为原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料是指在人工生产过程中直接产生并最终释放到环境中的5 mm以下的塑料，如去角质的皮肤清洁剂、眼影、牙膏、钢笔和塑料工业中使用的树脂颗粒等；而次生微塑料是指大尺寸的塑料产品或塑料废弃物在物理、化学和生物等作用下破碎并形成的5 mm以下的颗粒[2]。

02.为什么要关注微塑料？

近年来的诸多研究表明，微塑料对生物健康可能会造成危害,主要体现在3个方面：微塑料本身、微塑料上吸附的环境污染物、以及微塑料本身内部含有的各种添加剂的浸出[3-7]。

除了在水体、土壤等环境中普遍检测到微塑料之外，近年来还时有报道在海产品、矿泉水、饮料、牛奶等食品中检出微塑料，这引起了人们的高度关注。研究发现，塑料类食品接触材料是食品中微塑料污染的主要来源之一，如塑料奶瓶、茶包、一次性淋膜纸杯、矿泉水瓶等常见的含塑料食品接触材料会在使用过程中都会向食品中释放微塑料[8]。

受新冠疫情影响，塑料类外卖餐盒的使用量剧增。本研究聚焦于三种主要材质的塑料外卖餐盒的微塑料释放情况，以及产生微塑料的原因，为进一步研究和评估食品接触材料的微塑料风险提供技术支持。

03.研究对象和技术方法

本研究选取常用的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和发泡聚苯乙烯（EPS）这三种在外卖餐盒中最常见的塑料材质作为研究对象。

为模拟中国消费者喜热食、送餐时普遍将外卖餐盒置于保温箱内保温的应用场景，本研究采用将100℃热水装入餐盒、并将餐盒在100℃烘箱中保温1h后取出，水溶液经过滤等步骤后，收集到微塑料颗粒，并对这些微塑料颗粒和浸泡前/后的外卖餐盒进行测试。

用到的技术手段主要包括：

利用显微拉曼光谱仪检测外卖餐盒释放的微塑料数目及粒径分布情况；

利用差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）表征外卖餐盒的热学性能，并分析微塑料释放与外卖餐盒热学性能之间的联系；

利用扫描电镜（SEM）表征热水浸泡前后外卖餐盒的表观特征变化，结合外卖餐盒的生产工艺，分析外卖餐盒产生微塑料的原因和影响因素。

▲ 图1 本研究的技术路线图

04.研究结果

（1）显微拉曼光谱的检测结果表明，经过100℃热水浸泡1h后，外卖餐盒产生微塑料的粒径分布范围在0.8～38μm之间，并且超过96%的微塑料粒径小于10μm。三种不同材质的外卖餐盒产生的微塑料数量也不同：EPS外卖餐盒产生的微塑料数量最多，水浸泡液中微塑料平均数量为(2.82 ± 1.90)×106颗/升；PE餐盒水浸泡液中微塑料平均数量为(1.01 ± 0.76)×105颗/升；PP餐盒水浸泡液中微塑料平均数量为(1.90 ± 0.91)×104颗/升（见图2）。

▲ 图2 外卖餐盒产生的微塑料数目以及粒径分布（a. 数目；b. 粒径分布）

（2）傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表明，经过热水浸泡后，三种外卖餐盒的内壁均没有出现O—H或C=O等氧化官能团，热水浸泡前后餐盒内壁的红外谱图差别不大（见图4a）；热重分析（TGA）的结果表明，所有外卖餐盒的分解温度都大于200℃（见图3），由此可认为微塑料的产生与外卖餐盒的分解或化学官能团的变化关联性很低。

▲ 图3 外卖餐盒的TGA图

（3）差示扫描量热法（DSC）的检测结果表明，PP和PE外卖餐盒的熔点分别在160℃和105℃左右，而EPS外卖餐盒的玻璃化转变温度在101℃左右（见图4b）。本研究中餐盒浸泡温度接近EPS的玻璃化转变温度，此温度下EPS的高分子链段不受结晶区限制，具有一定的运动能力，因此EPS外卖餐盒产生的微塑料数目最多。

▲ 图4 外卖餐盒的FT-IR图和DSC图（a. FT-IR图；b. DSC图）

（4）三种外卖餐盒除了在热学性能方面存在差异以外，它们的生产工艺也不同，PP餐盒的生产工艺是注塑成型，PE餐盒是通过将PE喷淋在纸的表面进而经过成型工艺而得到，EPS餐盒属于发泡餐盒。SEM的结果表明，所有餐盒的内壁在热水浸泡之前都存在生产工艺所带来的原有缺陷。经过浸泡以后，这些原有缺陷变得更加严重，餐盒的内壁表面变得更加粗糙，并出现了一些即将脱落和已经脱落的微塑料（见图5），因此，可推断生产过程中产生一些表面缺陷会导致经过热水浸泡后逐渐形成微塑料，这也是外卖餐盒产生微塑料的原因之一。

▲ 图5 热水浸泡前后外卖餐盒的内壁变化

经文献检索，本研究是国内外首次聚焦于食品接触材料在使用过程中产生微塑料的机理性研究，研究结果将为治理外卖餐盒中微塑料污染问题提供有力的科学依据。

除本篇论文外，IQTC和暨南大学研究团队也针对国内外在食品中微塑料的来源及其检测技术进展也进行了密切跟踪与分析整理，研究成果以综述形式发表在中文核心期刊《分析测试学报》2021年第11期。读者可扫描或长按以下二维码获取该综述的原文：

参考文献

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，张天龙，陈杰，林勤保，钟怀宁，穆景利, 微塑料在食品中的来源及其检测技术研究进展. 分析测试学报 2021, 40(11), 1672-1680.