随着塑料制品的大量普及,环境中的塑料污染问题愈加严峻。然而,比我们肉眼可见的微塑料更小的纳米塑料,正逐渐成为科学家关注的焦点。纳米塑料的尺寸一般从一纳米到一微米,相较之下一根人类头发的直径大约为100微米,这种超微小的塑料颗粒无处不在,广泛存在于空气、饮水以及食物中。纳米塑料被认为潜藏着更加复杂且持久的生态和健康风险。位于美国纽约州的宾汉姆顿大学受到国家科学基金(NSF)的资助,启动了一项深入研究纳米塑料如何从母体传递到后代的项目,进而揭示这些塑料微粒对代际健康的影响。该研究不仅填补了传统环境毒理学研究对单代毒性效应的空白,更可望为塑料污染的环境风险评估和生物安全策略提供科学依据。
宾汉姆顿大学的化学助理教授郭辉远和生物科学副教授安东尼·菲乌梅拉率领跨学科团队,着手研发可追踪的纳米塑料模型,以揭示纳米塑料在生物体内的迁移路径及其危害方式。团队选用了淡水甲壳类水蚤(Daphnia magna)作为实验模型,这种透明体形、繁殖迅速、对环境变化敏感的生物体,在环境毒理学中享有"指标物种"之誉。水蚤不仅能代表淡水生态系统中关键环节,更具备复杂的遗传表观调控机制,因而成为研究跨代遗传效应的理想模型之一。过去的研究已经证实纳米塑料会对水蚤的存活率和繁殖能力产生负面影响,同时分子层面也显现细胞毒性和基因表达的改变。然而,这些研究大都停留于单代或短期暴露效果。郭教授的团队将目光投向纳米塑料穿越母体与后代生物屏障的过程,想要弄清纳米塑料究竟能否物理传递给后代,或者其影响是否通过影响基因表达而延续下来。
面对纳米塑料检测的巨大挑战,研究团队结合先进的分析技术,例如共聚焦表面增强拉曼光谱(SERS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS),开发了一套高灵敏度的检测手段,使他们得以追踪纳米塑料在水蚤体内的具体分布和转移路径。研究的一个重要发现是纳米塑料能够经由水蚤肠道侵入其他组织,这为其跨代传递提供了物质基础。与此同时,科学家们还将分析纳米塑料对母体和后代基因表达的影响,探讨是否存在表观遗传层面的传承。例如,污染可能导致母体的基因组稳定性改变,影响后代的生理和发育特性。通过这两个维度的研究,团队致力于揭示纳米塑料毒性的复杂机制。更为深远的是,这样的研究帮助理解微塑料如何在食物链中逐级积累并影响生态系统整体健康。
水蚤作为水体生态系统初级消费者,直接摄取各种颗粒物,包括藻类和微小悬浮物,再成为鱼类和其他水生动物的食物来源。纳米塑料对水蚤的影响必然传递至更高阶的捕食者,甚至最终影响人类的食品安全和健康。除了评估传统以石油为原料的塑料外,项目团队也关注新兴的生物基塑料。生物塑料因其可降解性常被宣传为环保替代,但其降解过程同样可能产生大量纳米塑料颗粒。怎样评估不同塑料材料的安全性及环境风险,是项目的另一个关键方向。为此,科学家们计划比较不同类型纳米塑料的毒性、吸收能力和跨代传递效率,推动制定科学合理的塑料生产和回收管理政策。
研究不仅停留于学术领域,还积极推动科普教育与公众参与。通过与纽约州教师项目及绿色行动研究院合作,研发适合中学和大学的实验套件,将真实的研究内容带入课堂和夏令营,让更多学生亲身体会科学探究的乐趣和重要性。培养下一代环保科学人才,是项目团队未来长期规划的重要组成部分。纳米塑料的隐秘传递研究警醒我们,环境污染的影响远比想象中复杂和深远。科学的深入探索为政策制定与生态保护提供可靠支撑,而公众的认知和参与同样关键。未来,通过跨学科合作,我们有望在科技创新与环境管理之间找到平衡,减缓纳米塑料带来的生态与健康危机。
纳米塑料不仅是当下一项环境挑战,更关乎未来世代的生存与健康,值得我们每一个人投以关注与行动。 。
