WHO於2022年8月發布的「塑膠微粒的吸入或暴露對人類健康的潛在影響」研究報告:Dietary and inhalation exposure to nano- and microplastic particles and potential implications for human health

台灣科技媒體中心2023年2月10日摘要與編譯。

【全文重點摘要】

  1. 目前研究在評估奈米級塑膠微粒對人類的風險上,可用的數據非常有限。
  2. 目前研究的重大缺點是,研究用的方法相差很多,例如有的是用「量身訂製」的單次方法分析環境監測到的塑膠微粒,但這些塑膠微粒與觀察到塑膠微粒有負面影響的各篇研究所使用的環境因子、塑膠微粒種類、暴露濃度等研究,很難互相比較與綜整。應該要有更好的實驗設計,才能供未來研究。
  3. 還需要更好的測試方式評估體內、體外暴露塑膠微粒的狀況。
  4. 研究水、食品和飲料中塑膠微粒的文獻大多是看大於或等於10 微米(μm)的塑膠顆粒,但是做塑膠微粒毒理學效應的研究,卻是主要研究小於10 微米的顆粒(因為在生物學上,小於10微米的顆粒較可能被吸收),導致研究塑膠微粒對健康的效應和研究暴露於塑膠微粒情形的文獻,不能互相參照。因此需要更好的研究小於10 微米塑膠顆粒的暴露狀況。

 備註:10微米等於一萬奈米(10 μm = 10000 nm),1奈米等於0.001 毫米(1 nm = 0.001  μm)

  1. 應優先考慮奈米塑膠微粒對環境的毒性,而且若要將體外實驗的結果推論到體內時需要更好的工具,需要有生理學的藥物動力學模型。
  2. 目前還未知塑膠微粒作為病毒與細菌附著的載體而傳播的風險,而目前對暴露於空氣、食品和飲料中塑膠微粒的所知太少,特別是小於10 微米的塑膠微粒組成、質量與材質特性。所以目前還無法描述或量化塑膠微粒可能攜帶化學物質、傳播疾病的作用。

報告建議:

  1. 目前有限的數據與證據指出,奈米塑膠微粒對人類有負面的影響,塑膠相關利害關係人、大眾已經有廣大共識和警覺到塑膠不應該出現在環境中。需要更好的監測、管理塑膠的永續循環。
  2. 目前累積研究的塑膠微粒對人類健康危害的證據很低,其中一個原因是受限於可取得的資訊。若要加強更多證據,需要利害關係人共同投入,產生更好的標準方法以供研究,要確保與空氣中、水、食物、飲品有關塑膠微粒的研究,是建立在高品質且合適的實驗設計和方法上。
  3. 針對小於10 微米的塑膠微粒:需要更了解人暴露在塑膠微粒環境的情況,才能研究塑膠微粒的環境毒性和其生物動力學特性,並提供更準確的塑膠微粒劑量與效應之間的關係,從中得出有害的濃度並評估風險。

【章節編譯】

WHO說明這份報告評估的三個重點是:

1.人類暴露於奈米塑膠微粒的食物、飲料、飲用水和空氣,以及與人類健康有關的暴露途徑數據。

2.根據發生率、毒理與暴露情況,去檢驗奈米塑膠微粒對人體健康的影響。

3.盡可能找出任何能確實減少接觸奈米塑膠微粒的機會,並找出研究數據之間的差距以建議未來研究的方向。

一、背景簡介

WHO說明,目前在定義奈米、微米等級的塑膠顆粒最大到最小的尺寸範圍,尚未達成共識。目前塑膠微粒(MP)小於5微米的定義,是根據Arthur等人在2009年報告建議的定義;WHO引用了三篇文獻提到,Gigault等人Hartmann等人歐盟委員會(European Commission)針對塑膠顆粒在奈米等級的粒徑範圍定義上,有很大的差異。

本章關鍵資訊:

  • 在探討研究報告之前,WHO提到,在評估奈米塑膠微粒的暴露情形與危害時,還必須考慮以下屬性:粒徑大小、形狀、聚合物成分、表面特性和生產塑膠會加入的添加劑。
  • 在這份報告使用的「奈米塑膠微粒」(NMP),指的是直徑1奈米到5000微米的塑膠顆粒,測量值小於5毫米(mm)的顆粒是塑膠微粒(MP);奈米塑膠(NP)是測量值小於1微米(μm)的顆粒。
  • 奈米塑膠微粒的特性與組成成分,會隨著它們在環境中的生命週期而變化。

二、人類暴露的塑膠微粒

WHO在這章總結,目前已證實人體會暴露在空氣、飲用水、食品和飲料的塑膠微粒中,應透過更多研究加以區分不同的污染來源(contamination)。由於塑膠微粒似乎無處不在,這些被認為與人類健康最有關聯的奈米塑膠微粒,例如小於10微米的奈米塑膠微粒,應建立一套標準方法(standard methods)用來辨別與量化。截至目前大多數的研究,都是針對大於10微米的塑膠微粒,且無法取得完整的評估風險結果,主要是因為,隨著粒徑的減小,對人類健康的影響會隨之增加。

WHO指出,評估吸入的暴露途徑時,需要量化與辨別這些與奈米塑膠微粒有關的可吸入大氣顆粒物的方法。可以使用氣動粒徑(aerodynamic diameter,是指影響吸入顆粒沉降的參數)有關的PM2.5和PM10顆粒的採樣方法。從塑膠微粒的大氣沉積數據,可以用來辨別吸入灰塵中的塑膠微粒碎片,從中發現影響塑膠微粒的環境宿命(environmental fate)、塑膠微粒的潛在來源和轉移過程。

現有對塑膠微粒的研究顯示,發生暴露的途徑是透過:吸入和攝入飲用水、食物和飲料,雖然目前相對較少的調查樣本、食物類別和對象,限制了對人類健康影響的全面暴露評估。WHO也擔憂現有的研究品質,所以必須建立一套標準的方法,包括:對實驗室環境污染的調查,並確保在粒徑大小範圍內(例如1–5000微米)的顆粒分析具有一致性,才能比較研究和評估出人體的暴露情況。

WHO表示,目前研究最大的挑戰是去辨別與量化粒徑小於10微米的奈米塑膠微粒。WHO指出,在實驗分析上面臨重大的挑戰,包括在提取、分離和驗證出小於10微米的聚合物成分,而且背景污染也可能隨著顆粒大小的減小而增加。 因此,需要一個可靠的品質保證和品質控制協議。

本章關鍵資訊:

  • 人類已經會普遍的通過各種途徑,接觸到奈米塑膠微粒。
  • 暴露於空氣、飲用水、食物和飲料中奈米塑膠微粒的細節如材質、頻率、濃度等相關資訊有限。奈米塑膠微粒的特性以及上述每個媒介中的定量數據都是必要的,以利我們更瞭解塑膠微粒的來源。

WHO在這章的資訊欄2(Box 2)特別提醒,所有採樣儀器都有被塑膠物件、背景污染和⼈為錯誤等外部因素污染的⾵險。

因此,WHO針對人類在飲食、飲水、空氣、皮膚接觸等暴露環境的採樣與分析方法,給予以下建議(這也是作為大眾在評估奈米塑膠微粒研究的結論是否值得參考,並評判有哪些研究限制的準則):

  1. 研究與調查人員應提供採樣方法的完整資訊,以便後續相關研究得以重覆驗證。
  2. 從自然環境中採樣的樣本和分析的顆粒大小,還有過濾用的篩網或過濾器的孔洞大小,會決定最終用來檢測的樣本體積。所以檢測樣本的體積應要夠大,才足以檢測到低濃度的塑膠微粒。
  3. 在採樣、分析的過程中,盡可能不要使用到塑膠材質的物品;若非不得已要使用,必須辨別成分特性等,並在報告中完整說明。
  4. 為避免研究過程中的污染,應使用過濾過的水沖洗使用的器材。
  5. 樣本的採集與處理,應由經過培訓的專業人員完成,或操作者在處理的數據,應根據專業人員獲得的結果進行驗證。
  6. 如果使用防腐劑,則應在研究中或從文獻資料中,評估它對聚合物質量或顆粒形狀的影響。
  7. 操作實驗的平台表面,應使用過濾過的水徹底清潔,以避免污染。
  8. 所有的樣本處理過程,都應在無菌無塵操作台(laminar-flow hood)或空氣潔淨的實驗室中。
  9. 每一天或每一次的實驗系列,都應該至少要有三個重複的空白樣本(Blanks),並要根據空白樣本的數據校正結果。
  10. 應使用陽性對照組(positive control)來驗證實驗操作過程中(消化、重液分離和過濾)的顆粒回收狀況。(編者: 此處指的是在部分操作過程中,有可能會流失少量的塑膠微粒樣本,所以要有方法回收回來,尤其是在定量相關的研究上)
  11. 必要時應採用消化法(Digestion Method,用於破壞樣本中其他的有機物)。通常經過處理的飲用水不需要使用消化法。 然而在更複雜的基質,例如:食物和氣膠顆粒,其中若含有高濃度的有機物,會阻礙塑膠微粒的篩選和辨識,因此需要消化法處理。(編者: 消化法主要是用在樣本中,含有足以影響塑膠微粒的辨識與檢出結果的「有機物」時,需消除有機物質的方法)
  12. 除了主要樣本中的聚合物,應識別出子樣本中的聚合物。
  13. 應制定採樣和分析的標準⽅法,這可能取決於採樣的介質。例如,飲⽤⽔的採樣⽅法,不同於⾷品和其他飲料的⽅法,室內和室外空氣的⽅法也不同。應盡可能遵循相同的原則。

三、流行病學觀察

WHO在這章總結,目前已有一些流行病學研究是針對暴露在各種奈米塑膠微粒環境下的塑膠業和紡織業工人,但是WHO提醒,這並不能反映一般人暴露於塑膠微粒的情況,若要用與職業相關的各種類型和濃度的顆粒物,推論到室內和室外環境,需要特別謹慎。這些從流行病學研究得到的數據,可能有助於辨識出在長期、增加暴露於特定奈米塑膠微粒之下的危害和病理上的負面影響。WHO提醒,雖然目前有些證據觀察到與紡織纖維工廠有關的職業環境中,對工人肺部病理學上的負面健康影響,但沒有足夠的證據指出暴露於奈米塑膠微粒的致癌風險。

本章關鍵資訊:

  • 現有文獻中,塑膠微粒可能影響胃腸道或肺以外其他器官的證據有限,且證據品質不夠好。
  • 需要更良好的估計一般人吸入和飲食接觸到奈米塑膠微粒與相關污染物質的情況。

根據全球疾病負擔(Global Burden of Disease, GBD)報告估計,2015年約有420萬人因為空氣中的懸浮顆粒(Particulate matter,PM)過早死亡,但目前尚不了解對人類健康危害最嚴重的懸浮顆粒組成是什麼,不能排除懸浮微粒的組成中有塑膠微粒的健康影響。目前也缺少對於暴露情況、例行量測的環境流行病學研究,這些研究應該要包含奈米塑膠微粒和其他種類的顆粒。

WHO於本報告中指出,雖然未來將會有短期間內暴露於懸浮微粒的研究,但會因為觀察的時間空間不同、族群不同,是否拿得到充足的健康數據而有差異。在這之前最好的資訊是來自職業流行病學的研究,但這些研究的對象比一般人更常暴露在高懸浮微粒標準的環境,所以研究結果不能推論到其他人,倒是可以提供與奈米塑膠微粒相關病理學的研究參考。

根據英國衛生安全局(Health and Safety Executive)2005年報告,大多數的監測區有定義工作場所暴露在懸浮顆粒的上限,但是並非特別針對奈米塑膠微粒。考量道德倫理,用合成纖維和顆粒模擬職業暴露的研究極為罕見,不過,此份WHO報告中提到目前有一些針對長期暴露各種高濃度纖維和非纖維塑膠顆粒混合物之下工人健康影響的研究。

最早在1975年紡織(尼龍,聚酯,聚烯烴,丙烯酸)行業的工人被發現常會出現呼吸道症狀,他們的支氣管肺泡細胞有異常的疾病特徵。WHO在報告中引用了合成纖維聚乙烯、聚丙烯和人造絲工人的個案研究,提到暴露於高濃度的非特異性聚合物有機纖維,會增加間質性肺部疾病的風險,工人長期因為職業而吸入棉、亞麻與麻纖維,也與肺部疾病、呼吸道症狀和喪失肺功能有關。另外有一篇回顧性研究觀察美國162名尼龍植絨工人的肺癌風險、一篇法國研究79名聚酯和聚醯胺纖維工廠的工人死於各種癌症的風險,但此份WHO報告指出,應該要有更大規模的研究證實這些結果,並根據是否吸菸、生活方式等干擾因素調整研究,才能推論到其他暴露情況。WHO提醒,也有其他研究發現接觸有塑膠材質的合成纖維與肺癌風險之間沒有關聯,所以目前很難得出接觸塑膠微粒會有致癌風險的結論。

四、測定劑量與生物動力學

WHO在這章總結,研究若想清楚了解奈米塑膠微粒的暴露和生物體內分布(biodistribution)的機制在動物實驗的結果,應考慮在生物動力學模型(如:觀察藥物在生物體內運作的模型)中使用實驗數據,例如:使用來自體外生物測定的數據,並用在補充與理解奈米塑膠微粒如何在體內保留、清除、轉移和分布。

WHO提醒,應全面了解奈米塑膠微粒的物理化學特性,以及奈米塑膠微粒和奈米材料可能會影響的不同生理過程,才可用研究來評估奈米塑膠微粒對人類健康的影響。

WHO結論,無論是經由呼吸吸入或是攝食食入,奈米塑膠微粒的生物動力學,都強烈受到顆粒大小、形狀、密度和表面化學的影響。從目前有限的實驗數據中推論時仍應小心謹慎,目前總結的實驗數據足夠得出「若塑膠顆粒大於150微米,不太可能被吸收」的結論,並且若透過攝食的暴露途徑,吸收程度會隨著顆粒直徑的減小而增加。若顆粒小於1微米,最有可能被吸收,但是目前吸收的特徵與量化的數據有限。

本章關鍵資訊:

  • 生理機制中的攝取(攝食)、體內分布和排出,很大程度的減少了組織暴露在塑膠微粒中的機會。攝食塑膠微粒到體內的可能性,會隨著粒徑的減小而增加。
  • 目前沒有足夠的資訊可以全面性評估塑膠微粒在生物體內的分布(攝取、保留、清除、轉移的機率),包括:奈米塑膠微粒是否有可能沉積在上皮組織後,跨越生物屏障或進入循環系統。
  • 若建立有效的劑量模型,可以將研究的實驗動物吸入顆粒的結果,外推到人類,但在奈米塑膠微粒的實驗研究中,尚未建立劑量模型的評估或驗證。
  • 從體外的實驗模型中得到奈米塑膠微粒的生物動力學數據,目前仍不能外推到體內情況。

WHO補充說明,奈米塑膠微粒的劑量是用來評估吸⼊和攝食的特性和不利影響,以及用在⽣物動⼒學的量化參考數據。測定劑量對於研究的品質⾄關重要,只有足夠了解劑量、接觸途徑和顆粒特徵,測試策略與評估工具才能有助於識別塑膠微粒的危害和評估風險。

評估不同面向的塑膠微粒研究時,WHO提出以下六點做為判斷研究可靠性和品質的準則:

  1. 人類暴露塑膠微粒情況的研究:必須明確分辨出暴露於奈米塑膠微粒的環境相關濃度和特性,如:大小、形狀、聚合物成分和表面性質,應該都要被量化和有關的暴露途徑(吸入、攝入、皮膚接觸)。
  2. 奈米塑膠微粒的生物動力學:顆粒的大小分布、形狀、表面積、化學成分、集結的狀態和表面的化學與帶電特性。
  3. 奈米塑膠微粒的攝入研究:最重要的是提高「劑量和不良影響」之間有關數據的證據品質,因為在體外和體內實驗的「攝入」過程中,物理化學特性和劑量都可能發生變化。
  4. 攝入的方式:詳細說明在體內或體外實驗,顆粒進入的過程,如:到達的部位是氣管內或僅位於鼻腔、使用的溶劑、運送的媒介(載體)或霧化顆粒的方式、樣本體積和細胞表面。
  5. 暴露時間的長短:每次觀察的持續時間與粒子的特性。
  6. 對照用的控制組:研究有必要透過比對陽性對照組(positive control)與陰性對照組(negative control),去推估與證明塑膠微粒在同樣適當的評估基準下可能的不良影響,如:結晶型的二氧化矽(Crystalline Silica)作為陽性對照、使用的溶劑或運送媒介(solvent or vehicle)作為陰性對照。

五、毒理學效應

WHO在本章總結,過去十年累積了一些研究,讓我們對暴露於各種天然和合成顆粒的毒性和對人類健康影響有更多科學認識,包含已經研究吸入、攝食的負面影響、評估了某些類別的奈米塑膠微粒、個案報告中有提到一些肺功能下降、肺部疾病與肺癌的情況。但是WHO強調,這些研究有很大的限制,例如規模不夠大、納入考量的影響因子不足,以及因為有研究發現暴露塑膠微粒與負面的健康影響之間沒有顯著關聯,而有研究之間的數據矛盾。再加上特定職業的人暴露於塑膠微粒不能代表一般人群暴露的濃度、環境,所以必須謹慎推論。

此份WHO報告引用了三篇分別來自《整體環境科學》《環境科學與健康》《國際環境》期刊的研究提到,雖然吸入或攝入特定類型且高濃度的奈米塑膠微粒會引起一些生物化學反應,但這會視顆粒的大小、形狀等物理特性,以及溶解度、表面化學、組成等化學特性而定。WHO提醒,若要將這些結果推論到一般人群暴露的一般材質奈米塑膠微粒、不同材質混和物,需要謹慎行事。

WHO引用2022年《微塑膠和奈米塑膠期刊》的一篇評估報告,根據各種品質精確度和控制標準(QA / QC),評估了吸入和攝入暴露塑膠顆粒的體內和體外研究,發現大多數研究沒有提供測試顆粒的足夠資訊,沒有充分的描述研究中的顆粒,就沒辦法在不同研究之間比較和重複驗證。例如,研究看到的負面影響可能不是因為測試的顆粒本身,而是因為化學污染物或內毒素,至於何者重要,可能因塑膠供應商而異。WHO建議,應該提供一系列在理想情況下,代表一般人群接觸的奈米塑膠微粒來研究。

WHO結論,目前暴露奈米塑膠微粒還有許多不確定的資訊,需要數據來定性和量化奈米塑膠微粒在空氣、飲用水、食品與飲料中的特性。WHO認為還不確定現有的幾個推論細胞實驗到人體的計算模型(QIVIVE和PBPK),是否適合用在評估塑膠微粒對人體和動物體的影響,應該要評估這些新工具是否合適。

WHO強調,飲食中暴露到塑膠微粒的確引起一些對這些微粒最終跑到何處的擔憂,但目前的研究難以得出明確結論。WHO認為生物體外和體內的研究,雖然觀察到一致的一些生物化學反應,但還不知道究竟是顆粒太多超出細胞負荷而直接傷害細胞組織的物理效應,還是間接效應,例如溶出化學污染物或間接造成免疫反應,都還需要更多的研究。

本章關鍵資訊:

  • 為了確定奈米塑膠微粒的危害性,需要吸入或飲食後的毒理學數據,但目前這部分僅限於聚苯乙烯顆粒的研究。還需要和顆粒直徑、形狀、聚合物的組成和其他與環境中奈米塑膠微粒相關因素的資訊。
  • 目前奈米塑膠微粒的危害性有限,表示它們負面的影響可能是藉由其他已經被研究過的固體、非水溶性材質的作用。
  • 現有的數據尚不足以確定暴露在奈米塑膠微粒中,是否與任何直接或間接的病理特徵有關,因為目前已發表的研究沒有充分考慮好品質精確度和控制(quality assurance/quality control)。

本章節中,WHO引用2022年《微塑膠和奈米塑膠期刊》的一篇評估報告,共評估109篇研究,包含體內、體外研究、其中最多研究(67%)有測試大鼠或小鼠的體內聚苯乙烯(polystyrene)、80%體外聚苯乙烯,其中有57%使用了小於1μm的塑膠微粒。研究中測試的第二常見塑膠顆粒是聚乙烯(PVC),體內研究就佔了14%,體外研究就佔了12.5%。

WHO提到,目前這些研究普遍都是觀察粒徑大小均一(Monodisperse)的塑膠顆粒,可能可幫助我們理解特定聚合物顆粒的毒理學機制,但是和環境中人類實際暴露在不同大小、形狀、聚合物組成、含不同顆粒材質混合物的情況有差別,很難將暴露於粒徑大小均一的顆粒濃度增加的結果,推論到人類一般環境。

體內實驗的研究:

並不是所有的研究都是設計成適合定量評估對人體健康的風險,WHO指出,《微塑膠和奈米塑膠期刊》報告中對每篇研究的評分,不應被視為批判,而是在引領和有助於改善未來研究的實驗設計。WHO指出,相關研究應提供能夠代表人類在環境中攝入奈米塑膠微粒的標準參考,但這只有在更好的確認人類的代表食品和飲料中的奈米塑膠微粒特性,才有可能,並且需要驗證實際攝入塑膠微粒劑量的方法。

實驗設計:

WHO提到,目前大多數研究的實驗設計只有測試了一種材質,也就是聚苯乙烯(PS)。而且不清楚研究觀察到的效果是因為粒子本身還是其他因素,例如化學或內毒素污染物。WHO提醒,也有可能因為影響結果的其他因素不是每次都有證據可循,所以很難歸咎看到的研究結果是因為暴露於測試的塑膠微粒。

WHO特別在報告中的表格七(Table 7),提出了對研究人員研究塑膠微粒與健康影響時,所購買和飼養實驗動物的建議。WHO強烈建議,塑膠微粒與健康效應的研究要有力,要能透明的說明照養實驗動物的細節,也應該要使用國際認可標準的吸入、攝入塑膠微粒的測試方法,例如經濟合作暨發展組織(OECD)的測試指南

與生殖有關的研究

WHO綜整研究後指出,許多研究都是用飲用水做實驗,但極少研究提供和飲用水中奈米塑膠微粒分布均勻與否的充足資訊。例如,有一篇研究的控制組是喝生理食鹽水,實驗組的老鼠卻是灌食另一種含有塑膠顆粒的培養液,也沒有解釋這樣做的原因。此外,WHO指出沒有任何一篇研究有說明給老鼠攝食奈米塑膠微粒的時間,應該要詳細測量老鼠的生理數值例如體重、飲食與飲水量、抽血檢查以避免賀爾蒙的影響,且麻醉劑種類也會影響生物化學的數值。

WHO強烈建議,與塑膠微粒影響生殖的相關研究,必須遵循OECD測試指南中三個分類:

(1)適用於一般大鼠的生育力、一般生殖能力的研究。

(2)適用於大鼠和兔子的胚胎、胎兒毒性、研究生理上發展缺陷的畸形學研究。

(3)適用於大鼠懷孕最後三個月、哺乳期間活性藥物成分的影響、產前與產後發育的研究。

體外實驗研究:

WHO表示,體外的塑膠微粒效應研究,大多是用單一細胞做實驗,和體內實驗看的不同,體外做的實驗不會有在體內觀察到的毒性作用,例如訊號分子、癌細胞遷移、血管腔室的變化、組織損傷和纖維化。WHO指出,為了釐清顆粒的毒理學作用機制,有必要綜合體外和體內的數據。

WHO強調,雖然每篇研究都有提出一些奈米塑膠微粒可能潛在的毒性,但是研究使用了不切實際的高濃度,也主要都是測試聚苯乙烯這個材質,還不足以代表我們暴露於環境中的塑膠材質,也不足以作為風險評估。和體內研究一樣,體外研究也沒有充分描述研究中測試的顆粒特性。

Scott Coffin等人以及Todd Gouin等人在《微塑膠和奈米塑膠期刊》發表的兩篇評估報告中,評估品質較好的是韓國延世大學 (Yonsei University)在《整體環境科學期刊》的研究。該研究發現聚乙烯顆粒的形狀不同對細胞毒性影響不同,表面結構粗糙、不規則形狀的顆粒對細胞的影響包括釋放出促發炎細胞激素和溶血,而球形的聚乙烯顆粒在測試濃度下則沒有嚴重的細胞毒性。

奈米塑膠微粒作為化學物的暴露途徑:

WHO指出,目前已確定若在體內和體外的研究中觀察到負面健康影響,其中一個原因是奈米塑膠微粒溶出化學物質,所以如果不測量化學污染物的濃度,就很難確定造成負面影響的是微粒本身還是化學物質。而在大多數研究中測試的顆粒都是原始、未加工的聚苯乙烯,可能會溶出殘留物或各種化學添加劑,高濃度下可能會引起發炎和氧化壓力等不好的影響。

WHO提醒,若暴露於塑膠顆粒的量低於規定的範圍(MOE),或者溶出的化學物質與其他來源的化學物質相比可以忽略不計或是很輕微,表示塑膠相關的化學物質不一定會在飲水或食物中造成毒性風險,所以定量奈米塑膠微粒和相關化學物質,對風險評估很重要,在缺乏這些資料之下必須很保守的估計風險。

六、奈米塑膠微粒作為病菌傳播途徑

WHO在本章總結,目前我們對塑膠微粒相關生物膜的負面影響所知太少,現有的研究沒有提供證據證明接觸到這種生物膜對人類健康有風險,加上塑膠微粒只占環境中會形成生物膜的媒介中一小部分,應該要進一步研究塑膠微粒相關生物膜上有抗藥性基因的可能性,以及塑膠微粒是不是傳播病原體的媒介。

本章關鍵資訊:

  • 目前尚不清楚塑膠微粒相關的微生物,包括病原體的組成多樣性,是否不同於其他種類的顆粒組成。
  • 應該要研究生物體暴露在塑膠微粒相關的微生物之下,是否確定會造成感染?透過什麼途徑感染?以及人類是否也會暴露在塑膠微粒相關病原體中。

水中的生物膜:

生物膜可以保護有機微生物遭受外部壓力例如紫外線的影響,大部分生物膜中的有機微生物不是病原體,但它們可能會帶著只有感染宿主之後才會繁殖的病原體。

WHO在2019年曾針對飲用水的一篇報告,討論了與生物膜有關的危害與潛在風險,生物膜可能會附著在塑膠微粒上,生物膜中的病原體在上面繁殖而進入飲用水和水源。WHO提醒,雖然有少數研究發現塑膠微粒可能會作為病原體長距離移動的載體而增加有抗藥性病菌傳播的機會,但與塑膠微粒相關生物膜的重要性可能可以忽略不計,因為在飲用水和飲用水分配系統中其他種類顆粒的表面積更大,可以吸引比塑膠微粒更多的生物膜去附著,而且處理飲用水的過程就會去除大多數的塑膠顆粒、消毒大多數病原體。

WHO引用一篇使用基因定序方法的研究,該研究比較塑膠微粒相關的生物膜,以及河水中的岩石與植物葉片上的微生物,發現塑膠微粒上的微生物群組成不同,有抗藥性基因的模式也不一樣。WHO表示,這個發現顯示出進一步研究塑膠微粒有關的抗藥性產生原因是很重要的。接著WHO引用一篇分析波羅的海沿岸顆粒的研究,指出引起微生物組成不同的原因可能是養分是否容易取得等與環境相關的因素,而不是顆粒的本身。另也有統合分析 (Meta-analysis)的一篇研究分析海洋環境的塑膠微粒和天然顆粒,就發現兩者的潛在人類病原體的豐富度沒有差異。

WHO總結,目前還不知道海洋中塑膠微粒上的微生物群落,和水中其他正常存在的自然顆粒上繁殖的微生物是否有差異。儘管有些在北大西洋環流法國布列斯特灣北海、波羅的海採樣的塑膠微粒研究發現,可能聚集了一些會伺機性感染生物的病原體,特別是弧菌,但其他地方採樣的三篇研究則沒有觀察到與塑膠相關的病原體聚集。而且弧菌可以在其他塑膠以外的材質上形成生物膜,例如天然材料、玻璃與木材,弧菌在木材的顆粒上更多。

食物的生物膜:

WHO指出,目前尚不清楚接觸與塑膠微粒相關的病原體是否確定會感染水生生物,如果會,又是通過什麼途徑感染?目前也還不知道人類是否會藉由食用受污染的海鮮而接觸病原體。 而且,有研究比較天然材質(幾丁質,常見海洋節肢動物的外殼)的顆粒與塑膠微粒,發現在通過一種海洋貽貝Mytilis edulis(紫殼菜蛤)的腸道後,沒有改變貽貝腸道微生物的組成。因為海洋中自然存在的顆粒比塑膠微粒更多,所以WHO報告寫道,這表示還未知暴露在塑膠微粒生物膜的感染風險,是否比暴露在天然存在的微粒有關生物膜的感染風險更高。

WHO認為,雖然還缺乏接觸塑膠微粒導致潛在感染的研究,但是目前多國的食品安全法規和風險管理策略 可以降低接觸食品中病原體的風險,因為海鮮經過烹飪會去除病原體的活性,也包括和塑膠微粒相關的病原體活性。

七、報告總結與塑膠微粒研究方向

WHO總結整份報告,現有的空氣、食物和飲料中奈米塑膠微粒濃度研究,僅針對少數不同地區、少數幾個食品類別,而這些食品類別不一定是人類的主要飲食,暴露於可吸入顆粒相關的定量數據也還有限。WHO表示,雖然本次報告的其中一個目標是評估塑膠微粒對人類健康的風險,但眾所周知這些研究的分析有許多限制,現有數據不足以定量評估人類接觸的量,目前證據不足以確定塑膠微粒對人類健康的風險。

WHO提醒,這並不代表接觸奈米塑膠微粒就是安全的,應該要做的是善用目前公眾和塑膠相關利害關係人廣泛認為「塑膠不屬於環境」的壓倒性共識,除了要求更完善的塑膠管理措施與廢物處理,以及減少塑膠使用的策略外,還應鼓勵材料科學領域的創新,特別是減緩商業使用的塑膠產品會大量降解塑膠微粒的技術。

WHO強調,此份報告提出的建議是使決策者促進公眾理解科學、減少在風險評估時遇到的障礙,更認識奈米塑膠微粒的來源、暴露的環境和影響,以助確認減塑策略的優先順序。

WHO補充,需要研究吸入性的塑膠微粒,其顆粒的物理和化學性質,例如大小、形狀和密度甚至帶電荷的特性,因為這些特性會影響它們可能在大氣中沉積以及可能在肺泡沉積的情形。在職業流行病學上已經有較充分的證據說明,長期在塑膠有關工廠工作的人,暴露於奈米塑膠微粒如PVC粉塵、尼龍的植絨的健康影響,所以WHO強烈建議,應該要減輕急性和慢性暴露在高濃度塑膠微粒的情形。

WHO於報告第四章已提到,體內和體外的實驗研究顯示高濃度的塑膠微粒會引發實驗鼠負面的反應,但尚不清楚哪些是確定會最重要且會影響的塑膠微粒特性。若觀察到的效應不是因為顆粒的特性,而是高濃度對細胞或生物體造成的物理性壓力,排除高濃度塑膠微粒後,對健康的影響有可能是可逆(可恢復)的。現有數據無法得出吸入或攝入奈米塑膠微粒對人類健康風險的確切結論。

第五、六章WHO提及,現有的數據還不足以斷定奈米塑膠微粒中若溶出與塑膠相關化學物質,是否會造成人類健康的風險。因為衛生不良或食品處理不當而接觸到食品和飲料中的病原體、其他有害微生物,已經是眾所周知的危險,所以WHO認為,盡量減少和保護人類不要接觸到食品和飲料中病原體的預防措施,也可以防止奈米塑膠微粒攜帶病原體的污染。

WHO強調,因為減少暴露是此篇報告中所述任何潛在風險的關鍵,所以建議風險管理策略中應該要考慮納入「減少暴露塑膠微粒」。

哪些選項可減少塑膠微粒暴露

WHO表示,塑膠微粒的來源眾多且無所不在,空氣、水、食物和飲料中塑膠微粒的數量和成分等數據都有限,所以還無法得知最重要暴露於奈米塑膠微粒的來源。目前已知廢棄塑膠會降解成塑膠微粒,所以重要的是發展出更好的管理、良善使用塑膠的策略,以盡可能減少奈米塑膠微粒。

WHO引用1993年《里約宣言》表示,有嚴重或不可逆轉危害的威脅存在時,不應用缺乏充分的科學確定性為理由,而延遲採取符合成本效益、防止全球環境惡化的措施。WHO提出四項防止塑膠進入環境中的建議:

(1)提高回收塑膠的經濟效益和品質。

(2)嚴格禁止塑膠垃圾和亂丟塑膠垃圾。

(3)推動創新和投資可以永續製造和解決循環使用問題的實際作為。

(4)參與國際倡議,盡量減少和去除塑膠廢棄物。

WHO綜整出為了理解塑膠微粒科學證據,需要的基本研究要求:

  • 研究的標準方法:需要有品質保證、有力的研究方法來分析和採樣空氣、水、食品和飲料中的奈米塑膠微粒,也需要有適合代表環境中奈米塑膠微粒的參考標準。
  • 研究顆粒的特徵:需要有品質保證的環境監測研究,以了解奈米塑膠微粒在環境中的大小、形狀和分布狀況,來評估人類暴露於塑膠微粒的健康影響,提供測試環境中塑膠微粒毒性的參考標準。
  • 奈米塑膠微粒的來源:知道塑膠微粒無所不在,但是無法確認來源,可能包含道路和輪胎磨損、紡織品、塑膠降解或破碎產生的顆粒,但也不知道哪一種是主要來源,這會影響是否要用不同的策略、不同優先順序來減少接觸塑膠微粒。
  • 吸入和攝入的奈米塑膠微粒以及後續:目前的資訊僅來自少數、有限種類的塑膠聚合物相關研究,需要更多吸入、體內分布、排除奈米塑膠微粒的研究,應該要研究食物中被攝入的顆粒於體內是否被吸收、排除的影響。
  • 毒理學研究:需要適合評估健康風險、有品質保證的實驗,而且要能足夠代表人類最常接觸的奈米塑膠微粒種類和接觸情況。

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