国外曾有过一项“火出圈”的投票:你认为中国人“最中国”的行为是什么?
毫不意外的是,“drink warm boiled water(喝温开水)”以400多次的点赞,被顶上了热评top。
图源:quora欧洲杯足彩官网截图
爱喝开水,仿佛成为了中国人特有标志——感冒头痛生理期,多喝热水总能行。一天八杯白开水,喝不够水真要命。热水以其“有病治病,无病强身”的特有功效,稳居最便宜的保健品之首,甚至比秋裤还要无所不能。
对于饮用直饮水或爱喝冰水的西方国家民众来说,中国人爱喝开水的生活习惯确实令人费解,但殊不知这是一种“神秘的东方智慧”!
近日,来自广州医科大学和暨南大学联合开展的研究揭示了“喝温开水”的重大健康意义——煮沸硬水能有效去除至少80%的纳米塑料/微塑料(nmps),堪称最为简单且无害的“净化”自来水方式, 从而减少人类通过饮水所致的nmps摄入量。
https://doi.org/10.1021/acs.estlett.4c00081
nmps是什么?如何清除水中nmps?
对于nmps,相信读者并不陌生。随着塑料品的消费量逐年增加,塑料污染已然成为全球面临的最紧迫的环境威胁之一。而这些塑料制品释放出的塑料碎片,又会在物理、化学和生物的进一步降解后分解成为“更微小但更严重”的威胁,即「微塑料」或「纳米塑料」。
微塑料(microplastic,mp),是指直径在1μm至5mm之间的塑料碎片和颗粒,在塑料制品使用过程中释放,特别是食物用途的塑料制品。事实上,越来越多的实验表明,塑料聚合物的碎裂并未止步于“微米级”,而是进一步形成了纳米塑料,数量上更是比预期高出了好几个量级。
纳米塑料(nanoplastics,np),则是目前已知最小的微塑料,尺寸在1μm以下。与微塑料相比,纳米塑料更易进入人体,其体积小到可以穿过生物屏障(比如细胞膜)并进入生物系统,包括血液、淋巴系统,甚至全身。
按照重量计算的话,每人每年会吃掉5万个nmps微粒;具像化来说,大约每周能吃掉5g微塑料,相当于一张银行卡的重量!而世界自然基金会分析nmps来源后发现,人类摄入的最主要来源竟是“饮水”(包括自来水和瓶装水)。
图源:世界自然基金会
《no plastic in nature: assessing plastic ingestion from nature to people》
但事实上,传统的集中式水处理厂去除nmps的能力非常有限。先前研究对来自全球14个国家的159份自来水样本进行了分析,其中129份含有nmps,检出比例高达81.1%;具体来说,聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)是最主要的聚合物类型。
nmps的健康危害不言而喻,亟需开发简单而便宜的家用处理工艺来去除饮用水中的nmps。因此,研究者想到了最生活化的方法——烧开自来水。
实验流程
煮沸过程使得nmps沉淀率最高达90%
研究者从中国广州收集到了自来水,将其与荧光ps、氯化钙和碳酸氢钠溶液以及电阻率为18mω-cm的去离子水相混合和处理,紧接着模拟了含有nps(1μm和0.1μm)和mps(100-150μm)的自来水沸腾过程,以评估水温、水硬度、np浓度和性质对nps和水沉积物共沉淀的影响。
在加热自来水的过程中,随着温度的升高(从25到90°c),上清液中np的去除率从最初的2±0.15%逐渐增加到28±2.6%,而水煮沸时(100°c)该数值急剧升至84±1.1%。
与此同时,np浓度从每μl的30±4.0粒子降低至4.8±2.6,即np从上清液中转移到了沉淀物里。
水温升高加速了沉淀物的形成,使得沉淀物中np浓度逐渐增加;当水温升至100°c时,沉淀物中的np浓度达到最高。也就是说,在水煮沸的过程中,nmps能够与水中的某些化合物共沉淀,最终成为水壶中的水垢沉淀;而加热和煮沸的过程,则将有助于自来水中更多的nps沉淀。
水煮沸过程中nps的沉淀
除了温度会影响nps沉淀之外,还有一个非常重要的影响因素——水的硬度。
不同地区的饮用水硬度差异很大,而这个因素也会影响沸腾过程去除np的效率。研究者发现,随着水的硬度增加,np沉淀效率也会随之增加。
举例来说,当水中caco3的浓度从80mg/l上升至180mg/l时,np的沉淀率从34%升高到84%;而当自来水中caco3升高到300mg/l时,沉淀效率甚至提高到了90%。
不过值得一提的是,煮沸软水依然是去除自来水中纳米/微塑料的良方。即便是软水(即caco3的浓度<60mg/l),沸腾过程也能够去除25%以上的np。
研究者解释道,除了与沉积物共沉淀之外,高温还能够增加nps的碰撞频率和附着性,从而使微粒不断聚集并逐渐增大,最终因较大的重力而沉降下去。
不同硬度下水中nps沉淀的情况
饮用开水后摄入的nmps将减少2-5倍
根据全球水质的不同以及用水习惯的差异,研究者估算了六大洲67个地区成人和儿童通过饮用开水和自来水所致的nmps摄入量。
结果显示,相比于每天饮用自来水,饮用开水摄入的nmps量比前者减少了2-5倍。
全球饮用开水和自来水的nmps摄入量
通常情况下,全球自来水中的np浓度低于1mg/l(约每升31±2.0微粒),且大多数nps在水煮沸后都能有效沉淀下来。因此,简单的煮沸过程就能极大地补充传统的水处理方法,从而有效去除自来水中的nps,可谓是减少全球人口接触nps的行之有效的方法。
然而,从全球角度看,大部分人还是习惯于喝自来水或者瓶装水,而喝开水仅仅是极少部分地区人口的地方传统,比如:中国、越南、印度尼西亚等亚洲国家。没想到,烧开水喝还真是好习惯,使该地区的人群在不知不觉中减少了nmps的摄入量呢!
因此,研究者推荐,有条件的情况下可以使用非塑料的电热水壶来烧开水,不仅耗能低,二氧化碳的排放量还比较小。同时,也可以安装一些过滤装置来辅助,但要注意保留部分水垢将有助于nmps的沉淀。
参考资料:
[1]zimin yu, jia-jia wang, liang-ying liu, zhanjun li, and eddy y. zeng. drinking boiled tap water reduces human intake of nanoplastics and microplastics.environmental science & technology letters article asap. doi: 10.1021/acs.estlett.4c00081
[2]https://d2ouvy59p0dg6k.cloudfront.net/downloads/plastic_ingestion_web_spreads.pdf
撰文 | swagpp
编辑 | swagpp
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