从可重复填充和使用的瓶子中饮水，其可持续性和安全性如何？基于生命周期评估（LCA）和水质微生物学特性的分析

《Environmental Research》：How sustainable and safe is drinking from refill-and-reuse bottles? An analysis based on life-cycle assessment (LCA) and microbiological quality of water.

水体再生瓶的环保性能及微生物污染研究——基于生命周期评估和微生物检测

　　随着全球对塑料污染问题的关注日益增加，人们越来越倾向于选择更加环保的包装材料以减少塑料废弃物的产生。这种趋势对饮用水行业产生了显著影响，促使研究者评估不同材料制成的可重复使用瓶与一次性塑料瓶在环境影响方面的差异。本研究采用生命周期评估（LCA）方法，分析了1000毫升可重复使用瓶（包括铝制、玻璃、高密度聚乙烯（HDPE）和不锈钢）在一年使用周期内的环境影响，与500毫升聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶进行了比较。此外，还测量了在5天内水瓶中微生物污染的变化情况，以评估不同清洁方式对水质安全的影响。

在仅考虑生产阶段时，PET瓶的环境影响最低（GWP=0.0925±0.0002 kg CO? eq.），相比之下，其他材料制成的瓶的环境影响则显著更高，例如HDPE瓶的GWP为0.2831 kg CO? eq.，而铝制瓶的GWP高达13.1035 kg CO? eq.。然而，当以“一年使用”为功能单位进行分析时，可重复使用瓶的生产影响变得可以忽略不计，而一次性PET瓶的环境影响却大幅增加，达到GWP=67.54±0.14 kg CO? eq.。这表明，可重复使用瓶的环境优势主要体现在其长期使用所带来的资源节约上。然而，这些可重复使用瓶的环境影响在很大程度上取决于其清洁方式，特别是洗瓶过程的能耗和水资源使用情况。

研究中考虑了四种洗瓶场景：无清洗、每日手动清洗（使用热水和肥皂）、低能效洗碗机清洗以及高能效洗碗机清洗。结果显示，使用洗碗机清洗的瓶子在减少环境影响方面表现出明显优势，尤其是在采用高能效洗碗机时，环境影响降低到接近无清洗的水平。此外，洗碗机清洗还能显著减少微生物污染，达到约90%的去除率，而手动清洗的效果则有限。这些发现强调了在选择可重复使用瓶时，洗瓶方法的重要性，因为不当的清洗不仅会增加环境负担，还可能对使用者的健康构成威胁。

水瓶中的微生物污染主要来源于日常使用过程中接触到的细菌和微生物，尤其是通过口腔与瓶口的接触。这些微生物会在瓶内存活并繁殖，特别是在瓶内残留水分和食物残渣的情况下。因此，即使在日常使用中，瓶内的微生物污染也会随着时间的推移而逐渐增加。研究发现，即使在进行清洗的情况下，不同材料制成的瓶子在微生物污染水平上也存在差异。铝瓶和HDPE瓶的污染水平显著高于玻璃和不锈钢瓶，这可能与这些材料表面的粗糙度有关。粗糙的表面更容易吸附微生物，从而促进其生长和形成生物膜。

尽管可重复使用瓶在减少资源消耗和环境污染方面具有明显优势，但其实际使用中仍需考虑清洁频率和方式。如果使用者不进行清洗，瓶内的微生物污染将在短时间内迅速增加，可能导致健康风险。因此，研究建议消费者应遵循定期清洗和彻底干燥的清洁程序，以确保水瓶的卫生安全。然而，洗碗机的普及程度和可用性在不同地区存在差异，这可能会影响消费者选择最合适的清洁方式。

本研究还探讨了使用回收材料生产可重复使用瓶和一次性瓶的环境影响。结果显示，使用回收材料可以显著降低各种环境影响指标，包括全球变暖潜力（GWP）、酸化潜力（AP）和富营养化潜力（EP）等。这种回收利用不仅有助于减少对新资源的需求，还能降低整体的环境负担。然而，回收材料的使用仍然受到地区资源可用性和技术条件的限制，因此在推广可重复使用瓶的可持续性时，需要综合考虑这些因素。

此外，研究指出，虽然可重复使用瓶在环境可持续性方面优于一次性瓶，但其健康风险同样不容忽视。微生物污染可能通过水瓶传播，导致包括胃肠道疾病在内的健康问题。因此，除了关注环境影响外，还应重视水瓶的微生物安全性，尤其是在没有有效清洁手段的地区。这需要进一步的研究和教育，以提高公众对水瓶清洁重要性的认识，并制定相应的标准和指南。

综上所述，本研究揭示了可重复使用瓶在减少塑料污染和资源消耗方面的潜力，同时也指出了其在使用过程中可能带来的健康风险。为了实现真正的可持续性，消费者需要采取适当的清洁措施，同时政策制定者和企业应推动更环保的材料使用和更高效的清洁技术。此外，进一步的研究应关注不同地区水瓶使用习惯的差异，以及如何通过技术创新和政策支持，提高可重复使用瓶的环保性和安全性。