瓶装水中微塑料的定量分析与健康风险评估：基于Pyr-GC/MS技术的人体暴露量测算及肝毒性体外实验研究

为解决瓶装水(BW)中微塑料(MP)污染对人体健康的潜在威胁，研究人员采用热裂解气相色谱-Orbitrap质谱联用技术(Pyr-GC-Orbitrap-MS)对欧洲5国40个品牌BW中的9种塑料聚合物进行定量分析，发现HDPE（高密度聚乙烯）为主要污染物（0.146±0.131 μg/L），并通过HepG2细胞实验证实其浸出物无显著肝毒性。该研究首次建立BW中MP质量浓度与人体暴露量的直接关联，为食品安全风险评估提供新方法学支撑。

　　

塑料时代的隐形威胁：瓶装水中的微塑料污染与健康风险解密

当全球每年消费超过5000亿瓶瓶装水时，这些透明液体中潜藏着肉眼难辨的微塑料(MP)污染。联合国早在2010年就将饮用水列为基本人权，但塑料包装带来的"双刃剑"效应——在保障水源洁净的同时可能引入新的污染物，成为食品安全领域亟待解决的难题。现有研究对MP的检测方法存在争议，光谱技术只能计数颗粒数而无法定量质量浓度，且关于不同国家、不同材质（原生vs再生PET）瓶装水的污染差异缺乏系统比较。更关键的是，这些微小塑料碎片被人体摄入后是否引发健康风险，特别是对作为"解毒中枢"的肝脏的影响，仍存在巨大知识空白。

来自西班牙的研究团队在《Food Control》发表的最新研究，采用创新性的热裂解气相色谱-Orbitrap质谱联用技术(Pyr-GC-Orbitrap-MS)，对欧洲五国（西班牙、意大利、法国、葡萄牙、希腊）40个品牌瓶装水展开系统分析。研究人员不仅建立了可同时检测PET、HDPE、PVC等9种聚合物的高灵敏度方法（方法定量限MQL低至0.007 μg/L），还通过人体暴露量估算和肝细胞毒性实验，首次构建了从污染检测到健康风险评估的完整研究链条。

关键技术方法
研究团队开发了基于1.4 μm尼龙膜过滤-玻璃纤维膜转移的前处理方法，结合600°C单次裂解的Pyr-GC-Orbitrap-MS分析策略，以氘代聚苯乙烯(d₅
-PS)为内标进行定量。针对40个BW样本（每份5L）中的MP，先通过体视显微镜进行形态学表征（分辨率2 μm），再转移至热裂解杯进行化学分析。人体暴露评估采用每日摄入2L水、体重70 kg的模型计算EDI。肝毒性测试选用HepG2细胞系，通过刃天青（细胞活力）和DCFDA（ROS生成）实验，评估不同粒径（43-1000 μm）HDPE标准球浸出物的生物效应。

研究结果

3.1 瓶装水中MP的形态学特征
显微镜观察显示MP浓度存在显著地域差异：葡萄牙样本最高（32.6±16颗粒/L），希腊最低（1.4±0.5颗粒/L）。碎片占主导（26/40样本），最大直径达329±229 μm（法国样本），纤维长度最长达1924±1721 μm（葡萄牙样本）。值得注意的是，与瓶盖同色的蓝/白色颗粒罕见，暗示开盖动作并非主要污染来源。

3.2 Pyr-GC-Orbitrap-MS方法性能
该方法在5-40 μg范围内线性良好（R²

0.94），重现性RSD为12-30%。PET的检测灵敏度最低（MQL=0.251 μg/L），而PMMA和PS最高（0.007 μg/L）。回收率实验证实HDPE从尼龙膜到玻璃纤维膜的转移效率达95±3%，方法空白未检出目标聚合物。

3.3 瓶装水中的MP污染特征
31/40样本检出MP，HDPE占比93%（29/40），平均浓度0.146±0.131 μg/L，最高达0.439 μg/L（法国样本）；PS仅2个西班牙样本检出（0.016-0.043 μg/L）。与既往研究对比发现，本研究结果（质量浓度）与澳大利亚数据（0.21-0.46 μg/L）接近，但显著低于中国（仅1/4样本检出0.088 μg/L PET）。

3.4 人体暴露风险评估
计算显示成年人通过BW摄入HDPE的EDI均值为0.004 μg kg^-1
bw/d，最高暴露场景下为0.013 μg kg^-1
bw/d（法国样本），PS暴露量低两个数量级。与西班牙同类研究（0.01 μg kg^-1
bw/d）基本一致，但远低于基于颗粒数估算的印度数据（3.09 MP kg^-1
bw/d）。

3.5 体外肝毒性评估
HDPE浸出物（1 mg/mL）在两种溶剂（培养基/甲醇）中均未引发HepG2细胞活力下降或ROS升高（p>0.05）。即使最小粒径（43-53 μm）组——理论上比表面积最大、浸出风险最高——也未显示毒性，提示日常暴露剂量下HDPE的肝毒性风险较低。

结论与展望
这项研究通过创新分析方法揭示了瓶装水MP污染的三个关键事实：一是HDPE（可能源自瓶盖）是主要污染物，但国别间无显著差异；二是质量浓度检测相比传统颗粒计数更能准确反映暴露水平；三是现有暴露剂量下的HDPE未显示急性肝细胞毒性。研究建立的Pyr-GC-Orbitrap-MS方法为MP风险评估提供了新工具，而HepG2细胞实验结果则为BW安全性提供了初步保障。

然而，作者也指出局限：慢性暴露效应、其他器官靶向性、混合聚合物协同作用等仍需探索。特别是研究中使用的标准HDPE球与真实环境老化MP的物化性质差异，可能影响毒性评估的生态相关性。未来研究需要建立MP老化标准物质，并开展多器官芯片等复杂模型测试，才能全面揭示"塑料星球"时代的饮水安全真相。