《Journal of Hazardous Materials Advances》：Plastics and persistent chemical contaminants in food waste: challenges for the circular economy
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本文综述了食品废弃物在循环经济框架下资源化利用所面临的关键挑战：塑料和持久性化学污染物（如PFAS、BFRs、邻苯二甲酸酯）的普遍存在。文章系统梳理了这些污染物在食品废弃物中的来源、浓度水平、在各类资源化工艺（如堆肥、厌氧消化、昆虫转化）中的归趋与风险，并指出现有数据空白、分析方法不统一及监管滞后是当前主要瓶颈。最后，作者呼吁发展快速筛查技术、完善风险评价体系并加强源头管控，以确保食品废弃物资源化产品的安全性与可持续性。
引言
全球食品废弃物年产量超过10亿吨，约占全球温室气体排放量的8-10%，凸显了将其在循环经济中转化为资源的紧迫性。然而，食品废弃物中普遍存在的塑料和持久性化学污染物，如溴化阻燃剂（BFRs）、全氟和多氟烷基物质（PFAS）和邻苯二甲酸酯，因其抗降解性、环境普遍性以及在包装和接触材料中的使用，对资源化产品的安全性和可持续性构成了重大环境和人类健康风险。有效利用食品废弃物的前提是深入了解污染源并实施管理，以降低增值产品的相关风险。
循环经济中的食品废弃物资源化
循环经济旨在通过将副产品作为资源来减少浪费。食品废弃物资源化可分为消费前（食品损失）和消费后（食品浪费）两类。消费前废弃物通常更均质，适合通过生物精炼等方法进行单一产品资源化。而消费后废弃物物流通常被包装和其他非食品材料污染，更为复杂，处理难度大。塑料污染是一个显著障碍，例如有调查发现苏格兰的堆肥运营商因塑料污染严重而拒绝接收废弃物。即使通过机械脱包装去除大块塑料，产生的微塑料和纳米塑料也更难分离，并可能携带添加剂化学物质进入资源化产品（如堆肥、动物饲料）。替代方法，如基于昆虫的资源回收（如黑水虻幼虫），可以转化食品废弃物，但运营规模和管理投入要求高。无论采用何种资源化方法，确保食品废弃物物流的质量和安全至关重要。
塑料和持久性化学污染物作为新型实体的监管展望
持久性化学污染物的问题自20世纪60年代就已引起全球关注，但监管和修复努力在很大程度上仍是反应性的。在行星边界框架中，“新型实体”（包括塑料和POPs）已被认为超出了安全限度。尽管有《斯德哥尔摩公约》和《巴塞尔公约》等国际监管努力，但法规往往滞后于新兴化学品的出现。国家层面的监管机构（如ECHA、USEPA）已制定管理框架，但当前废弃物管理实践常常忽视持久性化学污染物在农业环境和产品中的长期积累。协调一致的塑料和持久性化学污染物法规和管理工具对于循环经济的繁荣至关重要。
食品废弃物中的塑料和持久性化学污染物
食品废弃物是一个复杂多变的物流，主要包含废弃食品，但也含有食品接触材料、包装（如塑料、纸张）以及其他混杂污染物。因此，食品废弃物不仅含有剩余食物，还含有来自这些材料的物理和化学污染物。
食品废弃物中的塑料
塑料是食品废弃物中的主要污染物。其污染水平差异很大，报告范围从0.025–5.6% (w/w) 到20–300,000 颗粒/千克不等。这种差异部分归因于分析方法不一致（如质量分数与颗粒计数）。食品废弃物处理过程本身也可能产生微塑料。改善源头分类可以减少污染，但需要更强的公众指导和基础设施支持。塑料污染物的多样性体现在聚合物类型（如PE、PP、PVC）、形态（碎片、纤维等）、尺寸（从宏观到纳米）以及数千种添加剂的使用上。聚乙烯（PE）是研究最多的聚合物。值得注意的是，土壤中的塑料污染可能比海洋环境高4-23倍。食品接触材料中使用的化学物质（数据库中有超过12,000种）会迁移到食品中，进而进入食品废弃物。
塑料与持久性化学物质——关联
塑料本身不仅是污染物，还是化学添加剂的载体。塑料工业使用了超过13,000种化学添加剂，其中许多缺乏充分的风险评估。这些添加剂（如增塑剂、阻燃剂）可以从塑料中浸出到环境中。塑料还能吸附其他污染物（如BFRs），通过“特洛伊木马效应”增加暴露风险。理解这种相互关联的污染对于全面风险评估至关重要。
全氟和多氟烷基物质（PFAS）
PFAS是一类人造、持久且具有流动性的表面活性剂。最著名的PFOS和PFOA已被列为《斯德哥尔摩公约》POPs。食品废弃物中的PFAS污染浓度差异很大，从未被检测到高达676 μg/kg。分析方法（如是否使用TOP前体氧化 assay）显著影响检测结果。许多PFAS化合物仍未被监管，替换化合物（如GenX）的使用正在增加。PFAS可以从食品包装材料中迁移出来，特别是在废弃物管理场景下。
邻苯二甲酸酯
邻苯二甲酸酯是一组主要用于PVC的增塑剂，年产量巨大。它们是已知的内分泌干扰物。尽管受到监管，但由于在包装和食品加工中的历史及当前使用，它们仍然存在于食品和食品废弃物中。关于食品废弃物中邻苯二甲酸酯浓度的具体数据非常有限，但根据其在食品中的浓度推断，消费后食品废弃物可能含有mg/kg水平的邻苯二甲酸酯。在堆肥条件下，邻苯二甲酸酯可以生物降解，但需要监测中间分解产物。
溴化阻燃剂（BFRs）
BFRs用于减少各种材料的可燃性。多溴二苯醚（PBDEs）等已被列为POPs。其他BFRs，如六溴环十二烷（HBCDD）和四溴双酚A（TBBPA），也受到关注。BFRs是疏水和亲脂性的，导致它们在土壤和沉积物中积累，并出现在食品中。在含有食品废弃物的堆肥和消化物中已检测到BFRs，通常低于产品监管阈值，但缺乏针对食品废弃物的具体数据。EFSA最近的重新评估指出，膳食暴露于PBDEs在欧洲仍然是一个健康问题。从监管不足的遗留产品和当前使用的替换BFRs输入到废弃物物流中的情况仍在继续。
降解与副产物
塑料和持久性化学物质的降解副产物和代谢物可能需要进一步研究，因为它们可能保留甚至超过其母体化合物的毒性。例如，PBDEs可以顺序脱溴，产生生物利用度可能更高、毒性更强的低溴代同系物。PFAS前体化合物可以降解为更稳定的终端产品。当前的废弃物资源化技术通常不能完全分解这些化合物。因此，非靶向筛查方法（如高分辨质谱HRMS）对于了解这些污染物的归趋和转化越来越重要。将HRMS数据与毒性信息相结合，可以优先处理有害物质以进行后续风险评估。
资源化影响
污染物的存在影响了各种食品废弃物资源化途径的安全性和效率。
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食品和饲料：污染物（如PFAS、BFRs）可以转移到动物产品中。
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堆肥：污染物（如PFAS、微塑料）可以留在堆肥产品中，并在土地施用时影响土壤。
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生物精炼：污染物可能进入高价值产品（如生物油、化妆品），带来潜在暴露风险。
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昆虫生物转化：虽然昆虫可能排出某些污染物，但污染物（如微塑料）可能集中在昆虫粪便（frass）中。
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厌氧消化：微塑料和BFRs等污染物可能抑制微生物过程，降低甲烷产量。
这些发现表明，污染风险跨越不同的资源化途径，影响增值产品的安全性和转化过程的效率。
解决方案
管理工具
需要开发管理工具来监测食品废弃物及其资源化产品中的污染水平。传统的实验室分析方法不适用于大规模实时筛查。有前景的技术包括计算机视觉分选、光谱学（如NIR、MIR）和传感器技术。将这些工具与人工智能和数字监控平台集成，可以实现实时污染监测和数据驱动的风险管理。
减少塑料污染
最终目标是“关紧水龙头”，减少进入有机废弃物物流的塑料。这包括减少对塑料制品的依赖，改进处置和回收实践，以及开发可持续的塑料替代材料。
管理污染物
需要对持久性有机污染物进行全面的风险评估，并将责任归于这些工业物质的生产者。提高污染透明度以及化学品在食品接触材料中的信息，将有助于减轻风险。限制持久性化合物（如塑料和相关添加剂）用于必不可少且无更安全替代品的用途的“必需用途”原则，是减少有问题化学品流入食品废弃物物流的重要政策考量。
未来研究方向
未来的研究重点应包括：填补食品废弃物中污染物的数据空白；开发适用于不同风险场景的快速、低成本筛查工具；研究污染物在资源化过程中的迁移和转化；了解污染物从改良土壤进入食物链的情况；以及将监测数据与毒理学结果联系起来，以制定基于证据的风险评估。将研究转化为协调的监管框架也至关重要。
结论
塑料和持久性化学污染物对食品废弃物在循环经济中的安全资源化构成了重大挑战。解决这些污染问题需要强有力的政策、技术创新和协调的监测系统。通过减少食品系统中的塑料、开发更安全的包装、进行有针对性的研究以及实施有效的管理策略，可以降低风险，提高资源回收率，确保循环食品废弃物经济的可行性和安全性。这需要政策、研究和行业之间的协调努力。
