如果你去过海滩，你可能会注意到风吹来的垃圾，比如空的薯片袋或塑料吸管。这些塑料通常会进入海洋，不仅影响海洋生物和环境，还威胁着食品安全和人类健康。
最终，许多塑料会分解成小尺寸的颗粒，使得科学家很难对它们进行定量与检测。研究人员将这些非常小的碎片称为“纳米塑料”和“微塑料”，因为用肉眼是看不到它们的。现在，在美国国家标准与技术研究院（nist）和欧盟委员会联合研究中心（jrc）领导的多个组织共同努力下，研究人员正转向食物链的较低端来解决这个问题。
研究人员开发了一种新的方法，利用滤食性海洋生物从海水中收集这些微小的塑料。该团队在《微塑料和纳米塑料》期刊上发表了这项研究。
塑料是由聚合物组成的合成材料，通常由石油和其他化石燃料制成。每年生产的塑料超过3亿吨，其中800万吨最终会进入海洋。海洋环境中最常见的塑料是聚乙烯和聚丙烯，低密度聚乙烯通常用于塑料购物袋或罐装的汽水罐拉环，聚丙烯则通常用于可重复使用的食品容器或瓶盖。
“阳光以及化学、物理作用会导致这些塑料物体变得越来越小，”nist研究员vince hackley说道，“随着时间的推移，它们会改变形状，甚至可能改变化学成分。”
虽然对纳米塑料没有官方定义，但研究人员通常将它们描述为被环境分解成微小碎片的人造产品，它们的大小通常达到微米级或更小。这些微小的塑料对环境和食物链构成了许多潜在的危害。“随着塑料材料的降解和变小，它们会被鱼类或其他海洋生物，如软体动物吃掉。通过这条路径，它们最终进入食物链，然后进入我们体内。这是一个大问题。”
为了帮助测量纳米塑料，研究人员求助于一组被囊动物，它们通过身体处理大量的水来获取食物和氧气——无意中也使用了纳米塑料。被囊类动物之所以对这个项目如此有用，是因为它们可以在不影响塑料形状或大小的情况下摄入纳米塑料。
图示为成年被囊动物c.robusta体内的水循环过程。红点表示较大的颗粒，绿点为较小的颗粒，这些颗粒可能包括纳米塑料，有时会从被囊动物体内排出或聚集在生殖腺(生殖腺)内。
在该研究中，研究人员选择了一种被称为c.robusta的被囊动物，因为“它们对微粒子和纳米粒子有很好的保留率，”欧盟委员会的研究员andrea valsesia说。研究人员与意大利那不勒斯的生物化学和细胞生物学研究所以及斯塔齐奥尼动物研究所合作，获得了该物种的活标本。
将被囊类动物暴露在不同浓度的聚苯乙烯中（聚苯乙烯是一种多功能塑料，以纳米颗粒的形式存在），然后收集被囊类动物，进行化学消化过程，从生物体中分离出纳米塑料。然而在这一阶段，一些被囊鱼消化的残留有机化合物仍然与纳米塑料混合在一起，可能会干扰塑料的纯化和分析。
因此，研究人员使用了一种称为非对称流场流分馏（af4）的技术，将纳米塑料从不需要的材料中分离出来。分离或“分馏”的纳米塑料可以被收集起来进行下一步的分析。“这是该领域最大的问题之一：找到这些纳米塑料并将其与它们所处的环境隔绝开来的能力。”valsesia说。
然后将纳米塑料样本放置在一个特制的芯片上，这样纳米塑料就会形成团簇，从而更容易在样本中检测和计数。最后，研究人员使用拉曼光谱(一种基于激光的非侵入性技术)来表征和鉴定纳米塑料的化学结构。
这种特殊的芯片比以往的方法更有优势。“通常，使用拉曼光谱识别纳米塑料是具有挑战性的，但有了工程芯片，研究人员便可以克服这一限制，这是该方法潜在标准化的重要一步。”valsesia说道，“该方法还能够以高灵敏度检测被囊鱼中的纳米塑料，因为它将纳米颗粒集中到芯片上的特定位置。”
研究人员希望这种方法可以为今后的工作奠定基础。“我们所做的几乎所有研究都集中在前沿领域，还没有被广泛采用的方法或技术。这项研究本身并不是终点。它提供了继续向前发展的模板。”
这种方法还提供了其他的可能性，它可能为利用被囊动物作为生态系统健康的生物指标铺平道路。jérémie parot说：“科学家也许能够分析特定地点的被囊类动物，以观察该地区的纳米塑料污染。”他在nist期间从事这项研究，现在在挪威的sintef工业研究所工作。
nist和jrc的研究人员通过合作协议继续共同研究，并希望这项研究将为这一领域提供额外的基础，如纳米塑料的参考材料。目前，该小组的多步骤方法为其他科学家和实验室提供了一个模型。hackley说:“这次合作最重要的部分是有机会就我们如何一起向前发展交换意见。”
