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车中的瓶装水,并没那么可怕
#化学
流言: 【不要喝留放在汽车里的瓶裝水】有位朋友的母亲最近才被诊断出乳腺癌。 医生告诉她︰女性实在不应该喝留放在汽车里的瓶裝水。热能和塑胶瓶子兩者遇在一起就会产生化学物质,而那些将会导致人们罹患乳腺癌。------ 在此提醒广大女性朋友小心并且千万不要喝留放在车子里头的瓶裝水。 来源: 这则消息其实是翻译自2007年夏天在美国盛传的电子邮件。类似消息的版本很多,有的版本宣称消息来自约翰•霍普金斯大学,但该校在随后的声明中否认了这一说法。还有的版本提及这是美国流行歌手谢莉•克罗的实例。谢莉•克罗确实在参加一个电视节目是谈到自己和乳腺癌抗争的经历,并提醒人们不要喝加热后的塑料瓶里的水,但是并没有说车中的瓶装水是导致她患上乳腺癌的原因。 真相: 当这类邮件在北美流传的时候,国际瓶装水协会(IBWA)和美国食品和药物管理局(FDA)都发表了相应的声明,解释了瓶装水容器在多种环境条件下都是安全的,至于“放置在高温的汽车中会析出导致乳腺癌或其他疾病的化学物质”的说法并没有根据。 这类谣言的经久不衰代表着大众对塑料水瓶的普遍担心,这可能和大家对塑料的了解有限有关。果壳问答的 《日常塑料用品有哪些种类?》 对常见的塑料种类做了全面的介绍。这里就主要针对会用来盛饮用水的塑料来分析一下车内高温下会产生化学物质的说法。

塑料水瓶有哪些?

翻转超市里卖的塑料水瓶,绝大多数的底部或者靠近底部的侧面能发现如下的图标。 http://img1.guokr.com/gkimage/7k/o6/bm/7ko6bm.png 1号是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的回收标志,目前世面上90%的塑料瓶装饮料采用此材料作为瓶体材料。此外,还有部分更大的“瓶子”,比如桶体呈乳白色的4升和类似的桶装水,采用的是2号高密度聚乙烯(HDPE),常见的杯体呈半乳白色水杯杯体使用的是与高密度聚乙烯同为聚烯烃类的5号聚丙烯(PP),而饮水机用桶装水采用的是7号聚碳酸酯(PC)(7号标志是指其他的好几种塑料,PC包括在其中)。 这些标志是为了将回收的塑料准确分类而打上的,标志上的数字不代表这种塑料可以重复使用的次数。不过消费者可以通过这个标志来了解这个产品使用的是什么塑料,以便正确的使用。

最常见的瓶装水——PET

盛传的PET有害的说法似乎来自于大家对塑化剂——邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)的恐惧。PET及其原料的结构与DEHP很类似,只不过苯环上两个取代基团的位置不同。虽然在工业生产中,合成的原料可能掺杂少量邻苯二甲酸或者间苯二甲酸杂质,但反应后得到的PET是分子量大很多的高分子。制品中的这些分子链缠绕在一起,常温下不流动,更不要提向水中扩散了,并不会带来健康方面的危害。 http://img1.guokr.com/gkimage/ui/vk/dt/uivkdt.png PET聚合物,对苯二甲酸和乙二醇为原料 http://img1.guokr.com/gkimage/l6/e3/vp/l6e3vp.png 塑化剂DEHP 那么高温下PET是不是会发生反应呢?确实有可能,但需要的温度远高于夏天车里所能达到的温度。PET的合成反应是个高温减压脱水的酯化缩聚过程。这个酯化反应是个平衡反应,也就是说,在适当的条件下酯化的产物可以和水发生水解反应回到最初的单体,所以PET制品在从塑料粒子加工成产品时要经过严格干燥以避免加工中的分解。用PET瓶来装水满足了有水的条件,但是温度的条件就没那么容易实现了。研究发现,PET吸水之后随温度升高要经历如下过程:1、结晶和结晶结构转变(130℃左右);2、脱水(120-140℃);3、水解反应(120℃左右);4、氧化分解(150-470℃左右);5、汽化分解(470-600℃)。其中水解反应在120℃就会发生,但此时的水解率不足0.01%。夏天车里的气温确实很高,某些区域甚至可能达到70℃的高温,但是显然这样的温度还不足以让PET产生明显的分解。 尽管在日常使用的温度下,PET不可能分解,不过其中含有的小分子杂质还是有可能溶出的,这些物质可能带来潜在的危害。例如,未能充分反应的少量小分子、低分子量的聚合物(我们称为齐聚物)。此外,由于合成工艺要尽量避免对苯二甲酸的残余,会保持另一组分乙二醇稍微过量。高温下两个乙二醇分子可能会发生副反应,生成二甘醇。二甘醇在PET的合成、切粒和吹瓶等热加工过程中还可能会发生热降解产生乙醛。二甘醇和乙醛是有一定毒性的。针对这些可能存在的有害物质,国家推出了专门的强制性行业标准——国家标准《GB 13113-1991 食品容器及包装材料用聚对苯二甲酸乙二醇酯成型品卫生标准》规定。该强制标准中明确规定了,瓶用PET材料在水环境下60℃浸泡0.5小时,蒸发残渣小于30mg/L,高锰酸钾用量(用以检测浸出的有机物含量)小于10mg/L。同时《GB 17931-2003 瓶用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂》中给出了更详细的食品瓶用PET组分标准。该标准规定食品包装用瓶PET原料中比较敏感的几项指标,如乙醛含量≤1.0微克/克,水环境下60℃浸泡0.5小时,蒸发残渣小于0.5%。 这些标准都是为了将材料中可能存在的小分子物质限定在很低的水平。对于正规厂家生产的符合上述标准的PET瓶制品来说,即使是在夏天高温的汽车中也不会有分解反应的发生,同时可溶出物的量是很少的,使用是安全的。

桶装水——PC

PC是聚碳酸酯类的统称,其链结构中含有碳酸酯基,最常用的是双酚A型聚碳酸酯。提到双酚A大家都不陌生,今年3月,欧盟正式宣布全面禁止销售含双酚A(BPA)的奶瓶。关于双酚A的安全性,一直存在争论,但直到现在也并没有确凿证据证明它对婴儿有害。做出这样的决定,主要是出于对婴幼儿食品安全的谨慎。(更详细内容,参见 《欧盟为何禁止双酚A》 ) 在PC的合成过程中会用到大量的双酚A或者双酚A盐。除了双酚A,还可能会用到另外一种令人闻之丧胆的剧毒物质:光气(碳酰氯)。这些物质和小分子齐聚物的存在不仅会危害使用者的健康而且会导致材料性能的下降,所以在PC合成反应后期要经过洗涤、脱盐和脱溶的工序。经过这些工序后可以使PC中的有害物质降低到一个比较安全的水平。 此外,PC也是一种聚酯,在有水的情况下也会有水解的可能。虽然PC制品大多标明可以在120℃下长期使用,但并不建议长时间盛放高温水。有研究发现,在100℃的水中浸泡200小时的PC表面由于应力变化和水解产生了大量微缺陷。虽然水单独作用下PC的降解并不明显,但当水中存在一定量得有机溶剂或盐类离子时会加速PC的分解。国家亦有针对PC的标准出台,《GB 14942-1994 食品容器、包装材料用聚碳酸酯成型品卫生标准》模拟使用环境,对PC制品做出了规定,水环境下95±5℃浸泡6小时,酚含量小于等于0.05mg/L,高锰酸钾消耗量(有机物含量)小于等于10mg/L,蒸发残渣小于等于30mg/L。 一如PET的使用,符合国家标准的PC制品不会对健康造成危害。

用于水桶和水杯——HDPE和PP

HDPE材料的各种型号水桶,PP的水杯都很常见,这两种塑料与其他两种聚酯类塑料不同,它们的分子链是以C-C键连接的,性质很稳定,对水不敏感,也就不存在水解的问题。而且两者的合成反应为活性聚合,合成单体为气态,使得反应产物相对更加纯净。再加上严格的国家标准限制了这两种材料在用于食品容器时助剂的使用,消费者大可对正规厂家的HDPE和PP产品放心。 此外,需要注意的是一些薄壁HDPE制品的许用温度范围较低,这是因为HDPE在较高温度时刚性可能下降,在应力作用下桶体变形。在盛装热水的时候可能造成泼溅伤人,应尽量避免。而PP制品一方面耐热性相比HDPE更高,同时在杯体设计上采用较厚杯壁和加强筋结构,可以耐受更高的温度,就没有这些担心了。

卫生问题需要注意

可以看出,不同材质的塑料水瓶在日常的高温下并不会出现水解的问题,各种杂质、助剂的溶出问题也有国家质量标准的约束。可以说,合格产品的正常使用并不会出现安全问题。对于我们,很容易忽视的另一个问题是瓶子里的水的卫生问题。相对高的温度更适合细菌的生长和繁殖,虽然号称纯净水,在国标中仍允许微量的细菌或其他微生物的存在,而且长时间放置无法保证水不被污染,特别是开启过瓶盖以后。从卫生角度来说,并不建议放置太长时间,即使在保质期内。同时也应注意厂家标明的保质期一般是有环境指标的,高温环境通常会导致实际保质期的缩短。 此外,对于PC、PP容器,多数是重复使用的,应该注意这些容器的清洗,保持清洁。 结论: 夏天汽车里的高温并不足以造成塑料的分解,同时这些用于食品容器及包装的塑料需要遵守严格的质量标准,合格产品里的可溶出物含量是很少的,正常的使用不会带来安全危害。相比之下,高温促使微生物的繁殖反而容易被大家忽视。
参考资料: 汽车内瓶装水导致乳腺癌? 陈曦,于钦学,任文娥等. 聚酯的热分析与热分解动力学的研究 [J]. 绝缘材料, 2009, 42 (3) _5. 詹茂盛,方义,范勇峥等. 聚碳酸酯的吸水规律及其吸水试样表面缺陷分析 [J]. 复合材料学报, 2001, 18 (1) _5. 李卓. 聚碳酸酯树脂化学降解反应研究 [D]. 2009. 杨鸣波,唐志玉主编. 高分子材料手册(上) [M]. 北京: 化学工业出版社.2009 刘正英,杨鸣波主编. 工程塑料改性技术 [M] 北京: 化学工业出版社.2008