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文／魏昕宇｜科學公園主編，高分子科學與工程專業博士。
人類的夏日好麻吉
又一個炎熱的夏季即將結束。相信在這個夏天裡，很多人選擇到海邊遊玩，讓清涼的海水和溫柔的海風幫助自己忘記酷暑帶來的煩惱，充分地放鬆身心。在去海邊度假的時候，大家通常都會把防曬乳帶在身邊。在盡情享受自然之美的同時，通過防曬乳等防曬工具來避免陽光中的紫外線對人體造成的損害，已成為人們的共識。
防曬乳究竟是靠什麼幫助我們抵禦紫外線帶來的傷害呢？主要是靠含有苯環結構的有機物，例如對氨基苯甲酸、甲氧基肉桂酸辛酯、氧苯酮等。別看這些化合物的名字拗口難記，它們絕對稱得上是為我們皮膚健康保駕護航的大功臣。這些化合物能在紫外線有機會接觸人體之前就將它們吸收掉，避免紫外線傷害皮膚，破壞細胞中 DNA 的結構。目前世界上大約有 50 種這樣的有機物被批准用於防曬乳的生產。除此之外，二氧化鈦和氧化鋅這兩種無機物的微粒也經常被用於防曬乳，它們不僅能夠強烈吸收紫外線，還能夠將入射的部分紫外線反射或者散射掉，從而進一步避免紫外線與皮膚接觸。
幾種常見的防曬乳活性成分的化學結構式。左起：對氨基苯甲酸、甲氧基肉桂酸辛酯、氧苯酮、磺異苯酮
防曬乳如何入侵海洋生態？
防曬乳中的這些活性物質通常很難溶於水，因此當我們到海裡游泳或者嬉戲時，塗抹在皮膚表面的防曬乳應該老老實實地待在皮膚表面替我們阻擋紫外線。然而在海水的浸泡下，總有少量的防曬乳經不住「誘惑」。於是，在許多海濱旅遊區，前面提到的那些名字拗口的化合物紛紛在海水中現身。雖然這些物質的濃度並不高，通常每公升海水中只有幾十到幾百奈克（1 奈克＝ 10-9公克），但自然界中原本並沒有這些物質，顯然是人類的活動讓它們出現在海洋裡。除此之外，研究人員還發現，防曬乳中的這些活性成分不僅存在於海水中，還出現海邊的沙子裡和海底沉積物裡，甚至聚積在一些海洋生物的組織中。這些事實無可辯駁地證明，人類的活動確實導致這些化學物質進入海洋生態環境[1]。
有些人可能會說，我在海邊的時候並沒有下水游泳，只是在沙灘上曬太陽，應該不會讓身上的防曬乳污染海水吧？可是不要忘了，當你回到家洗澡時，皮膚上的防曬乳總會被逐漸沖洗掉；還有一部分防曬乳會在皮膚與衣服接觸的過程轉移到衣物的表面，然後又在我們洗衣服時被洗掉。無論是洗澡的廢水還是洗衣服的廢水，它們的最終歸宿都是經過城市污水系統處理後排入河流，最終匯入大海。目前的研究表明，進入水中的防曬乳的各種化學成分並不能在污水處理的過程中被徹底去除，因此難免進入海洋[1]。從這個角度看，哪怕你在使用了防曬乳之後只是坐在家門口曬曬太陽，防曬乳中活性成分對海洋的污染同樣有你的「功勞」。
不論是在岸上，還是在海中，防曬乳都有可能經由各種管道奔流入海。圖／dennis @ Flickr
那麼進入海洋的這些化學物質會有怎樣的影響呢？由於不同的防曬乳活性成分化學結構和性質差別很大，因此它們對海洋生物的影響也不盡相同。有些活性成分對海洋生物並沒有明顯的影響，但另外一些則具有較強的毒性。例如有研究表明，磺異苯酮和氧苯酮這兩種結構具有一定相似性的防曬乳活性成分，前者對浮游生物的半最大效應濃度（EC50， 指一種藥物能夠引起最大效應的一半時所需要的濃度）在每毫升 10000 奈克以上，而後者則低達每毫升 14 奈克。顯然氧苯酮的毒性要大得多，目前環境中探測到的每公升幾十奈克的濃度已經能夠對海洋生物造成一定的影響 [2]。還有一些防曬乳中的活性成分的化學結構與生物體內某些激素相似，因此有可能干擾生物正常的生理機能。
另外，許多防曬乳中的活性成分在海洋環境中還會發生進一步的反應，這些反應產物的毒性也值得關注。在前面我們提到，防曬乳中活性成分的主要任務就是替皮膚不斷吸收紫外線。在皮膚表面上，這些活性物質本來是可以經受紫外線照射的考驗而保持化學結構的穩定，然而當這些物質進入海水後，隨著化學環境的變化，有些化合物的穩定性也會大打折扣，在光照下發生降解，或者與環境中的其他化學成分發生反應，而這些新生成的化合物同樣有可能對海洋生物產生負面影響。一個典型的例子是進入海水的二氧化鈦微粒能夠在光照下促進過氧化氫的生成，而過氧化氫對海洋生物有著明顯的毒性[3]。
不能只想到你自己
當然，從目前的研究看，即便是對海洋生物負面影響比較明顯的那些防曬乳活性成分，在海水中的濃度仍然非常低。然而不要忘了，用於防曬乳活性成分的有幾十種化合物，除此之外，在防曬乳中還有著大量起輔助作用的成分，也就是通常所說的非活性成分或者輔料，這其中包含的化合物更多，並且同樣可能進入海水。也許這種物質在海水中的濃度很低，那種物質的濃度也不高，可是這幾十種物質加起來，仍然是一個可觀的數字，對海洋生物的危害可能就會比較顯著，而這也正是許多科學家擔心的問題。在 2008 年，義大利科學家證實，微量的防曬乳就能夠導致珊瑚的白化[4]，不過由於實驗手段的限制，關於海水中防曬乳的污染對於海洋生態環境的影響，我們仍然缺乏更加深入和全面的認識。
微量的防曬乳就能導致珊瑚白化。圖／wiki
那麼，面對目前的狀況，我們應該怎麼辦呢？放任防曬乳中的各種化學成分進入海洋當然不可取，但為了避免可能的污染就禁止人們到海邊旅遊，或者乾脆禁止防曬乳的生產和使用，也是不實際的。我們應該做的，是透過更多的研究來更加清楚地認識防曬乳中的化學成分對海洋生態環境的影響，將那些對海洋生物危害較大的化學物質逐漸淘汰，以更加綠色環保的成分代替。只有這樣，我們才能在享受海洋帶給我們的歡樂的同時，更好地保護我們賴以生存的環境。
本文轉載自科學公園。
參考文獻：
- [1] David Sánchez-Quiles, Antonio Tovar-Sánchez, “Are sunscreens a new environmental risk associated with coastal tourism?”, Environmental International, 2015, 83, 158
- [2] E. Paredes, S. Perez, R. Rodil, JB Quintana, R. Beiras, “Ecotoxicological evaluation of four UV filters using marine organisms from different trophic levels Isochrysis galbana, Mytilus galloprovincialis, Paracentrotus lividus , and Siriella armata ”, Chemosphere, 2014, 104, 44
- [3] David Sánchez-Quiles, Antonio Tovar-Sánchez, “Sunscreens as a Source of Hydrogen Peroxide Production in Coastal Waters”, Environmental Science & Technology, 2014, 48, 9037
- [4] Roberto Danovaro, Lucia Bongiorni, Cinzia Corinaldesi, Donato Giovannelli, Elisabetta Damiani, Paola Astolfi, Lucedio Greci, and Antonio Pusceddu, “Sunscreens Cause Coral Bleaching by Promoting Viral Infections”, Environmental Health Perspectives, 2008, 116, 441
