微塑料（MPs）污染已成为一种广泛且持续存在的环境危机，在陆地、海洋、淡水生态系统以及大气中普遍存在[1]、[2]、[3]、[4]。微塑料被定义为尺寸小于5毫米的合成聚合物颗粒，其来源多样，包括较大塑料碎片的破碎、合成纺织品的磨损以及消费产品的直接释放[5]、[6]、[7]、[8]。长期以来，包装被视为惰性容器，但现在逐渐成为将微塑料直接带入食品和饮料的主要途径[9]。温度条件对微塑料的释放有显著影响。瓶装水[10]、茶包[11]和柔性薄膜[12]在较高温度下会释放更多微塑料。
目前普遍认为微塑料主要是通过使用过程中的机械磨损或化学降解产生的，但这忽略了塑料-液体界面发生的根本物理化学过程。这一界面是一个动态区域，复杂的相互作用（尤其是吸附和脱附）决定了聚合物成分的脱落[13]。聚合物是含有添加剂（如增塑剂、稳定剂、填料）的异质材料，容易在特定环境条件下发生表面重构。这些特性促进了小聚合物碎片（包括微塑料和纳米塑料（NPs）的释放[14]。在这些条件中，温度是调节聚合物链流动性、自由体积、界面张力以及吸附过程动力学的主要因素[15]。在含有液体或湿固体的密封塑料袋的生命周期中，温度波动不可避免，这些波动发生在运输、储存（如冷藏、冷冻或室温）和食品制备（如微波加热或煮沸）过程中。尽管先前的研究表明热量会加速颗粒释放[10]、[11]、[12]，但基本的界面机制仍不明确。特别是，塑料-液体边界处受温度调控的吸附-脱附动力学在控制密封塑料袋中微塑料释放中的作用尚未得到系统阐述。
微塑料释放的吸附-脱附平衡和动力学本质上是温度依赖的。随着温度升高，分子的动能增加，有助于克服颗粒脱落的活化能障碍从而实现脱附。同时，温度升高增强了聚合物链的流动性和自由体积，促进了聚合物碎片向界面的扩散及其后续释放[16]。温度通过改变溶剂的性质（如粘度、溶解度参数和界面张力）显著影响了微塑料的生成和释放动力学。温度的升高降低了液体的粘度，增强了聚合物链的迁移速率，从而降低了污染物的吸附能障碍并提高了脱附速率[17]。更重要的是，正如李等人在《自然通讯》上发表的最新研究所示，温度在诱导塑料内部非晶聚合物相分离中起关键作用[13]。该研究证实，即使在没有外部机械应力的情况下，密封系统中的热应力也会迫使低分子量非晶聚合物在塑料-液体界面形成液滴，并释放到水中形成结构与传统微塑料不同的非晶聚合物微污染物（APMPs）[13]。此外，《自然食品》的研究表明，在婴儿配方奶粉的酿造过程中，聚丙烯喂养瓶由于水温的影响会释放大量微塑料，突显了温度在日常使用中的关键作用[18]。同样，在浸入热水中的纸杯中，聚乙烯涂层也会因温度升高而释放微塑料和有害物质，进一步证明了温度驱动的溶解过程[19]。《自然可持续性》的一项研究分析了瓶装水中的微塑料，发现塑料瓶在储存过程中成为微塑料释放的重要来源，尤其是在温度波动的情况下[20]。《自然水》的最新研究表明，温度是影响聚酯纺织品在洗涤过程中释放亚微米颗粒（包括低聚物）的主要因素之一[21]。这些研究表明，即使在没有外部机械应力的情况下，纳米尺度塑料-液体界面处受温度调控的物理化学过程（如粘性流动、溶解度变化和界面张力调节）也是密封塑料袋系统中微塑料生成和释放的主要驱动因素[13]、[22]。
密封塑料袋广泛用于包装液体（如酱料、饮料、药品）和湿食品，从而最大化了发生温度调控释放过程的界面接触面积。了解这些界面驱动机制对于准确评估微塑料风险至关重要。一旦微塑料进入食品和饮料，它们会直接进入人体，引发炎症反应、氧化应激等健康问题，并可能作为吸附污染物的载体或病原体的传播途径[23]。然而，目前针对食品接触材料（FCMs）的法规和安全评估主要关注单体和添加剂的化学迁移，而很大程度上忽略了聚合物颗粒本身的物理迁移——尤其是在温度波动的情况下。因此，量化塑料-液体边界处受温度调节的吸附-脱附动力学的贡献对于填补这一知识空白至关重要。
本文研究了五种常用密封液体包装聚乙烯（PE）袋中微塑料的释放情况。我们在模拟使用场景下（填充温度45°C，储存温度4°C，重新加热温度63°C）量化了微塑料的释放量，并对颗粒组成、尺寸分布和表面化学性质进行了表征。使用阿伦尼乌斯模型对释放动力学进行了建模，以确定界面脱附的活化能。这些发现提供了关于温度驱动释放过程的机制性见解，并建立了指导更安全包装设计和限制颗粒从食品接触材料迁移的阈值。
