不粘锅的涂层(特氟龙)有毒吗?

不粘锅到底安全不安全?

出自专栏《新青年谈资库:奇怪的知识增加了!》

大家都认为不粘锅的涂层是有毒的,会危害人的身体健康,作为毒理学专业的人,我研究过这方面,辩证解释一下。

一、不粘锅涂层分类

PFAS 是一类物质的统称,指的是「Per- and polyfluoroalkyl substances」,即「全氟或多氟烷基类物质」,就是有机物中的氢完全或部分被氟替代的产物。

PTFE 是一种高聚物的简称,中文叫「聚四氟乙烯」,商品名叫「特氟龙」,是美国杜邦公司多年前发明并生产的一种聚合物。从结构上看,它非常像常见的塑塑料聚乙烯——把聚乙烯中的氢全部换成氟,就成了聚四氟乙烯。

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-Z2gPj4.jpg聚四氟乙烯

PFOA 和 PFOS 则是另外一种小分子有机物,PFOS 是 PFOA 的磺化产物:

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-Weo10h.jpgPFOA 和 PFOS 的结构

总的来说,PFAS 是一类物质,PTFE、PFAS 和 PFOS 都属于 PFAS。PTFE 是这一类物质中用到不粘锅上边的一种。而 PTFE 的生产过程中可能用到 PFOA 或者 PFOS。

PFAS 中的碳氟键非常稳定,难以被破坏,这造成了其在自然环境中难以被分解。生物源的天然含氟有机化合物据说一共才发现了二十多种,就是因为太难以参与反应了。部分的 PFAS 经过一系列反应,可以被分解为 PFOA——但是这基本上也就到头了。PFOA 的主要用途是在 PFAS 的生产过程中,作为加工助剂加入,起到帮助聚合的作用。不知道有没有玩儿过《明日方舟》的小伙伴儿,商店里那个「芯片助剂」,差不多就是这玩意儿。

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-iy3rTK.png芯片助剂

可能就是这个。

上边儿说啦,PTFE 用在不粘锅上,PFOA 是生产 PTFE 的添加剂。但是实际上不粘锅是小头,大头还在工业领域。PFAS 广泛用于灭火剂、隔热剂、绝缘剂等多个领域,在生产生活中发挥着重要作用,比如电线中绝缘层就含有这类物质。

二、PFAS 类物质的急性危害

目前关于 PFAS 的危害已经有不少研究,这里捡几个跟 PTFE 和 PFOA 有关的来说。PTFE 目前为止最常见的是急性吸入性毒性。短时间内大量吸入 PTFE 蒸汽,可能造成咳嗽、发烧等类似于流感的症状。但是目前位置这个病极为罕见,并且大多数出现在生产此类物质的工人中。罕见到了什么程度呢?有一个得了这个病的人,都可以专门水一篇论文出来。

日本一宅男,因为烧水忘了关火(为什么有人会用平底锅烧水啊!!!)把自己烧进了医院,锅被烧成了下边这样。看这个图就能知道,这绝对不是一般人能做到的。(这个病人两天后病情就好转了,好像也没什后遗症)

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-v7rW0N.jpg平底锅烧水后果

日本一宅男就因为把锅烧成这样,把自己烧进了医院

这件事儿太罕见了,以至于水出来的文章题目就叫「罕见病:polymer fume fever」。shi'y

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-NBweVy.jpg烧水致病新闻报道

所以大家放心,自己居家的话,一般是不用担心 PTFE 中毒的。毕竟把自己搞成上边那样也是需要一些天赋的。所以至少从段时间来看,特氟龙类制品足够安全,不会出现「用了就死」这种情况。

三、PFAS 类物质的慢性毒害

相对来讲,大众和科研人员可能更关注的是 PFOA 的慢性毒性。关于 PFOA 的研究不少,目前很多结果都显示 PFOA 可能与高血压、甲状腺癌、肾癌、睾丸癌等有相关性(注相关性不等于因果性)。

大伙儿最关心的可能是致癌性,美国环保局(Environment Protection Agency,EPA)给出的科学建议是:「suggestive evidence of carcinogenicity but not sufficient to assess human carcinogenic potential」,翻译成中文就是「可能有致癌性的证据,但是不足以用来评估对人类潜在的致癌风险」。一般来讲可以认为是致癌风险不大了。

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-BRhvtH.jpg来自一份美国环保局的文件

在癌症方面的权威机构,国际癌症研究会(IARC)将 PFOA 的致癌等级定位 2B 级,即「有可能对人类致癌」。听起来可能有点严重,但是实际上 2B 是致癌物等级中级别比较低的了(一共就 1、2A、2B、3 四个级别),我国人民喜闻乐见的腌酸菜,没错就是白菜在缸里放一冬天那个,也属于此类。

当然,需要明确的是,IARC 的致癌物等级是根据物质致癌性的证据确定程度来的,而不是按照物质致癌能力来的。比如最高级 1 级代表的是「有明确证据证明对人体致癌」而不是「沾一点就致癌」。所以 PFOA 处于 2B 级,只能证明它致癌证据尚不充分,不能说明其致癌能力弱。不过按照道理来讲,如果 PFOA 致癌能力很强,没道理研究了这么多年找不到其明确致癌的证据,对吧?

目前比较严重的问题是,这类物质难以被分解,因此会在生物和环境中累积,甚至可能通过哺乳的方式母婴传播。据估计,PFAS 在人体内的代谢半衰期可以达到 3-10 年。这也意味着其对人的影响将会是长期的。因此,人类还是应当对其危害有所警惕。

另一个比较容易受人关注的地方在于其生殖发育毒性。目前研究已经证实,PFAS 类物质是一类内分泌干扰物(endocrine disruptors),其作用机制为能够「假装」成人体内的激素等信号分子,干扰人的内分泌系统,从而破坏人体内的平衡和稳态。具体地,PFAS,尤其是 PFOS 和 PFOA 存在一定的雌激素效应,即其能够假装成人体内的雌激素,从而加入激素调节网络中来。而生殖系统作为人体内比较脆弱的系统,自然是首当其冲。

男性睾丸的间质细胞(Leydig cells)负责体内绝大多数的睾丸酮(testosterone)的合成。睾丸酮是一种雄性激素,能促进雄性性器官和第二性征的发育、精子的成熟等生理过程。然而 PFAS 通过抑制睾丸间质细胞线粒体的活性而降低细胞活性,从而抑制了睾丸酮的合成,给精子的正常发育带来了不利影响。精细胞到精子的成熟过程中,会表达出雄激素受体、雌激素受体和芳香化酶,因此每时每刻都在受到复杂的激素网络调控。这过程中稍有差池便会造成精子活力下降甚至死亡。因此 PFAS 通过对激素系统的冲击,给精子的成熟带来了挑战。

同样的问题女性也不能幸免。PFAS 能够假装成雌激素,就在一定程度上会带来雌激素过量的问题。雌激素过高的话可能导致卵巢功能亢进,影响卵泡的正常发育,最终导致排卵障碍乃至不孕。可以说,PFAS 对人类的生殖能力是一种威胁。

另外,PFOA 可能更为严重的一个后果,

目前为止的其他所有答案都没有提到,那就是表观遗传效应。表观遗传,就是指不改变基因序列的情况下,基因表达的变化。常见的表观遗传变化包括 DNA 的甲基化等。DNA 的甲基化使得其表达水平降低,进而引起一系列连锁反应。而这种效应往往可以遗传几代人。一个典型的例子是,对荷兰和中国等国家的研究表明,上世纪经历过饥荒的一代人,其后代会出现明显的糖尿病患病率升高、肥胖率升高等特征,这就是表观遗传的影响力。

有研究显示,PFOA 等物质在小鼠肾脏、人类肝细胞系等处,均导致了不同程度的表观遗传变化。类似的效应在人类体内进行到了什么程度,对人类后代会造成什么影响,目前还不清楚,但是值得咱们警惕。

当然,这个世界并不只有我们人类。PFAS 对于其他生物的影响,也不可以被忽略。2022 年最新发布的一项针对野生墨累澳龟 (Emydura macquarii)的研究显示,墨累澳龟 (澳大利亚的一种淡水龟)会将体内积累的 PFAS 传输到蛋内,而积攒了较多 PFAS 的蛋容易出现蛋壳变软、易碎,从而降低其成活率。体内 PFAS 较多的幼崽也会出现生长迟缓、体内生长发育的关键脂质和蛋白产量不足等问题。无独有偶的是,此前人类在鸟类中也发现了这类现象。可以说,PFAS 类化合物通过在自然界的循环,已经改变了很多物种的命运。

自然界的 PFAS 通常通过水体循环,挪威一项对北冰洋沿岸的研究显示,在消防员训练场和垃圾填埋场附近检出了高含量的 PFAS(643±84 ng/L),而附近的小溪、小溪汇入的河流、河流汇入的大海中 PFAS 的含量逐级降低。这也给我们描绘了一个清晰的图景,即人类产生的 PFAS 是如何通过水循环影响自然界的。

值得一提的是,上述研究的采样地位于号称「世外桃源」的挪威斯瓦尔巴群岛的朗伊尔城(Longyearbean)附近。所谓的「世外桃源」都这样了,那其他地方只会更严重。

这其中最大的受害者可能当属鱼类。对鱼而言,PFAS 使其出现性早熟、行动迟缓、繁殖能力下降等症状。一项斑马鱼试验表明 PFAS 对于成长中的斑马鱼可能有神经毒性。而对人而言这意味着鱼肉不再是一种安全的食物。北欧的波罗的海是世界上 PFAS 等有机污染比较严重的地方,因此早在 2005 年的一月,WWF 就发表文章称「波罗的海的鱼太毒了,不能在欧盟卖」,指出鱼肉中检出了包含 PFAS 在内的多种物质。甚至于瑞典当局曾经在 2015 年向孕产妇发送警告称,目前波罗的海鲱鱼体内污染物含量过高因此不建议孕产妇食用(著名的「瑞典鲱鱼罐头」即使用波罗的海鲱鱼制成)。

四、PFAS 类物质的潜在替代品

目前,科学家正在研究其替代物,当前热度比较高的一种物质是 GenX,结构见下:

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-WTA7iV.jpgGenX 分子式

GenX 被视为有望替代 PFOA 的一类助剂,然而尴尬的是,PFOA 有的毒性……GenX 可能也有。比如就有这么一个研究显示,GenX 对人类肝细胞有代谢毒性,而这种毒性在 PFOA 身上也可以找到。因此 PFOA 的替代物的研发依然任重道远。

(上边加粗的那句话如果出现在某篇学术论文的最后,基本可以理解为「谁爱干谁干,老子撂挑子了)

如果对以上做一个总结的话,那就是:PTFE 的毒性主要体现在急性吸入性毒性所导致的发热,并且很少发生,因此大家不必担心。PFOA 则比较复杂,可能有潜在的致癌风险和表观遗传毒性等毒副作用。

五、我个人对这件事的态度

看了上边的信息,可能很多人认为我会支持禁用 PFOA。但是恰恰相反,我反对禁用 PFOA。

提出一个问题从来不难,重要的是解决这个问题。很多人都支持禁用 PFOA,理由也很充分。但是如果这些东西全被禁用了,你们打算拿什么替代呢?目前有望用的替代物,如 GenX 等,都不同程度地显示出了类似的毒性。而聚四氟乙烯除了不粘锅之外,还有灭火剂、绝缘剂等广泛用途,如果一样一样都禁掉,成本是高昂的。就仅限于不粘锅而说,你以「致癌」的理由禁掉了 PFOA,难道铁锅炒菜粘锅炒糊了的菜就不致癌了?别跟我说炒菜不会粘锅——真要人人炒菜都不会粘锅,那不粘锅根本就没有市场。现在不粘锅在市场上能卖得出去,就已经说明炒菜粘锅的大有人在了。

目前,各大厂商都意识到了 PFOA 的潜在危害,在想办法解决这个问题。比如现在最先进的工艺,已经可以使成品特氟龙里不含 PFOA 了(科学上没有绝对的「不含」,一般低于某个限定值或者仪器的检出限就可以认为「不含」了)。同时 PFOA 的替代品,如前所述,也在不断的研究中。

讨论一个致癌物的去留,要厘清几个逻辑:

第一,有致癌性的物质,用了不一定就会得癌症。比如烟草属于明确有致癌性的物质,但是就有人抽一辈子烟最后寿终正寝。

第二,有致癌性的物质,不一定要彻底禁止使用。很多致癌物在各行各业都有着不可替代的用途,甚至极端一点说,治疗癌症的很多化疗药物,对正常人也是有致癌性的。所以要不要禁用某些癌症药物,原因是致癌?太阳光中的紫外线,也是明确致癌的,所以按照某些人的逻辑,是不是以后只能晚上出门了?而且 PFAS 的影响能力对个人来说还比较弱。抽烟、喝酒、熬夜……哪个不是健康杀手?现代人谁少干了?

第三,对一个物质的态度,不应该简单地一刀切,而应该综合权衡各方面的利弊,包括经济发展、社会需要、文化背景等。比如著名农药百草枯,它的毒性谁都知道,但是中国直到 2016 年才全面禁止,为什么?因为它虽然有毒,但是太好用了,好用到直到现在都没找到能完全替代它的东西。

有些人想要禁用这东西,是真关心自己健康,但是有些人,则是纯属吃饱了撑的。中国目前还是一个发展中国家,不可能在各个方面完全与发达国家看齐。比如发达国家的人均收入也很高,谁能跟国家提议说,把国民收入和福利普遍提高到欧美水平?上世纪的阿根廷这么试过了,后来大家都知道了。

人类有了支付宝和微信,所以纸钞是不是可以淘汰了?很多人可能认为是的,但是你如果是一个印钞工人,可能就会有不同的看法。有些人总觉得为了环境而放弃工业是绝对正确的,而为了工业牺牲健康就是难以接受的。但是尤其是对于发展中国家而言,适当地牺牲环境发展工业,是完全正当的一件事情。欧美国家本来去工业化就很厉害,因此可以毫无负担地宣布禁用这个那个,但是中国是制造业的大国,「百万漕工衣食所系」,制造业的某些副作用是必须要承担的。一个更出名的例子是,珠三角某些电子回收厂,几万人靠着回收电子零部件生存。八九十年代好多人就是靠这个起家的。他们不知道这东西有毒吗?肯定知道,但是他们也没办法,还不都是为了经济嘛。说的难听一点儿,能牺牲环境发展经济就不容易了,这个世界上很多国家的命运是,环境牺牲了,经济没起来。

可能有点儿残酷,但是事实就是这样,发达国家享受的清洁,是以发展中国家的污染为代价的。我在国外上学的时候,上课小组讨论关于对某些高污染产业的处理办法。几个瑞典人表示,我们把它转移到不发达国家不就行了——并没有人觉得有什么不对。这就是命,人家靠着几百年打家劫舍攒下来的家底儿。将来你要是能平了欧洲灭了美国,你的儿孙也可以这么高高在上。

扯远了,其实我真正想表达的态度是,我不支持禁用特氟龙。我敢说我比知乎上绝大多数人都清楚 PFOA 等化合物的毒性,但是我也清楚,目前我国所处的发展阶段,还离不开它。因此我宁愿承受这一点风险。特氟龙等物质的危害更多是潜在性的,没有明确证据的,而其好处是切实可见,看得见摸得着的。相比之下,我更关注的是 PFAS 的回收与分解,相关工人的劳动保护,生产工艺改进与替代品研发这种真正可持续的议题。当然,我并不强求所有人认同我,意见不一样很正常,但是总得讲点儿道理。

支持禁用特氟龙,可以。但是正确的态度不是「因为特氟龙有致癌性,所以要禁用特氟龙」,而是」虽然特氟龙有 A、B、C 等广泛用途,并且在这些方面有 X、Y、Z 的优点,但是特氟龙也有致癌性等缺点,而且在 A、B、C 等领域我们可以找到 Q、W、E 等物质作为其替代物。综合考虑之下,我认为应当禁用特氟龙。」什么叫「综合考虑」,个人有个人的想法,因此这个议题有分歧很正常。但是无论如何,因为一种物质致癌,就一刀切地禁止其生产、使用和销售,在实践中都是难以令人接受的。

总结

第一,含氟有机物有着广泛应用,其中特氟龙是高压锅图层的主要成分,其生产过程中要用到 PFOA,很多含氟有机物的归宿也是 PFOA。可以说 PFOA 才是这个问题的焦点。

第二,特氟龙的毒性主要是吸入性发热,风险较低;而 PFOA 则相对更危险一点,对人体多个器官有潜在的致癌性。并且可能对生殖系统等造成损害。其致癌性目前还没有明确,因此不需要过分恐慌。不过好在目前的工艺已经有所改进,很多最新产品已经可以做到不含 PFOA,同时替代品也在研发中。

第三,对于一种物质的态度,要从多方面考虑。虽然 PFOA 属于致癌物,但是考虑到其在我国国民经济中的重要地位,我反对将其彻底禁止。但是我们可以考虑诸如生产工艺改良、替代品研发等等。

第四,一个物质的毒性是科学问题,而个人要不要用它,以及要不要在国家层面禁用它是社会问题。目前为止我只能说这东西可能造成不良后果。至于后果多严重,不知道。用不用就是个人选择的事情了。

第五,我开个地图炮:很多用不粘锅的人都是厨房萌新。反正我是没见过美食家王刚或者老饭骨用不粘锅给大家炒过菜。对于萌新而言,不让用不粘锅就很容易导致糊锅,而糊锅之后的产物同样会致癌。因此对于真正需要不粘锅的人来说,不粘锅反而可能是更安全的选择。

第六,我只提供科学证据和自己的看法,不会给任何人提供建议,更不会替别人做出选择。有人觉得不安全,不用就行了。有人觉得不用不粘锅,菜粘锅了,糊了,生成的多环芳烃、苯并吡等更致癌,还不如用不粘锅,那就用。你用,或是不用,锅就在那里,不悲不喜。

至于有人问我家里用不用?我是用的。

(如果要用不粘锅的话,我的建议是:购买正规品牌、避免干烧、避免局部过热、避免用于爆炒、烤箱等温度较高的场合)

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-JoRmsS.jpg自用的锅

放一个自家暗黑炖肉的图吧,省得有人说我收钱了,这个锅宜家网站上可以找到

https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/9468-OasL9X.jpg美国宜家官网上的同款不粘锅

参考资料:

Rashid, F., Ramakrishnan, A., Fields, C. J., & Irudayaraj, J. M. (2020). Acute PFOA Exposure Promotes Epigenomic Alterations in Mouse Kidney Tissues.Toxicology reports,, 125-132.

Sajid, M., & Ilyas, M. (2017). PTFE-coated non-stick cookware and toxicity concerns: a perspective.Environmental Science and Pollution Research, 24(30), 23436-23440.

Melzer, D., Rice, N., Depledge, M. H., Henley, W., & Galloway, T. S. (2010). Association between Serum Perfluorooctanoic Acid (PFOA) and Thyroid Disease in the U.S. National Health and Nutrition Examination Survey. Environmental Health Perspectives, 118(5), 686-692.

备案号:YXA1gNoM4P1sRp5m1RNcwmeR

添加评论