海洋微型塑膠分析

塑膠產品與我們的生活息息相關，全球生產量在2017年首度突破40億公噸，和30年前相比成長了7倍。大部分的塑膠產品難以被分解，分解時間達數十年甚至數百年。許多被棄置的垃圾流入海洋成為「海洋廢棄物」之後，會被分解成較微小的單位，尺寸＜5 mm者稱之為「塑膠微粒」或「微型塑膠」(Microplastics)。微型塑膠的形態又分為一級 (Primary：直接以微粒的形式製造產生) 與二級 (secondary：較大型塑膠廢棄物分解產生)。塑膠微粒由於能吸附海水中的持久性有機汙染物 (Persistent Organic Pollutants, POPs：具持久性、半揮發性、生物累積性、高毒性的有機汙染物)，而後被海洋生物吃入體內後進入海洋食物鏈，可能影響整個生態系，因此成為現在各國非常重視的環境議題。

一級塑膠微粒通常來自於洗面乳、沫浴乳等清潔保養用品中含有的塑膠「柔珠 (microbeads)」。含有柔珠的清潔保養品標榜具有去角質、淨化毛孔及深層潔淨的效果，但由於這些柔珠不易溶於水或經分解為粒徑小的微粒，進入廢水處理廠後無法被過濾，再被排入河流、海洋，成為海洋廢棄物的一員。

因塑膠微粒對環境存在的可能危害，台灣自2018年1月1日起禁止製造、輸入並於同年7月1日起禁止販賣含有塑膠柔珠的六大類個人清潔用品 (洗髮精、洗面乳、沐浴乳、香皂、磨砂膏與牙膏)。環保署也於2017年11月14日公告「化粧品及個人清潔用品中含塑膠微粒材質之定性檢測方法 (M907.00B)」，針對主要的塑膠微粒材質：聚乙烯 (Polyethylene; PE)、聚丙烯 (Polypropylene; PP)、聚對苯二甲酸乙二酯 (Polyethylene Terephthalate; PET)、聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethyl Methacrylate; PMMA) 及尼龍 (Nylon) 等的定性分析方法進行規範，前處理方式為將樣品以溫水或熱水溶解之後過濾，再以FT-IR紅外線光譜儀分析。

某款去粉刺柔珠洗面乳樣品
左上圖：過濾後圖片 (藍色點狀物為柔珠)。
左下圖：AIM-9000紅外光顯微鏡下照片 (放大倍率為150倍)。
右圖：以AIM-9000顯微紅外光譜儀分析點狀物光譜 (上圖)，經比對資料庫 (下圖) 判斷為聚乙烯 (PE) 材質，
　　　為常見柔珠材質之一。

某款去粉刺柔珠潔面膏樣品
左上圖：過濾後圖片 (紅圈內黑色點狀物為柔珠)。
左下圖：AIM-9000紅外光顯微鏡下照片 (放大倍率為150倍)。
右圖：以AIM-9000顯微紅外光譜儀分析點狀物光譜 (上圖)，經比對資料庫判斷為聚乙烯 (PE) 材質 (下圖)，
　　　為常見柔珠材質之一。上圖1720.5 cm-1的C = O訊號可能來自於潔面膏成分中的脂肪酸殘留。
由於法規對塑膠材質柔珠的禁用，洗面乳的柔珠材質也開始回歸天然且具有去角質的成分。我們也購買了新款符合法規的市售柔珠洗面乳，利用AIM-9000紅外光顯微鏡分析比對發現高嶺土取代了塑膠柔珠成為新的去角質配方。

二級塑膠微粒主要來自於海上 (漁網) 或陸上 (塑膠垃圾) 經陽光照射下脆化、分解後產生的微粒所組成。在2017年12月至2018年7月環保署針對全國89處自來水淨水場、7處養殖區及福隆、墾丁2處海水浴場的自來水、海水、沙灘砂礫及貝類中進行微型塑膠調查，發現幾乎所有採集到的樣品都含有塑膠微粒。甚至在野生扇貝中發現成團的塑膠纖維。不僅如此，近年來在世界各地的海洋生物體內發現塑膠微粒的報導也屢見不鮮，甚至連料理的必需品—食鹽都發現含有塑膠微粒。顯示人類製造垃圾所產生的塑膠微粒已經重新入侵我們的生活之中了。
北極海是全世界乾淨的海域之一。但來自荷蘭瓦赫寧恩海洋研究 (Wageningen Marine Research) 的研究團隊前往北極海收集了72個北鱈 (Polar Cod, 學名Boreogadus saida) 樣本，發現其中有兩個樣本的胃部採集到塑膠微粒，並且利用AIM-9000顯微紅外光譜儀分析比對結果。其中一個樣本 (左圖) 結果經過比對為高嶺土 (分子式：Al₂ (Si₂O₅) (OH)₄，無機物，常作為塑膠添加劑) 與PMMA塑膠的混合物 (右圖)。

另一個樣本結果 (黑線) 經過比對為壓克力膠 (Acrylic, 綠線) 與環氧樹脂 (Epoxy, 紅線) 的混合物。

另一項相關研究是由英國紐卡索大學 (Newcastle University) Alan Jamieson博士領導的研究團隊在水深達10,000公尺的馬里亞納海溝 (Mariana Trench) 捕獲的深海蝦 (Hirondellea gigas) 胃中也發現了被無機物包圍的塑膠微粒，並在與島津英國分公司 (Shimadzu UK Ltd.) 合作下使用AIM-9000顯微紅外光譜儀分析，其成分為被碳酸鈣包圍的聚乙烯 (PE) 塑膠微粒。由於聚乙烯的密度 (0.87～0.97) 比海水低，一般被認為不容易在深海生物體內被發現，推測這些塑膠微粒可能聚集在其他海洋生物身上或肌肉中再被帶入深海區。

棲息於馬里亞納海溝的 深海蝦Hirondellea gigas	深海蝦胃部發現的 塑膠微粒外觀	塑膠微粒光譜圖，利用mapping 功能發現微粒外側環狀凸起材質為碳酸鈣。

從杳無人煙的北極海到深不可測的馬里亞納海溝，人類製造的塑膠垃圾對自然環境的汙染已經遠遠超過我們的想像。海洋生物攝食到的塑膠微粒最終仍會回到作為食物鏈頂端的人類體內。確實減少垃圾的產生，不亂丟垃圾並做好分類，不只是維護環境整潔，更保障未來人類的美好生活。

• Susanne Kühn, et al. Plastic ingestion by juvenile polar cod (Boreogadus saida) in the Arctic Ocean, Polar Biology, 2018, 41, p.1269-1278
• Shimadzu Europa News 2018, 02, p.2-3