許瑞峯 臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所助理教授，專長為海洋汙染物傳輸及藍碳評估，也著重將艱澀的「科學」轉譯成「科普」的工作。

Take Home Message

• 塑膠廢棄物無法被有效降解，而是會破碎成較小的塑膠微粒（微塑膠），以人為活動頻繁的陸地為起點進入海洋造成汙染。

• 塑膠微粒在空間中會透過風和地表水傳播，也會形成「海洋塑膠雪花」在海洋與大氣的垂直空間被傳輸。

• 塑膠微粒已進入生態與人體造成威脅，企業和民眾需提升自身的「環境覺知」，才會對環境保護有所成效。

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塑膠是由液化石油氣中的高分子單體成分再加入如塑化劑、穩定劑、抗氧化劑、染料、阻燃劑等添加劑後，加工固化交聯成形的聚合物。由於該材料具有良好的柔韌、可塑、耐用性等特質，自從1850 年代被開發以來用途日益廣泛。塑膠的主要材質包含了標示1 號的聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET），常用於寶特瓶、膠帶、油瓶、衣物的人工纖維等；標示2 號和4 號的聚乙烯類（polyethylene, PE），則為不透明容器、塑膠袋、食品包膜的主要材質；標示3 號的聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）為水管、玩具、塑膠膜的原材料；標示5 號的聚丙烯（polypropylene, PP）主要使用於加熱食品容器、吸管、瓶蓋等；標示6 號的聚苯乙烯（polystyrene, PS）則用於製造保麗龍、漁業浮球、免洗餐具等產品。其他所有非上述六種材質的塑膠則為標示7 號的其他類，包含生物可分解塑膠、尼龍等（圖一）。到了1950 年代，塑膠的發展趨於成熟並開始大量生產，從該時期每年數百萬噸的生產量開始，至今的年生產量已逾「百億噸」，我們隨便一望或隨手一拿都可以發現生活中到處充斥著塑膠製品，食、衣、住、行更是已經離不開塑膠。

塑膠微粒的前世今生

隨著塑膠的使用量大增，人們產生塑膠廢棄物的數量也屢創新高，因此塑膠製品使用後的管理和處置就變得極為重要。遺憾的是，根據經濟合作暨發展組織（Organisationfor Economic Cooperation and Development,OECD）在去（2022）年發布的《全球塑膠展望》（Global Plastics Outlook）報告中，統計及預測資料顯示目前廢棄塑膠的回收率僅約10％，遠低於掩埋（50％）及焚化處理（20％）。此外，還有約20％的塑膠廢棄物因管理不當直接進入自然環境，因此不僅在河川、土壤、地下水、港灣、沙灘、出海口、大洋，甚至是渺無人跡的極區和數千米下的海底皆能發現塑膠的蹤跡；海鳥、海龜、各種大小的魚類也都發現有被塑膠綑綁或誤食塑膠的情況。

這些塑膠廢棄物因為具有耐用和穩定的特性，可以存在於自然環境中幾十年至數百年，因此儘管已進入自然環境、經風化作用侵蝕後，還是無法有效的降解、消失，只能破碎成較小的塑膠微粒（microplastics，又稱作微塑膠）。美國國家海洋暨大氣總署（National Oceanic and AtmosphericAdministration, NOAA）已對這些微型塑膠作出定義，是指直徑小於五毫米（mm）的非天然高分子聚合物。而塑膠微粒又可就來源、屬性歸類為初級與次級塑膠微粒，初級塑膠微粒是指具有「顆粒原料」的特徵，例如塑膠粒原料、民生清潔用品、化妝品內含的柔珠成分；次級塑膠微粒則是塑膠進入自然環境後隨著時間、空間的變化並受到風吹、雨打、波浪、太陽曬等應力碎裂所形成。此外，全世界汽車輪胎和煞車皮經摩擦後釋放出的顆粒也被認為是極大的塑膠微粒來源之一。

由於塑膠微粒的來源、種類和破碎程度的不同，在環境中可發現不同尺寸和形態（如碎片狀、薄片狀、纖維狀、顆粒狀等），顏色更是五顏六色、斑斕炫目。從筆者研究團隊去年於淡水河流域採集的表水塑膠微粒中，不同顏色的碎片、保麗龍顆粒、透明纖維等清晰可見（圖二）。在不同的區位則會有較為迥異的材質分布特性，例如在養殖業或漁場發達的沿海有較多破碎的塑膠漁具、浮球和網具；在都會區則會有源自大量的衣物纖維、包裝袋、塑膠容器等廢棄物產生的塑膠微粒被排放至河川及沿海地區。由此可知，這些塑膠微粒的濃度、種類、形態、顏色、大小尺寸都與當地的人為活動、產業區位、距海距離息息相關。研究人員可使用這些特性判斷塑膠微粒的可能來源，提供給相關單位作為源頭減廢、產業生態轉型、提升環境永續的科學依據及關鍵。

▲圖二：去年於淡水河流域採集的表水塑膠微粒。塑膠微粒豐度高，顏色和形態複雜。（Ahmad Alfhat ／臺灣海洋大學環態所許瑞峯研究室）

塑膠微粒的「3D」旅行

目前已知的海洋塑膠微粒主要約有80％來自於人為活動頻繁的高度發展地區，由河流、工業及城市廢／汙水處理廠、沿海垃圾掩埋場、海上活動等途徑排放，使得海港、沙灘、沿岸積累了許多塑膠廢棄物及塑膠微粒，最終經由地表逕流、海浪滔刷和當地海流傳輸至大洋。當塑膠廢棄物或塑膠微粒以陸地為起點進入到海洋後，就開始了長時間且長距離的水平與垂直的「3D 立體空間旅行」。

平行空間的移動

塑膠微粒從陸地或河川漂向近岸和遠洋，或是重新被帶回陸地的「平行」傳輸，透過風和地表水的驅動在世界各地傳播，且易受到海洋環流、區域流場、降雨、水文、地形、季風的影響。例如北太平洋環流輸送大量的海洋垃圾至美國加州與夏威夷州之間，由於太平洋環流流速的降低導致該區域累積了數萬平方公里的「太平洋垃圾帶」（Great PacificGarbage Patch）。

筆者及臺灣海洋大學教授龔國慶的研究團隊於2019 年首次於臺灣東部黑潮海域實地採樣海洋塑膠微粒，結果也發現臺灣河川和部分漁業活動可能是海洋塑膠微粒主要來源。此外，在研究中也發現塑膠微粒可藉由區域流場和洋流傳輸的過程在臺灣東北角累積較高濃度，同時也發現到相對潔淨的黑潮主軸同樣有塑膠微粒的蹤跡。其中PP、PE、PS等塑膠微粒是該研究區域占比最多的材質，也是使用於生活及漁業活動最主要的材料，這說明塑膠製品充斥在我們的周遭並便利了我們的生活，但卻也汙染了我們的環境。

除此之外，原本漂浮於海上的垃圾或塑膠微粒也可能經由當地的流場、海浪或潮汐再次被帶回沙灘或堤岸，這也是我們需持續淨灘的原因。從淨灘的經驗也可發現到清除的塑膠垃圾不僅由臺灣製造，還時常會看到周遭國家的產品包裝或瓶罐。由此可知，海漂垃圾或塑膠微粒的長程傳輸是跨境又跨國的議題，且受到複雜的因子所影響，因此亟需更多的資料以勾勒出塑膠微粒的傳輸特性及機制。

▲圖三：海洋環境中實際的「乾淨的海洋雪花」與「海洋塑膠雪花」。（臺灣海洋大學環態所許瑞峯研究室）

大氣－水層－海底的垂直空間傳輸

由於大多數塑膠材質具有迥異的物化特性，其中在海漂垃圾及塑膠微粒於環境「垂直」傳輸（即大氣－水層－海底）的時間及最終宿命上，塑膠材質的密度扮演了關鍵角色。舉例來說，密度輕於海水的塑膠微粒（如PE、PP、PS 等）仍會載浮載沉，受風向及洋流帶動長距離傳輸；相反的，若是如PVC 或PET 等較海水密度高的塑膠微粒，則容易迅速地沉降至數千公尺的海底。但有趣的是，目前研究數據顯示海底或海洋沉積物中，也存在的大量密度較輕的塑膠材質，這也是目前學界正在釐清的重大議題之一。

筆者研究團隊也於實驗室模擬研究中首次提出「海洋塑膠雪花」（marine plastic snow），即是證實低密度的塑膠微粒可與海裡的生物排泄物、生物碎屑、浮游植物、細菌和黏性有機物質不斷碰撞、黏結、包覆，像滾雪球一樣愈滾愈大，形成摻有塑膠微粒的大型聚合顆粒（圖三）。這些大型海洋塑膠雪花具有較大的尺寸和重量，可以加速塑膠微粒的下沉，可能將海洋上層的汙染傳輸至深海或海床，該傳輸途徑或許能解釋海洋底部出現低密度塑膠微粒或纖維的可能原因。筆者團隊的另一項研究也發現一個有趣的現象⸺海洋塑膠雪花除了向下沉降外，也可能蓄積在表層海水。藉由風浪的拍打，使得聚集在海水表面的海洋塑膠雪花因氣泡迸發噴濺，將塑膠微粒一起噴散至空氣中，進一步通過大氣傳播途徑傳至更遠的地區（圖四）。

塑膠微粒危機

由於塑膠產品的特性極為穩定，能存在於環境中長達數十年至數百年之久，但人類卻將這些相當持久的材料用於一次性產品，如飲料杯、塑膠袋等，回想一下這些塑膠製品在我們手上停留的時間可能僅有不到一小時，但卻會在自然環境中隨著時間累積成災。相信民眾都已從媒體或是報章雜誌看到很多真實的案例，例如海龜的呼吸道被吸管堵住、生物被塑膠網具、繩索覆蓋或纏繞，或是在誤食塑膠製品後造成消化系統阻塞，使牠們產生錯誤的飽足感進而消極覓食，最終導致個體營養不足而死亡。這些較大的塑膠對生物造成的危害較多都是物理性的，而較小的塑膠微粒所影響的層面就較為複雜，進入生物體內有可能引發自身的免疫或發炎反應。塑膠微粒具有相對大的表面積，可以吸附更多的致癌或有毒物質如重金屬、環境賀爾蒙等，也因此更容易進入生物體內造成單點高濃度的致癌風險， 導致嚴重的生態危機。此外，在食用海鮮或飲用水中也能偵測到塑膠微粒，最新的研究指出在人類的血液中也偵測得到塑膠微粒的濃度，清楚說明塑膠微粒進入人類食物鏈的情況正在發生，可能造成人類健康的負面風險。

海洋是地球生命的起源，卻也是人為活動排放汙染物最終的受體。由於人類對自然環境的破壞，全球海洋環境正遭受如暖化、酸化、層化、汙染化、塑化等巨大的變遷，已對海洋生物造成不可逆的負面影響，這些影響最終也將反饋於人類自身。我們應該要正視海洋汙染問題，對環境保育已刻不容緩。事實上，降低海洋塑膠汙染最有效的策略即是「源頭減量」，從政府的角度應制定和落實更有效力的管理措施和法規，減少塑膠廢棄物進入環境，並且必須投入研究資源，系統性整合調查與研究，以釐清塑膠微粒在海洋中的傳輸行為與宿命，以及它對海洋生態的衝擊與人類健康的風險。而企業和民眾則需提升自身的「環境覺知」，當企業轉型和民眾的行為自發性的改變使用塑膠的行為，環境保育才會有所成效，因此從一開始的「養成教育」，就是環境永續發展的首要關鍵。

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