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- 641期-這些年,我們製造多少塑膠微粒?(5月號)
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2023-05-02動物便便大調查!糞便微塑膠研究與環境汙染倡議
641 期
Author 作者
Jenny Yeh/擔任綠色和平東亞分部研究員,擁有環境政策與商管背景,長期關注一次性消費和資源消耗議題。
Take Home Message
• 為了確認微塑膠(塑膠微粒)是否侵害臺灣生態環境,綠色和平與眾多單位合作完成陸域保育動物的塑膠微粒汙染調查報告。
• 經過研究設計、採樣、處理及鑑定,發現大部分樣本都含有塑膠微粒,其中黃喉貂糞便平均每克有高達18.65 個塑膠微粒。
• 調查成果的發布已得到各政府單位回應,期望以科學研究連結社會倡議,促成個人行動及政府政策的改變。
調查研究一直是推動公共政策的重要依據,綠色和平科學研究部門(Science Unit)針對不同環境議題嚴謹地研究分析,發布研究報告揭露環境問題,進而向執政者與利害關係人提出訴求並制定解方。例如綠色和平臺北辦公室在去(2022)年8 月發表的「難逃塑命:臺灣保育類野生動物及棲地微塑膠汙染調查」報告,公布了臺灣重要保育類動物與棲地遭塑膠汙染的現況。不僅是臺灣首例、更是全球第一份針對數種陸域保育類動物的塑膠微粒(又稱作微塑膠)汙染調查。
這次研究成果來自於大學教授、學生、民間顧問研究單位、臺北市立動物園研究員、熟知山中地形與動物習性的山青等人投入各自專業,花費一年多採集並探究臺灣保育類動物的糞便與棲地水源,透過監測塑膠微粒含量了解塑膠微粒汙染在臺灣的擴散現況。讓原本毫無相干的一群人單純地追尋某種真相,試圖促進社會改變,在科學研究上產生交集⸺這無疑是用科學研究譜出的一場聯合社會運動。接下來就讓我們一起看這份調查報告的起因、過程、成果,以及如何將知識化為行動、促成社會運動與環境倡議。
(作者提供)
海洋之外-無所不在的塑膠汙染
2015 年一段海龜鼻孔插入塑膠吸管的影片震驚全球,至今仍時有耳聞海洋動物受塑膠汙染危害。而往河流上游追溯,與人口密集城鎮有更多交集的陸域動物,牠們的生存環境又是如何?根據歐盟(European Union, EU)研究,有八成的海洋塑膠垃圾來自於陸地,陸續也有歐美研究在鳥類和哺乳類動物的糞便裡發現塑膠微粒。透過食物鏈的累積,人類的血液與胎盤中也有塑膠微粒的蹤影。但塑膠微粒是什麼?為什麼動物會吃下塑膠?
塑膠微粒是指直徑或長度小於五毫米(mm)的塊狀、細絲或球體的塑膠碎片,它們大多來自日常生活中使用的塑膠製品,因暴露於風、浪和紫外線下分解或變形而成。最新的學術調查指出,塑膠碎片能透過降雨及大氣對流移動,代表在都會區頻繁使用的塑膠,很有機會透過空氣和水的流動、以塑膠微粒的形式散布到世界各個角落,甚至在北極和喜馬拉雅山都曾發現過塑膠微粒的蹤跡。人類的肉眼看不見塑膠微粒,因為它細小、無孔不入、易於攜帶有毒物質、難以消失的特性,目前正逐步累積在自然及我們的生活週遭,危害著食品安全、人體建康、生態環境。
塑膠微粒自然棲地現形 臺灣首份保育類動物塑膠微粒汙染研究
「想知道臺灣的自然環境中塑膠汙染到底有多嚴重」、「看不見的塑膠微粒是不是正侵害我們重視的自然、土地、物種」、「如果汙染真的很普遍,我們需要讓更多人知道,讓有能力的人一起做出改變」在眾人說出對研究與行動的想法後,這場長達一年半的研究旅程就此展開(圖一)。
圖一|研究方法的簡易示意圖
為了理解臺灣陸域不同地區、棲地類型、野生動物受塑膠微粒汙染的狀況,研究團隊選擇了不同棲地類型中的水域作為塑膠微粒樣本採樣的地點。然而,因為研究及經費限制,以及在資源有限之下發揮議題影響力的考量,在研究設計上需要挑選重點對象調查。最終,研究團隊選擇了大眾較為熟悉的臺灣保育類動物:臺灣黑熊(Ursus thibetanus formosanus)、臺灣櫻花鉤吻鮭( Oncorhynchus masou formosanus)、臺灣水鹿(Rusa unicolor swinhoii)、金門歐亞水獺(Lutra lutra)、石虎(Prionailurus bengalensis)、黃喉貂(Martes flavigula)作為採樣對象(圖二)。
圖二|研究選定物種及採樣地點、樣本數據
除了研究設計階段的困難,在研究執行時也有需要注意的地方。研究人員在採樣動物糞便時,避免樣本遭受汙染並保持樣本中塑膠微粒的狀態為首要任務,所以研究團隊採樣時皆以樹枝或橡膠手套採集新鮮糞便樣本(圖三),並以鋁箔紙包覆好後放進保冷袋中;棲地水樣則以接近動物飲水習慣的方式取得表層水樣後以不銹鋼瓶盛裝保存;針對臺灣櫻花鉤吻鮭的主食——七家灣溪流域的水棲昆蟲動物,則是運用D 型網採集並將樣本儲存於玻璃罐或不銹鋼瓶內。採集的樣本皆以冷凍或冷藏的方式保存於實驗室中等待後續的處理。
圖三|動物糞便圖(作者提供)
整個研究過程中最具挑戰是採樣後樣本處理和塑膠微粒鑑定的階段。這個階段由中興大學生命科學系助理教授何瓊紋及中央研究院環境變遷中心研究員孔燕翔(Alexander Kunz)的研究團隊共同執行,主要任務是以過濾、溶解、密度分離等程序,將水、糞便、水棲昆蟲樣本中的有機質去除,且不傷害到樣本中的塑膠微粒。這個階段至關重要,若能完美的去除樣本中的有機質,就可以大大增進下一階段的塑膠微粒判讀的效率和效度。上述過程設計雖然有參考文獻,但是因為物種糞便和水中所含有機質與文獻不同,研究團隊在樣本正式處理前必須使用不同(濃度)的溶液、針對不同的濾紙多次嘗試,才能將研究設計調整到最理想的狀態,降低後續誤判塑膠微粒的情形。
樣本經過上述處理後,呈現在研究團隊面前的是一張張放在玻璃培養皿上的濾紙。接下來,透過立體顯微鏡去觀察濾紙上所發現碎片的顏色或切面紋理等,並以傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)以及拉曼光譜儀,結合OMNIC 軟體分析後得到光譜資訊。再將光譜資訊和材質資料庫(Rochman Lab University of Toronto 及 Open Specy)比對,判讀濾紙上的塑膠微粒聚合物形態,如聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene, PP)等(圖四)。
(a)
(b)
圖四|立體顯微鏡下發現的塑膠碎片
通常會先透過顏色觀察初步辨認,例如藍、紅、紫等鮮豔顏色都有很高機會是人造材質或是塑膠。
(a)金門歐亞水獺24 號糞便樣本中發現的塑膠微粒,經拉曼光譜確認材質為PP;
(b)臺灣黑熊9 號糞便樣本中發現的塑膠微粒,經拉曼光譜確定為PE。(中央研究院環境變遷研究中心孔燕翔研究團隊)
然而,因為樣本數量眾多,加上受到風化或消化道內消化作用的嚴重破壞,常導致光譜分析的辨識度不高並影響判讀。因此研究團隊決定在已充分前處理的前提下,將所得到的濾紙以尼羅紅染色法染色,塑膠經染色後會在黑暗中發出綠色螢光,以此方式取得塑膠微粒數量、尺寸和形態(纖維、顆粒、碎片)等基礎資訊,也藉此減少顯微鏡檢查時的人為判斷錯誤。
五大珍貴保育類動物的糞便都有塑膠微粒
研究結果顯示,臺灣黑熊、臺灣水鹿、黃喉貂、石虎、金門歐亞水獺,這些珍貴的五種保育類動物糞便內皆含有塑膠微粒,表示臺灣陸域自然環境皆已受到塑膠汙染,也證實臺灣指標性的保育類動物從自然環境攝入塑膠微粒的風險確實存在(圖五)。上述研究結果足以顯示臺灣各地普遍受到塑膠汙染,支撐源頭減塑倡議的必要性。然而,如何將眾多的研究數據轉譯出對大眾溝通的訊息,又保持科學效度和信度的論點?這些問題是最挑戰的地方。
圖五|臺灣保育類野生動物及棲地微塑膠汙染調查結果
因此,報告發布重點聚焦在整個研究結果中最突出的數據表現:以機會主義獵食者——黃喉貂的平均每克糞便塑膠微粒含量最高,高達18.65 個;採集來自各棲地的水樣本也都檢測出塑膠微粒,其中又以外島金門的內陸湖泊水域檢測出的平均每公升塑膠微粒含量為最高。此份報告搭配研究歷程的記錄影像、照片與資訊圖表,可以讓關注塑膠汙染及自然環境的受眾看見汙染的真實情況。此外,塑膠微粒材質的鑑定也是連結大眾生活中大量塑膠使用的重要線索,在綜合棲地水樣、糞便樣本及水棲昆蟲樣本發現的塑膠微粒中,聚合物主要屬於PE和PP,正是常見於廣泛使用在一次性食飲品容器及包裝的塑膠類型。
此外,綠色和平也希望讓大眾了解過去未被關注的議題——塑膠微粒的空氣傳播。根據2019 年以來的國際研究,偏遠地區的塑膠微粒汙染主要來源為旅遊活動及大氣環流傳播。不過,本研究所調查的棲地採樣點多是旅客難以到達的區域,排除旅遊活動這項因素,便說明了塑膠微粒可能經由大氣環流傳到無人類活動的偏遠地區,顯示人類大量使用塑膠的影響已不容忽視。
科學研究成功改變政策
對於以生物多樣性自豪的臺灣,這項研究希望能敲響警鐘,提醒所有人塑膠汙染已經影響到保育類野生動物及牠們的棲地,臺灣需要根本性解決塑膠汙染。此篇研究發布後獲得玉山國家公園的回應:從源頭減少一次性塑膠的使用,更嚴格要求遊憩服務據點賣店不販售瓶裝水、不使用一次性餐具;雪霸和陽明山國家公園也回應將研商長期監測塑膠微粒汙染的計畫;內政部更制定「國家公園減塑精進推動指引」,逐步淘汰園區內一次性塑膠製品使用與販售;環保署也回應將與零售通路試辦蔬果裸賣及塑膠包裝減量,並於今(2023)年擴大推動。
科學帶來的改變不僅在於人們對外界的認知,甚至有機會促使個人行動及政府政策的改變。以科學研究連結社會倡議、多元參與、協作的模式,打開科學知識與專業的應用,也促成更多臺灣塑膠微粒研究的討論。這項研究只是一個起點,我們期許更多的嘗試被實踐,讓更多的聲音因為科學研究的投入而被聽見。
動物棲地減塑宣言
生長於臺灣這塊土地上的野生動物,一直以來面臨許多生存風險,舉凡過度開發、棲地縮減、汙染破壞、路殺和非法狩獵等。而近年在商業模式的改變下,野生動物又多了一個新的威脅:塑膠。
綠色和平與臺灣生態和微塑膠的研究團隊,在 2021~ 2022年間調查臺灣指標性保育類動物,包括臺灣黑熊、臺灣水鹿、黃喉貂、石虎、金門歐亞水獺和櫻花鉤吻鮭,發現塑膠汙染陸域野生自然環境的情況極為普遍。以臺灣黑熊的大分棲地來說,高達八成以上的黑熊棲地水源和排遺樣本都發現塑膠碎片或顆粒,塑膠材質主要為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),很高機率來自塑膠包裝、容器等被廣泛生產的物品。
塑膠的產量在短短幾十年間增加了 20 多倍,其中高達 1/4 是用過就丟的包裝。相較於肉眼可見的大型塑膠,分解過後的微型塑膠更易於傳播和攜帶有毒物質,在環境中具有持久性,並透過食物鏈累積於生物體。近年的國際研究普遍將塑膠視為陸域生態系的新威脅,塑膠和它帶來的有毒物質汙染,很可能在未來數十年更廣泛的影響生態系統。
塑膠,本來就不存在於棲地,也不該成為野生動物的食物。面對大舉入侵陸域生態系的塑膠新威脅,政府、企業、乃至每一個人都可以採取行動。在了解綠色和平本次調查結果後,我們誠摯邀請您成為《動物棲地減塑宣言》的倡議夥伴,為野生動物大聲疾呼,支持政府、企業採取更多措施減少塑膠入侵自然環境:
✔ 逐年減少國有土地內銷售及使用一次性塑膠包裝等用品
✔ 定期監測生態系受塑膠汙染情形
✔ 投入資源研究塑膠對生態系及保育類動物的長期影響
✔ 響應聯合國《全球塑膠公約》,擬定臺灣淘汰一次性塑膠包裝等用品的時間表
✔ 自主訂立更積極的源頭減塑計畫
✔ 增加無包裝或可重複使用包裝的商品,提供消費者更多無塑選擇
✔ 在舉辦淨灘、淨山等活動外,邀集企業員工、消費者與社區加入減塑,透過員工教育及消費者溝通,協助減輕消費模式轉型帶來的挑戰
關於綠色和平
財團法人綠色和平基金會是一個獨立且不接受任何政治團體、政府及企業資助的國際環保組織,通過科學研究、政策倡議及和平行動,揭露全球環境問題並提出相應解決方案。我們長期關注塑膠問題,透過實地調查與公民科學研究,揭露臺灣海域及陸域遭受塑膠汙染的情況;同時,促進民間團體與公部門合力推動減塑政策,並號召消費者發揮公民力量,加速政府與企業淘汰塑膠柔珠等各類危害環境及生態保育之虞的一次用塑膠。
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