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台灣過濾與分離學會年會電子報2021年第13期 研究新知
水生環境中微塑膠的存在已成為全球日益關注的問題。微塑膠對生態系統構成危害，它們的存在，尤其是在水中，會對人類健康和生態系統產生不利影響。微塑膠直接從日常使用的塑膠製品、塑膠降解、工業和廢水處理廠釋放到環境中。一旦這些污染物進入水中，水生生物就會以它們為食，使得微塑膠進入食物鏈並造成嚴重的健康危害。 
(I)微塑膠的主要暴露途徑；(II)微塑膠的人類暴露途徑 微塑膠可以透過土壤、水及風等三種途徑進入河流和海洋，其中水路被認為是微塑膠散播的主要途徑。根據報導，每年有480至1,270萬噸未經處理的塑膠垃圾從沿海國家進入海洋，對水生環境產生巨大的影響。由於微塑膠無所不在的特性，它們存在於自然水循環和人為水循環中。在人為循環中，在城市污水和污水處理廠的入口和出口中均發現微塑膠的存在。污水處理廠是將自然和人為的水循環連接起來的通道，因此在微塑膠碎片被釋放到水生環境之前，它成為防止微塑膠碎片散播的最終屏障。 傳統的污水處理廠常包含一級(沉澱)、二級(生化池)及三級(砂濾)等三個階段。雖然污水處理廠並不是為去除微塑膠而設計的，但由於過濾過程中發生的各種機制，微塑膠顆粒可能會被攔截。例如，透過多孔材質過濾所引起粗濾、沉降、撞擊、攔截和擴散等機制。平均而言，在一級和二級處理階段可去除88%左右的微塑膠，而在綜合一級、二級和三級處理階段可達到94%以上的去除率。
微塑膠在污水處理廠各個階段的發生和去除率 
德國研究團隊Funck等人針對三座污水處理廠研究砂濾器(sand filters)對微塑膠攔截能力的效果，結果在所有污水處理廠的出水中均檢測到四種目標高分子PE、PS、PP和PET。 
微塑膠採樣系統 下圖顯示顆粒的質量濃度隨著過濾器部分尺寸的減小而降低，即在100 µm砂濾器上的顆粒質量濃度比與50 µm和10 µm過濾器上的高，隨著顆粒尺寸的減小，顆粒的總質量也會降低。砂濾器前後的濃度，可以觀察到所有聚合物濃度的大幅降低。PE的平均去除率為94% ± 3%，PS為87% ± 6%，PP為87% ± 15%，PET為75% ± 8%。 
砂濾器前(B.SF.)和砂濾器後(A.SF.)採樣中PE、PS、PP和PET的濃度 微塑膠是一種新興污染物，為了消除這些塑膠碎片，必須確定微塑膠類型、形狀和總體形態的整個範圍，目前雖然可以使用不同的顯微鏡和光譜技術進行分析，然而，對於現場監測的樣品分析來說，這並不容易，因為樣品可能包含多種形狀和高分子類型。實際應用上仍缺乏有效地將塑膠碎片攔截在廢水處理設備的技術。即使污水處理廠使用的技術有很高的去除效率，依舊會向環境中釋放少量微塑膠，日積月累後，對環境會造成有害影響。有一些技術如膜生物反應器(MBR)可用於在廢水處理過程中有效去除微塑膠，但需要高資本和營運維護成本。 2018年通過的歐盟塑膠策略包括四大類的預防和控制措施：(1)提高塑膠回收方法的經濟性和品質，(2)減少亂丟塑膠垃圾，(3)推動研究和投資，以創造循環解決方案和永續的製造實務，減少廢棄物進入環境，以及(4)推動全球共同努力來減少和消除塑膠廢棄物。微塑膠的發現為科學界帶來新的挑戰和研究機會，因為它們具有獨特的特性，例如疏水性、表面電荷、更長的分子鏈排列、更高的比表面積、各種尺寸、形狀、顏色和官能基。為了降低微塑膠對水生環境的危害，評估和改進從污染水中去除微塑膠的處理方法是十分迫切的，有賴化工、環工相關專業人士找出更有效的方法。
資料來源：
台灣過濾與分離學會 Taiwan Filtration and Separations Society |
