環境樣品中微塑膠與其他微型垃圾成分的改良分析方法

實驗考量事項-粒子的選取

使用空間解析度為 100 μm 的 Micro-FTIR 物鏡時，會先框選一個區域，接著建立具有固定尺寸的馬賽克區域（mosaic）。例如，在環境樣品中，其尺寸可設定為 2000 μm × 1400 μm。此馬賽克區域即稱為「計數區域（count area）」或「計數視野（count field）」，見圖1。

完成儲存後，即可透過 OMNIC Picta 軟體中的 WIZARD 功能啟動粒子分析（Particles Analysis）。

在特定計數區域內，濾膜表面的粒子會依據亮度值進行偵測，此處亮度值定義為各粒子相對於背景的亮度比（brightness ratio），見圖2。使用者首先應取消勾選 Auto-mask particles 選項。在 Image preprocessing 中，應選擇「Smooth」、「Separate touching particles」以及「Exclude partially visible particles」功能，其中後兩者對於顯微粒子計數特別重要。

接著，在 Particle Mask intensity 設定中，應取消勾選「Auto-detect intensity」，並勾選「Show intensity histogram」。後續待分析的粒子可透過強度直方圖（intensity histogram）進行選取。這些粒子會被稱為 bounding boxes 的矩形框所包圍。建立影像強度直方圖的目的，在於能夠選取足夠且具代表性的粒子數量，因為在分析前並無法預先得知該區域中的微塑膠含量。

利用 Particle size sieve 功能，可降低潛在干擾訊號，見圖2。當存在光譜干擾或背景干擾時，亮度比會受到影響，導致軟體偵測到較少的粒子數量。

完成粒子偵測後，系統會收集粒子的原始光譜（raw spectra）。在光譜收集完成後，需於計數視野中選擇背景位置。藉由原始光譜與背景光譜的組合運算，即可得到粒子的最終光譜。最後，再透過與參考資料庫比對來進行光譜鑑定。每個粒子的光譜皆會以匹配率表示其鑑定結果見圖3。此外，系統也會記錄每個粒子於計數視野中的座標位置，使每個粒子都能被明確識別。

依據儀器特性，最佳匹配率範圍應 ≥ 65%；然而，根據前處理方式的不同，匹配率亦可能 > 80% 或更高，見圖4。在前處理過程中，應盡可能去除光譜與背景干擾，特別是在過濾程序中採用純化步驟時。如此可提升粒子選取效率，並使各粒子的鑑定匹配率高於最佳範圍。當鑑定匹配率 < 65% 時，粒子將無法被有效鑑定，因此不會被納入計數，進而導致微塑膠含量被低估。

圖 4. 部分最佳鑑定之聚合物代表性光譜，其匹配率> 80%：
（a）聚乙烯（polyethylene），（b）聚丙烯（polypropylene），

（c）壓克力（acrylic），（d）聚醯胺 6（polyamide 6）。