海洋上層におけるマイクロプラスチックの年齢を推定する新しい方法

Jun 09, 2023

福岡、日本 — 九州大学と旭化成株式会社の研究者らは、海洋表層で見つかったマイクロプラスチックの年齢を推定する新しい方法を開発しました。 この方法には、プラスチックの酸化レベルの分析と、紫外線暴露や周囲温度などの環境要因の組み合わせが含まれます。

研究チームは新しい方法を適用して、北太平洋の沿岸および沖合で見つかったマイクロプラスチックの年代を推定した。 彼らは、沿岸地域のマイクロプラスチックの年齢が0歳から5歳の範囲であるのに対し、沖合地域のマイクロプラスチックは1歳から3歳の範囲であることを発見した。彼らの調査結果は出版されました雑誌「海洋汚染速報」に掲載されました。

湖から海洋に至る海洋環境では、プラスチックが最も多く存在する種類の汚染物質です。 プラスチック廃棄物は風雨にさらされると、最終的には分解して断片化します。 分解されて長さ5mm以下になったプラスチックごみを「マイクロプラスチック」と呼びます。

「マイクロプラスチック汚染は世界的な問題として認識されています。以前の研究では、約24兆粒のマイクロプラスチックが存在することがわかりました」研究を主導した九州大学応用力学研究所の磯部篤彦教授は、「海洋の表層に浮いている。しかし、環境や生物への影響についてはまだわかっていることが少ない」と説明する。 私たちが抱えているもう一つの大きな疑問は、マイクロプラスチックがどれくらいの期間海中を漂流するかということです。」

海洋で見つかったマイクロプラスチックがどのくらい古いものであるかを調べるために、磯部氏と彼のチームは、そもそもマイクロプラスチックの年齢を測定するためにどのような指標を使用できるかを調査することから始めました。

「プラスチックで最も一般的な材料はポリエチレンと呼ばれます。ポリエチレンは環境と相互作用するため、酸化し、劣化することがわかっています」と旭化成株式会社の研究員であり、この研究の筆頭著者である大久保理恵は説明する。 「この劣化レベルは、材料の分子量の変化とカルボニル指数と呼ばれるものを使用して測定できます。単純に、ポリエチレンが劣化すると、そのカルボニル指数が増加し、分子量が減少します。」

もちろん、それだけでは十分ではありません。 マイクロプラスチックは風雨にさらされているため、チームは温度と紫外線がプラスチックの劣化にどのような影響を与えるかを標準化する必要もありました。 研究チームはまず、ポリエチレン素材への一連の曝露実験を実施し、UVと温度のさまざまな組み合わせが素材の分子量とカルボニル指数にどのような影響を与えるかについてのデータを収集した。

研究チームは、UVER（紫外線紅斑放射、地上レベルでの紫外線放射の測定値）と海水温度がプラスチック劣化の2つの最大の原因であることを発見した。

「このデータを取得したら、それをマイクロプラスチックのサンプルに適用し始めました。すべてのサンプルは、水面から最大 1 メートルの海洋上層から採取したものです」と大久保氏は続けます。 「私たちはまた、さまざまな地域からマイクロプラスチックを収集しました。いくつかのサンプルは、海岸から10〜80キロ離れた日本沿岸の範囲で収集されました。他のサンプルは、北太平洋とフィリピン海の真ん中の沖合で収集されました。」

収集したマイクロプラスチックを分析することで、チームは個々のサンプルの年齢を推定することができました。 彼らは、沿岸のマイクロプラスチックが0年から5年前の範囲であるのに対し、沖合のサンプルは1年から3年前の範囲であることを発見した。

「沿岸のマイクロプラスチックがゼロ年から5年の範囲である理由は、マイクロプラスチックが頻繁に海岸に打ち上げられ、より長い期間「生き残っている」ためであると私たちは仮説を立てています。一方、沖合のマイクロプラスチックは、海のその部分に到達するのに時間がかかるため、 3年以上前のマイクロプラスチックは見つかりませんでした」と大久保氏は説明する。 「これらの沖合のマイクロプラスチックも、深海に沈着することによって上層海洋から除去される可能性があります。」

研究者らは、この新しい方法により、マイクロプラスチックがどのように生成され、環境中に拡散するのかについてより良い洞察が得られることを期待している。 このデータは、海を越えてマイクロプラスチックを追跡するためのより正確なシミュレーションの開発にも役立ちます。

磯部氏は、「マイクロプラスチックに関する私たちの研究と理解はまだ非常に新しいものですが、このデータのおかげで、マイクロプラスチックの基礎科学についてもう少し理解が深まりました。次のステップは、海の波や海流などの機械的刺激がどのように影響するかを調査することです」と結論づけた。プラスチックを劣化させる可能性があるため、より正確なデータを収集できます。

- このプレスリリースはもともと九州大学のウェブサイトに掲載されたものです