マイクロプラスチック: プラスチックの世界の雪の結晶

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マイクロプラスチックは地球の隅々に散らばっており、かつては自然のままだった南極の風景さえも含まれています。 これらの小さな粒子は、大きなプラスチック片から発生し、長年にわたって劣化し、磨耗して、直径がわずか数ミリメートル、あるいはそれ以下になるまで発生します。

一部のプラスチックは最終的に埋め立て地に送られるか焼却されますが、リサイクルされないプラスチックのほとんどは海に送られ、海洋生態系を汚染し、絶対的な確信を持って言えませんが、潜在的に食物連鎖を汚染します。

プラスチックは、海洋での破片が初めて記録された 1960 年代以来、精査されてきました。 それ以来、プラスチックやマイクロプラスチックが環境に及ぼす悪影響や、それらが動物や人間の健康に与える可能性のある被害について、数多くの研究が行われてきました。

「マイクロプラスチックは、長さ 5 mm 未満、または 4 分の 1 インチ未満の小さなプラスチック粒子を指す『包括的な』用語のようなものです」と海洋化学科の化学者で海洋学者のクリストファー・レディ博士は言う。マサチューセッツ州のウッズホール海洋研究所で地球化学を担当し、『Science Communication in a Crisis: An Insider's Guide』の著者。

それらは少し難しいものです。 「典型的なプラスチック」は存在せず、プラスチックの唯一の定義や説明も存在しません。 レディはマイクロプラスチックを雪の結晶に例えます – それぞれが異なります: 「さまざまなプラスチックが生産されています – それらはすべて異なる生き物です。水に浮くものもあれば、浮かないものもあります。さまざまなポリマーに加えて、幅広い種類のプラスチックがあります。プラスチックに含まれる添加剤 (色、強度、難燃剤など) にはそれぞれリスクがあります。さらに、サイズや形状も異なり、風化や環境破壊によって異なる影響を受けます。最後に、環境中のプラスチックはスポンジのように機能します。そして他の汚染物質を拾います。」

レディ氏は、マイクロプラスチックは招かれざる客であり、特に海洋にとって最大の環境脅威の一つを表す常に変化する敵であると説明する。 「ほとんどの場合、これらの小さな破片は、ペットボトル、カップ、バッグなどのプラスチック製品の破片です」とレディ氏は言います。 「日光への曝露、摩耗、その他の風化の組み合わせにより、それらは発生します。したがって、これらは意図しない製品です。」

マイクロビーズも化粧品やパーソナルケア製品に含まれる招かれざる客です。 これらの小さな固体の製造されたプラスチック粒子は、角質除去剤または研磨剤としてクレンザーや歯磨き粉などの美容製品に添加されます。 それらは約 50 年前に初めて使用されたため、新しい問題ではありませんが、私たちはそれらが引き起こしている可能性のある損害に気づき始めたばかりです。 マイクロビーズは水に分解したり溶解したりしませんが、多くは小さすぎて廃水ろ過システムで捕捉できないため、川、湖、海に流れ込み、水生生物に脅威を与えます。 しかし、良いニュースもいくつかあります。2015 年、オバマ大統領はパーソナルケア製品や化粧品へのマイクロビーズの使用を禁止するマイクロビーズフリー水法を可決しました。

プラスチック汚染のもう 1 つの主な原因は、ナードルまたはペレットです。 これらはビニール袋などの商品の原材料または製造前の成分であり、輸送や配達中の不適切な取り扱いにより、世界中のあらゆる場所で発見されています。 1972 年の時点で、科学者たちは、これらのナードルまたは小球体がサルガッソー海の表面で発見された後、水生環境で問題になりつつあることを知っていました。

レディ氏は、マイクロプラスチック汚染は慢性的な問題であり、プラスチックの大量放出とは対照的に、世界中で蛇口からポタポタと滴り落ちる現象であり、取り組まなければならない問題だと述べている。

マイクロプラスチック問題の根本は、その持続性にあります。 それらは数十年、さらには数百年にわたって環境中に残り、非常にゆっくりと分解され、ますます小さな破片に分解されます。

ほとんどのマイクロプラスチックは陸上で発生し、川や風によって海に運ばれ、地球規模の海洋循環システムに巻き込まれます。 米国海洋大気庁（NOAA）の一部である米国海洋局は、プラスチックが海洋と五大湖で最も蔓延している種類の瓦礫であると述べている。 また、世界中のビーチ、海底、北極の海氷でも発見されています。 合成マイクロプラスチック繊維は、大気、海水堆積物、南極で最も孤立した地域の一つであるかつては手付かずだったウェッデル海から採取された海氷のサンプルからも発見されている。

「マイクロプラスチックの起源はさまざまですが、主に廃棄された使い捨てプラスチック、包装材、ゴミなどによってもたらされるプラスチック廃棄物の分解生成物であり、都市や地方の発生源から始まり、川、埋め立て地、そして最終的には海で終わります。 」とオークリッジ国立研究所およびテネシー大学化学・生体分子工学科の知事教授であるリゴベルト・アドビンキュラ氏は説明します。

マイクロプラスチックは公共の水源にも存在し、機械的、生物学的、環境的分解を何度も繰り返しており、最終的には魚や貝類などの海洋生物に蓄積すると同氏は言う。 マイクロプラスチックは、最小種のプランクトンから大型のクジラに至るまで、さまざまな海洋野生生物の胃、底生無脊椎動物の消化管、およびペンギンの糞便サンプルで発見されています。 それらは空気中、水道水、海塩、ボトル入りの水、ビール、人間が食べる魚からも発見されていますが、それらが人間の健康にどのような危険をもたらすかについてはまだ十分にわかっていません。

プラスチック汚染の潜在的な危険性については 1960 年代から 70 年代から知られていましたが、初期の研究は単発の論文で構成されており、環境中のマイクロプラスチックの分布と挙動については十分な理解がありませんでした。

マイクロプラスチックを含むプラスチック汚染に関して、より方向性を持った多様な種類の研究が行われるようになり、大規模で長期にわたる包括的なデータへのアクセスが提供されるようになったのは、ここ 10 年ほどのことです。 この分野が成熟するにつれて、資金調達の増加もあって、標準的な参考物質の開発と認識が始まり、実験室と現場のサンプル中のプラスチックの量と分布に関する共通言語が作成され始めています。

NOAA 海洋ゴミプログラムはデータの増大に貢献しています。 堆積物、砂、地表水の微粒子サンプルを収集するための標準化されたフィールド手法を開発しました。 これらの方法は、さまざまな環境における微粒子の数の全体的な比較を可能にするのに十分堅牢かつ正確な現場および実験室のテストを開発するために絶えず精査されており、これはマイクロプラスチックの最終的な分布、影響、運命を決定する上で重要な第一歩です。

国立環境情報センターの海洋マイクロプラスチック ポータルでは、海洋環境における世界のマイクロプラスチックの発生、分布、量に関するデータも収集しています。 この情報は、水質を改善し、地球の生態系を保護するために使用できます。

しかし、科学者は正確にどのようにしてマイクロプラスチックの存在を検査するのでしょうか? 高分子化学者であり、あらゆる種類のプラスチック材料の合成、製造、分析作業を研究対象とするアドビンキュラ教授は、次のように説明しています。「検出は、海洋生物の蓄積と海からの直接の蓄積によって行われます。サンプルの収集と統計分析は、化学分光分析と統計分析を使用して行われます。」顕微鏡分析法. プラスチックは主にポリオレフィン系 (PE、PP、PS) および PC、PET、ナイロン熱可塑性プラスチックをベースとしています。当社の機器と方法では、赤外 (IR) 分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などの方法を使用してマイクロプラスチックを検出できます。熱分解法と核磁気共鳴分光法。マイクロプラスチック、モデルサンプル、プラスチックから粒子への分解生成物の研究は、世界中の多くの科学者によって行われています。」

しかし、進歩はしているものの、マイクロプラスチックが生態系とその住民にどのような影響を与えているかを科学者たちが絶対的な自信を持って正確に言うことができていないため、まだ道半ばである。

「この測定の不確かさは、プラスチック汚染の悪影響を評価する上で多大な不確実性を生み出します」とレディ氏は言う。 「この分野は成熟しており、私たちはより確実性の高い軌道を歩んでいますが、科学的には、プラスチックの測定においてより確実性が得られた方がずっと良いでしょう。」

だからといって、プラスチックやマイクロプラスチックが悪者ではないと言っているわけではなく、私たちはマイクロプラスチックへの曝露について完全に理解していないだけで、その影響について明確な声明を出せるほどの自信を持って言えない、と同氏は付け加えた。 その結果、科学者たちはプラスチックに対して予防的なアプローチをとり、注意を誤ってしまいます。

「プラスチックはバルク材料としては一般に無害であり、現代社会に不可欠なものですが（容器、食品包装、家具、自動車、歯ブラシ、ボトルなどを考えてください）、粒子として体内での影響はまだ理解され始めたばかりです。」アドビンキュラさんは言います。 「それらは通常生分解性ではなく、またさまざまな組成で作られているため、どのような生物の消化器系の一部として残る可能性があるため、そのサイズ（マイクロ粒子からナノ粒子）が懸念されます。」

マイクロプラスチックの影響について一般的な記述を作成することは困難であり、最終的にはできたとしても時間がかかるでしょう。 レディは鉛元素の例を比較として挙げています。科学者たちは長年にわたり、鉛が人体にどのような影響を与えるかについて膨大な量のデータを収集し、人の血液中にどれだけ鉛が含まれているかを判定する検査を開発してきました。 現在、私たちは、鉛が子供の神経発達に影響を及ぼし、成長の遅れ、学習や行動の問題、聴覚や言語の問題を引き起こしていると大きな自信を持って言えます。

人間は、摂取、吸入、皮膚接触など、さまざまな方法でマイクロプラスチックにさらされる可能性がありますが、これらのマイクロプラスチックが人体にどのような影響を与えるかはほとんどわかっていません。 考えられる副作用としては、酸化ストレス、細胞毒性、神経毒性、免疫系の破壊、曝露後の微粒子の他の組織への移動、過敏症、溶血、炎症性病変、代謝障害の可能性、がんリスクの増加などが挙げられます。 しかし、私たちの知識には依然として大きなギャップがあり、レディ氏が強調するように、微粒子が人間の健康にどのような影響を与えているかを完全に確信を持って言うことはできません。「データはまだありませんが、時間の経過とともにこの分野はより信頼できるようになるでしょう。」 同氏はさらに、「しかし、マイクロプラスチックは不気味に見えるので、私たちはそれに対して何かをすべきです。そして、より多くのデータが利用可能になり、科学が進歩するにつれて、状況を再評価する必要があります。」と付け加えました。

プラスチック汚染に関する無数の論文が毎日出版されているが、その数が多すぎて追いつくのは不可能だとレディは考えている。 この分野は質の異なる出版物で飽和状態にあり、現状を完全に理解して評価することは困難です。

「また、研究室で検査されているプラ​​スチックが実際の暴露を本当に表しているかどうか、大きな自信を持って言うことは困難です（雪の結晶を考えてください、そして血液中のプラスチックを正確に測定することはできませんなど）。時間が経てば、より多くのことが分かるでしょう。」レディは言います。 「私はプラスチック汚染の擁護者ではなく、研究時間の半分をプラスチックに費やしています。しかし、私たちが知っていること、知らないこと、何が変化し、何が議論されているのかを伝えることが重要です。」

ウッズホール海洋研究所の科学者エドワード・カーペンターは、プラスチック研究の基礎を築きました。 1972年に発表された彼の研究は、サルガッソ海の表面にプラスチックの小さな粒子が存在し、ニューイングランド南部の沿岸水域に小球体が存在することを明らかにし、魚が摂取すると腸閉塞を引き起こす可能性があると彼は示唆した。

それ以来、研究により、北大西洋の亜熱帯環流におけるプラスチックの蓄積、動物プランクトンや魚やエビなどの外洋濾過摂食動物におけるプラスチック粒子の存在、そしてかつては自然のままだった南極とその住民の環境におけるマイクロプラスチックの存在が明らかになりました。 。

しかし、私たちは依然としてプラスチックを製造しており、汚染は深刻な問題となっています。 プラスチックは私たちの生活に深く浸透しているため、それぞれに適した代替品を見つけたり、私たちの生活から完全に取り除くことは事実上不可能です。 私たちはあまりにも優れた製品を作ってしまったので、現在のプラスチックについて知っていることを利用して、同じ品質を満たすことができる新しいプラスチックを構築する必要があり、「それらを『十分に優れた』ものにする必要がある」とレディ氏は言います。 「彼らは自然が攻撃方法を知っているという内蔵のアキレス腱を持っている必要があり、そうすれば彼らは持続できなくなります。」

私たちは、すでに環境中に存在するプラスチックやマイクロプラスチックにも取り組まなければなりません。 問題は、同じ雪の結晶が 2 つとないのと同じように、まったく同じ環境も存在しないということです。 すべてに対応できる万能の解決策はありません。 その代わりに、いくつかの異なる方法でプラスチック汚染に取り組む多角的なアプローチが必要です。

海洋の5つのゴミ捨て場には5兆個のプラスチックごみがあると推定されており、これは水から除去するのが必然的に困難になるマイクロプラスチックに分解される前に除去する必要がある。 数年前、青い海からプラスチックを除去しようという大きな動きがあり、基本的にはプラスチックを捕獲するために大きな網が投げられましたが、以前は水源である川や小川でプラスチックを捕獲する方が安全で効果的であることが明らかになりました。海にまで届きます。

オーシャン クリーン アップは、120 人のエンジニア、研究者、科学者、計算モデラーで構成される非営利財団で、その技術は海洋およびその発生源である川からプラスチックを除去することを目的としています。

海洋では、同社のバリア技術により人工の海岸線が形成され、大小のプラスチックが集中して除去されやすくなります。 コンピューター モデリングにより、プラスチックのホットスポットが存在する可能性が高い場所が予測され、ターゲットを絞った除去作業とその後のプラスチックのリサイクルが可能になります。

彼らは川沿いでも同様の技術を使用しています。 廃棄物を双胴船型の船に誘導する障壁で、リサイクルのためにプラスチック廃棄物を収集および抽出します。 別のタイプの障壁を川の河口に直接配備して、廃棄物が除去されるまで阻止することもできます。

ボルチモアのいくつかの川からプラスチックの破片を収集するMr. Trash Wheelや、海面から5mmから5mの破片を吸引するFREDなど、他の多くの企業や団体も川や海の浄化に取り組んでいます。

しかし、私たちはこれ以上の汚染も阻止しなければなりません。漏れている蛇口を閉める必要があります。 私たちの多くはすでにプラスチックをリサイクルしているか、プラスチックを含まない代替品に切り替えていますが、影響を与えるには政府レベルでの大きな変化が必要です。 多くの国は、カトラリーや持ち帰り用の箱などの使い捨てプラスチックを禁止したり、空になったものを返品するためのバウチャーやトークンを提供してリサイクルを奨励したりすることで、プラスチック廃棄物への取り組みを支援する法案を提出しており、オバマ大統領によるマイクロビーズの禁止はその一例です。

レディさんはプラスチックの未来に希望を抱いています。 同氏は、プラスチック汚染の問題に今取り組む集団的な努力が将来的には問題の減少につながり、今後10～20年以内に正しい道を歩める可能性があると信じている。