土壌中のナノプラスチック濃度の測定技術を開発
ポイント
・ 紫外可視分光光度計を用いて、土壌中のプラスチック濃度を簡便に測定する技術を開発
・ 従来法では検出が困難だった大きさ1 µm以下のナノプラスチックに対応
・ 地圏環境中のナノプラスチック量分布を基に、ヒトへのプラスチック暴露量の評価に貢献
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202406122080-O1-dfu29nK1】
概 要
国立研究開発法人 産業技術総合研究所(以下「産総研」という)地質調査総合センター 地圏資源環境研究部門 地圏環境リスク研究グループ 土田 恭平 研究員(現在 早稲田大学大学院創造理工学研究科地球・環境資源理工学専攻博士課程在籍)、井本 由香利 主任研究員、斎藤 健志 主任研究員、原 淳子 研究グループ長、早稲田大学創造理工学部環境資源工学科 川邉 能成 教授は、土壌中のナノプラスチックの濃度を測定する技術を開発しました。
近年、増え続けるプラスチックごみが社会問題となっています。とりわけ、大きさ1 µm以下のプラスチックはナノプラスチックと呼ばれ、人体への影響が懸念されています。ナノプラスチックは摂取や吸入などによって人体に取り込まれると考えられているため、ヒトへのリスク評価のためにも土壌を含む地圏環境にどれだけの濃度で分布しているかを知る必要があります。しかし、従来手法で検出できる土壌中プラスチックの最小サイズは約1 µmであるため、土壌中のナノプラスチックの分布状況は明らかになっていません。
今回開発した技術は、ナノプラスチックと土壌粒子の吸光度スペクトルの差を利用して、土壌有機物や土粒子とナノプラスチックを分離せずに、従来法では難しかった土壌試料中のナノプラスチック濃度を算定します。
なお、今回の成果の詳細は、2024年5月28日に「Ecotoxicology and Environmental Safety」に掲載されました。
下線部は【用語解説】参照
開発の社会的背景
ごみの不法投棄や河川の氾濫、農耕地でのプラスチックの利用、建築土木利用された資材の劣化や摩耗などに起因して、マイクロプラスチックが環境中へ流出していることが報告されています。陸上に存在するマイクロプラスチック量は海洋の4~23倍と推定されており、土壌中に多量のマイクロプラスチックが存在している可能性があります。また、ナノプラスチックはマイクロプラスチックが粉砕されることで生成され、マイクロプラスチックと同様に土壌中に存在していると考えられます。
ナノプラスチックは赤血球を破壊し、細胞に侵入してミトコンドリアDNAに損傷を与えることが明らかになっています。ナノプラスチックはマイクロプラスチックよりも人体への影響が大きい可能性があるため、土壌を含む地圏環境中のナノプラスチックの存在量を明らかにすることで暴露・リスク評価を行う必要があります。土壌中の微小なプラスチックの濃度を測定する従来の手法では、土壌試料を適切に前処理した後に土粒子と比重分離を行い、フィルターでプラスチックを回収します。この方法では、フィルターや装置の性能から1 µm以上の大きさのプラスチック粒子しか検出できないため、土壌中のナノプラスチックの分布状況は明らかになっていません。よって、ヒトへのナノプラスチックの暴露量評価をより詳細に行うために、土壌中ナノプラスチックの濃度評価手法を確立する必要がありました。
研究の経緯
産業技術総合研究所 地圏資源環境研究部門 地圏環境リスク研究グループは、環境中のプラスチックのリスク評価を目指しており、プラスチックと化学物質との相互作用や、プラスチックの土壌中での移動性の解明、環境中のプラスチック分布状況の調査を行ってきました。今回はマイクロプラスチックより人体への影響が大きい可能性があるナノプラスチックの地圏環境中の分布を明らかにするために、土壌中のナノプラスチックの濃度測定技術を開発しました。
研究の内容
本研究では、粒度分布や有機物の含有量など特性の異なる6種類の土壌サンプルと203 nmのポリスチレンの微小な粒子を混合して6種類の土壌懸濁液(ポリスチレン濃度5 mg/L)を用意しました。土壌粒子とナノプラスチックの吸光度スペクトルは図1のように異なるため、1つの土壌懸濁液に対して2つの波長の吸光度を測定することで、懸濁液中の土壌とナノプラスチックのそれぞれの濃度を定量できます。今回の6種類の土壌懸濁液に対して200 nmから500 nmまでの範囲で20 nm間隔で異なる2つの波長の組み合わせを試しました。その結果、波長220~260 nmおよび波長280~340 nmの吸光度での組み合わせで、算出されるナノプラスチック濃度とサンプル濃度の5 mg/Lとの差が最小になりました。これら2つの範囲の波長の組み合わせがさまざまな性質の土壌懸濁液中のナノプラスチック濃度を算定するのに適していると考えられます。
また、ナノプラスチック含有量の異なる乾燥土壌サンプルを用意し、これらの試料から土壌懸濁液を作成しナノプラスチック濃度を測定することで(図2)、土壌懸濁液中のナノプラスチック濃度と乾燥土壌中のナノプラスチック濃度との検量線を作成しました。この検量線はナノプラスチックの土粒子への吸着を考慮したものであり、直線関係を示していました。以上から、ナノプラスチックの土粒子への吸着を考慮した検量線を作成することで、もとの土壌中のナノプラスチック濃度を正確に測定できることが分かりました。また、本技術の測定下限を明らかにするため、さまざまなナノプラスチック含有量の乾燥土壌サンプルを用意し本技術でナノプラスチック濃度を算出したところ、土壌中ナノプラスチック濃度が0.2 mg/g以上のとき、用意した6種類すべての土壌ナノプラスチック濃度を変動係数10%以内の誤差で測定できました。これにより紫外可視分光光度計を用いた乾燥土壌中ナノプラスチック濃度測定は、測定下限0.2 mg/gで有効であると示されました。
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202406122080-O2-7yV1241C】
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202406122080-O3-af326OE0】
今後の予定
今回開発した技術により、環境土壌におけるポリエチレンやポリエチレンテレフタラートなどのナノプラスチックを定量し、地圏環境におけるナノプラスチック分布とその移動について明らかにしたいと考えています。
論文情報
掲載誌:Ecotoxicology and Environmental Safety
論文タイトル:A novel and simple method for measuring nano/microplastic concentrations in soil using UV-Vis spectroscopy with optimal wavelength selection.
著者:Kyouhei Tsuchida, Yukari Imoto, Takeshi Saito, Junko Hara, Yoshishige Kawabe
DOI:https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116366
用語解説
ナノプラスチック
大きさが1千分の1 mm(1 µm)以下のプラスチック。マイクロプラスチックより人体への影響が大きいと懸念されている。
吸光度スペクトル
物質が各波長の光をどの程度吸収するかを表したグラフ。
マイクロプラスチック
大きさが5 mm以下のプラスチック。環境中への流出が問題視されている。
暴露
物質が体内に入ること。体内への侵入経路は呼吸や飲食などのほかに皮膚接触なども考えられる。
紫外可視分光光度計
紫外から可視領域までの光を試料に照射することにより、各波長に対する試料の透過率を取得する装置である。特定の波長において対象物が光を吸収する値が異なる特性を利用して、幅広い分野で化学分析に利用されている。
プレスリリースURL
https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20240614/pr20240614.html
ひまそらあかねを無視するマスコミ、岩下の新生姜社長が名前を出すだけで「不買運動」が叫ばれる事態に
三上悠亜、新たなセクシー女優像確立した自負「賛否両論仕方ない」けど「すごく切り開いてる」
上戸彩、超大物女優から10代で言われた「あなたの席いつでも埋まるわよ」に今も感謝「熱い人」
陣内孝則、突然の肺がん告白に「ダブルチート」舞台あいさつ現場騒然…関係者「知らなかった」
【阪神】岡田監督が語った近本外しの理由 次戦は「外したら島田怒りよるやろ。みんなプロ」
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
【オリックス】東晃平「右上腕の違和感」で登録抹消 26日ソフトバンク戦で6回途中3失点
【中日】連勝ストップで首位広島と最大7差 立浪監督「初回点が取れなかったのが全て」
【ソフトバンク】東浜巨2敗「気まずい思いさせた」1000投球回達成した初回に3失点
サウジアラビア、日本のように「あの手この手」でW杯常連国へ Jリーグをロールモデルに代表強化
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
株主優待の桐谷さん「アダルトサイトを見てたらウィルス感染」正直投稿 修復のお礼はやはり…
丸亀製麺の「丸亀うどーなつ」が販売開始で完売店舗続出!過去の「うどんで作ったドーナッツ」と比較すると……
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
大谷翔平25号、驚異の2試合連続先頭打者弾 ここ10試合で8発の荒稼ぎ 得意の6月、11本目
【ネタバレ?】史実で見るキングダムの今後の展開まとめ〜中華統一までの全体像
米国育ちの37歳女性タレントが提唱「エンドレス牛丼」にネット賛同「発想なかった」「いいね」
心臓手術の可能性も アレク「違う病院に行こうと思ってます」セカンドオピニオン検討
生後間もない我が子がソファから落下 シンママのユーチューバー猛省「何を失ってもいいから…」
【日本代表】“死の組”に森保監督「予想通り厳しいグループに入ったな、と」豪州、サウジと同組
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
イケメンだから許される!堀北真希と山本耕史の「馴れ初め」が映画化希望するレベル
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
都知事選掲示板にヌードポスター ひろゆき氏「世も末」 SNSで批判噴出
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
「愛が生まれた日」藤谷美和子(56)の現在がヤバい!?徘徊生活を送っていた過去も明らかに。
【ネタバレ?】史実で見るキングダムの今後の展開まとめ〜中華統一までの全体像
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
松本人志飲み会参加セクシー女優「警察に相談しに行きました」報告「さすがにこれは酷すぎる」
ひまそらあかねを無視するマスコミ、岩下の新生姜社長が名前を出すだけで「不買運動」が叫ばれる事態に
三上悠亜、新たなセクシー女優像確立した自負「賛否両論仕方ない」けど「すごく切り開いてる」
上戸彩、超大物女優から10代で言われた「あなたの席いつでも埋まるわよ」に今も感謝「熱い人」
陣内孝則、突然の肺がん告白に「ダブルチート」舞台あいさつ現場騒然…関係者「知らなかった」
【阪神】岡田監督が語った近本外しの理由 次戦は「外したら島田怒りよるやろ。みんなプロ」
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
【オリックス】東晃平「右上腕の違和感」で登録抹消 26日ソフトバンク戦で6回途中3失点
【中日】連勝ストップで首位広島と最大7差 立浪監督「初回点が取れなかったのが全て」
【ソフトバンク】東浜巨2敗「気まずい思いさせた」1000投球回達成した初回に3失点
サウジアラビア、日本のように「あの手この手」でW杯常連国へ Jリーグをロールモデルに代表強化