琵琶湖およびその流域におけるマイクロプラスチック汚染の現況
Current status of microplastics pollution in the Lake Biwa and its watershed
田中 周平 ・王 夢澤 ・鍋谷 佳希 ・牛島 大志 ・垣田 正樹 ・2
1
1
3
岡本 萌巴美 ・雪岡 聖 ・藤井 滋穂 ・高田 秀重
1＊

1

1＊

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1

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2

2

Shuhei TANAKA , Mengze WANG , Yoshiki NABETANI , Taishi USHIJIMA , Masaki KAKITA ,2
1
1
3
Moemi OKAMOTO , Satoru YUKIOKA , Shigeo FUJII and Hideshige TAKADA
京都大学大学院 地球環境学堂
2
京都大学大学院 工学研究科
3
東京農工大学 農学部 環境資源科学科
1
Graduate School of Global Environmental Studies, Kyoto University
2
Graduate School of Engineering, Kyoto University
3
Department of Environmental and Natural Resource Sciences, Tokyo University of Agriculture and Technology
1

摘

要

琵琶湖岸を歩くとプラスチックごみを見かけることが多い。これらのプラスチック
ごみは，どこから来て，どこに行くのかは，あまり知られていない。著者らは，さまざまな試料に対するマイクロプラスチックの分析方法の開発を進めており，その手順を用いて，湖沼，海域，河川などの水環境調査や上下水処理場における挙動調査，魚貝類中の蓄積状況調査，化粧品やスクラブ剤などの製品中の含有容量調査など，発生源，排出源から生物への蓄積までの研究を展開してきた。本稿では，琵琶湖および琵琶湖流域におけるマイクロプラスチックの挙動を中心に報告し，その結果を他の環境と比較し考察を行った。

キーワード：多環芳香族炭化水素類，琵琶湖，マイクロプラスチック，
有機フッ素化合物類

Key words：polycyclic aromatic hydrocarbons, Lake Biwa, microplastics,
per and polyfluoroalkyl substances

1．はじめに高度経済成長時代に窒素やリンなどの栄養塩が流れ込み富栄養化が起こった琵琶湖では，2019 年，北湖で窒素濃度が 0.20 mg/L にまで低下し環境基準値を満たした。南湖においても低下が進み，2019 年には 0.22 mg/L にまで改善が進んでいる。ところが，
雨の日に琵琶湖岸を歩いていると漂流ごみを見かけることが多い。そのほとんどがプラスチックごみである。
著者らは 1997 年から琵琶湖岸に抽水植物のヨシを植栽し，その後，20 年以上にわたり植物社会学的な植生調査を年 3 回の頻度で継続してきた。2016 年
10 月 19 日に撮影した琵琶湖岸ヨシ群落内の写真を
図 1 に示す。抽水植物群落の水質浄化効果の 1 つに浮遊物質の沈降促進効果がある。雨の日などに流れてきたプラスチックごみがヨシやウキヤガラなどの抽水植物の茎や葉でフィルターされ沈降する。抽水植物群落内には茎や根の表面に多様な微生物が存在

図1

琵琶湖岸ヨシ群落内のプラスチックごみ．

し，時間をかけて有機物を低分子化する。ところが，プラスチックはなかなか分解しないため，ほとんどのプラスチックごみが残存し蓄積していく。

受付：2020 年 9 月 5 日，受理：2020 年 12 月 4 日＊〒 606 - 8501 京都市左京区吉田本町，E-mail：tanaka.shuhei.3u@kyoto-u.ac.jp
2020 AIRIES

15

田中ほか：琵琶湖およびその流域におけるマイクロプラスチック汚染の現況

その結果，図 1 のような風景が琵琶湖岸では見かけられる。このようなプラスチックごみは，いつ，
どこで，どれだけ発生し，その後，どう挙動しているのかは，実は分かっていない。なぜなら，プラスチックが社会で広く使われるようになったのは1950 年以降であり，日本で 500 mL 以下の PET ボト
ルが解禁されたのは 1996 年である。1996 年以降に環境中に流出した PET ボトルが，紫外線や物理的影響によって微細化しマイクロプラスチック（5 mm
未満のプラスチック）になっているのかどうかは，分かっていない。
2020 年 7 月 1 日からプラスチック製買い物袋の有料化が始まるなど，プラスチック製品に対する国民の関心が進んでいる。約 2 か月が過ぎ，改めてプラスチックの有用性と，その有用性が故に “あたりまえ” のように使用していたことを実感している。重
要な点は，このプラスチックの環境運命を知らないまま，社会がプラスチックを利用し続けていることである。生態系を含めた環境への負荷は許容できる範囲であるのか否か，そのことを明らかにするため，多くの研究者がマイクロプラスチックの問題に取り組んでいる。著者らは，さまざまな試料に対するマイクロプラスチックの分析方法の開発を進めており，その手順を用いて，湖沼，海域，河川などの水環境調査や上下水処理場における挙動調査，魚貝類中の蓄積状況調査，化粧品やスクラブ剤などの製品中の含有容量調査など，発生源，排出源から生物への蓄積までの研究を展開してきた。本稿では，琵
琶湖および琵琶湖流域におけるマイクロプラスチッ
クの挙動を中心に報告し，その結果を他の環境と比較し考察を行う。
2．各試料における分析方法の開発
環境中に存在するプラスチックの中でも元の形を残すものをマクロプラスチック，5 mm 以上の微細片をメソプラスチック，5 mm 未満のものをマイク
ロプラスチックと呼ぶ。多くの研究者は 300 µm よりも大きなマイクロプラスチックを分析することが多かった。2016 年 11 月 16 日に琵琶湖北湖の表層水を目開き 315 µm のプランクトンネットと目開き
100 µm のプランクトンネットを用いて，それぞれ
3
約 20 m を通水した際の内側を洗い流した際の試料を図 2 に示す。
左図は目開き 315 µm の結果を示す。上部に浮いている白色や緑色のもののうち 5 mm よりも小さい
ものがマイクロプラスチックである（実際は実験
室に持ち帰った後，フーリエ変換赤外分光光度計（Fourier Transform Infrared Spectrometer; FTIR）で同定）。一方で，右図は目開き 100 µm の結果を示す。緑色の濁った試料となった。
水環境中には多くの動物プランクトンや植物プラ
16

図2

 琶湖北湖調査におけるプランクトンネットの琵
目開きの違いによる試料の違い．

ンクトンが存在し，それらの大きさは例えばゾウリ
ムシで 170～300 µm，ミドリムシで 140～180 µm であり，それらと同じくらいの大きさのマイクロプラ
スチックを分析するためには，これらのプランクト
ンは夾雑物となる。300 µm よりも小さいマイクロ
プラスチックを分析するためには，これらの夾雑物
質を効率的に除去し，プラスチックを残すような前処理方法の開発が重要となる。過酸化水素やフェントン反応による夾雑物の分解や，ヨウ化ナトリウムによる比重分離などを行うことで，できるだけマイクロプラスチックに影響を与えない方法で，いかに効率的に夾雑物を取り除くことができるかが重要な要素となる。
プラスチック成分の同定についても，大きさによ っ て 異 な る 方 法 が 必 要 と な る。300 µm よ り も
大 き い 粒 子 の 場 合 は FTIR-ATR（Attenuated Total
Reflection, 全反射測定法）を用いることが多い。小さい粒子となるとピンセットで取り扱うことが難し
くなり，針を用いることもある。100 µm が同定の限界であり，それよりも小さい粒子については，顕微 FTIR を用いることが多い。顕微 FTIR では最小
10 µm までの同定が可能であり，現在，環境水，底泥，上水，下水，魚貝類内のマイクロプラスチックの前処理方法を開発してきた。同定する量が多くなってくる場合は，マッピング機能やイメージング
機能を利用すると対応可能である。反射法，透過法，ATR 法などでの分析が可能であるが，それぞれについて前処理方法が異なるため，試料に応じて適切な前処理方法を検討する必要がある。さらに微小なマイクロプラスチックの迅速分析を可能にしたのが，LDIR（Laser Direct Infrared）ケミカルイメージ
ングシステムである。最小 0.1 µm の ATR イメージ
ングデータを迅速に取得することができる技術であり，私たちは現在，1～100 µm の水環境中のマイク地球環境 Vol.25 No.1&2

15 - 21（2020）

ロプラスチックの迅速分析法の開発に取り組んでいる。
3．琵琶湖におけるマイクロプラスチック汚染の現況
琵琶湖では 2015～2016 年にかけて計 33 か所で表層水を対象に調査を実施した。調査地点を図 3 に示
3す。1 か所当たり平均 32.3 m の表層水を 300 µm のプランクトンネットに通水し（調査の様子を図 4 に示す。
），過酸化水素水，ヨウ化ナトリウムによる前処理後，FTIR-ATR によって分析を行った結果，合計 1,319 個のマイクロプラスチックが検出された。
3
平均個数密度は 1.24 個/m であり，採水地点別では
3（WB5）で最0.05～6.53 個/m であった。南湖堅田沖
大であり，その次は北湖の中心部（安曇川沖（WB173
3））
で 6.46 個/m であった。
底泥の調査地点を図 5 に示す。底泥中のマイクロ
プラスチックも同時期に計 38 か所で調査され，乾燥重量 10 g 当たりで平均 5.34 個/10 g-dry であり，採泥地点別では 0～37 個/10 g-dry であった。最大は北湖西岸の石田川河口部沖（SB25）
であり，次いで南湖東岸の葉山川河口部沖（SB4）で 27 個/10 g-dry であった。
2018 年に 10 µm レベルのマイクロプラスチックに3ついて調査したところ，表層水で 252～850 個/m ，

図3

琵琶湖における調査地点（表層水）．
（Wang M. 2016）

図4

図5

琵琶湖における調査の様子．

琵琶湖における調査地点（底泥）．
（Wang M. 2016）17田中ほか：琵琶湖およびその流域におけるマイクロプラスチック汚染の現況

底泥で 33～148 個/10 g-dry であり，より微小なマ
イクロプラスチックが多く琵琶湖内に存在した。
2020 年度には流入河川を含めて調査予定である。
4．マイクロプラスチックに吸着した微量化学物質（鍋谷ほか，2017）
マイクロプラスチックは炭化水素の骨格から構成されたポリマーであるため疎水性が高く，疎水性の有害化学物質を海水中から大量に吸着すると報告されている。水環境中のマイクロプラスチックからさ
まざまな化学物質が検出されているが，同一マイク
ロプラスチック試料に対する多種多様な化学物質の吸着特性を検討した事例は少ない。マイクロプラス
チックへの化学物質の吸着を議論する場合，粒径分布が大きく寄与すると考えられるため，粒径が異なるマイクロプラスチック間で化学物質含有量を比較するのは困難である。すなわち，化学物質含有量を相対的に比較するためには，同一のマイクロプラス
チックを同一の抽出方法で分析することが重要となる。
2016 年 10 月から 12 月に琵琶湖および大阪湾の 6地点において，表層水中のマイクロプラスチックを大量に採取した。採取した試料はすみやかに実験室に持ち帰り，315 µm～5 mm のマイクロプラスチッ
クをピンセットで一粒ずつ選別し，その後，任意の 50 mg を 1 試料として，溶媒で PFASs（Per- andpolyfluoroalkyl substances）お よ び PAHs
（Polycyclic
Aromatic Hydrocarbons）を 抽 出 し HPLC-MS/MS（高速液体クロマトグラフ質量分析計）および GCMS/MS（ガスクロマトグラフ質量分析計）にて，15 種 の PFASs と 16 種 の PAHs に 加 え て，4 種の 塩 素 化 PAHs（9-ClFle（9-chlorofluorene），9-ClAnt（9-chloroanthracene），2-ClAnt（2-chloroanthracene），

図6

18

 FASs, PAHs および塩素化 PAHs の濃度比とPオクタノール/水分配係数の関係．
（鍋谷ほか，2017）（9,10-dichloroanthracene））を分析した。
9,10-Cl2Ant
PFASs と PAHs および塩素化 PAHs の水中の濃度を分母に，マイクロプラスチックに吸着した化学物
質濃度を分子にとり y 軸とし，各化学物質のオクタ
ノール/水分配係数（log Kow）を x 軸にとった結果を
図 6 に示す。
PFASs の 濃 度 比 は，PFHxA（パ ー フ ロ ロ ヘ キ サン酸，Perfluorohexanoic acid）が約 6,000，PFOA（ペルフルオロオクタン酸，Perfluorooctanoic acid）が
約 1 万であった。PAHs の濃度比は，低環（2，3 環）が 10～30 万，中環（4 環）が 10～500 万，高環（5，6環）が 100～300 万であった。塩素化 PAHs では，3環のアントラセンの濃度比は約 20 万であるのに対し，2-ClAnt は 150 万，9-ClAnt は 300 万，9,10-Cl2Ant
は 600 万であり，いずれも親物質より高い濃度比を示した。PFASs，PAHs ともに Log Kow が大きくなるにつれて濃度比が大きくなる傾向が示された。
5．魚貝類によるマイクロプラスチックの取り込み（牛島ほか，2018）2016 年 10～12 月にかけて琵琶湖，大阪湾，敦賀湾，女川湾，東京湾，英虞・五か所湾の 6 か所で魚類を入手した。学生による釣りで採取したものと，現地で当日に釣り上げられたことが確認できた魚を購入し，計 197 匹の魚の消化管内のマイクロプラス
チックの分析を行った。対象粒径は 100 µm から
5 mm とした。琵琶湖のワカサギの消化管から検出されたマイクロプラスチックを図 7 に示す。
魚類の消化管内のマイクロプラスチック検出率を
図 8 に示す。197 匹の魚の内，74 匹の魚の消化管か
ら合計 140 個のマイクロプラスチックが検出された。平均検出率は 37.6％であり，特にカタクチイワ
シからの検出率が高かった。ろ過摂食の魚 97 匹か

図7

 琶湖のワカサギの消化管から検出された
琵
1.4-シクロヘキサンジメチレンテレフタラート．
（牛島ほか，2018）

地球環境 Vol.25 No.1&2

図8

図915 - 21（2020）

魚類消化管内のマイクロプラスチック検出率．
（牛島ほか，2018）

流入水，返送汚泥中のマイクロプラスチック（田中ほか，2019）．

らの検出率は 54.6％と高く，それ以外の 100 匹の魚からの検出率 21.0％を大きく上回ったことから，ろ過摂食がマイクロプラスチックの誤飲を増加させている可能性が示唆された。
6．下水処理工程におけるマイクロプラスチックの挙動（田中ほか，2019）2018 年に琵琶湖周辺の 4 か所の下水処理場で処理
工程別のマイクロプラスチックの挙動調査を実施した。100 µm～5 mm のマイクロプラスチックを図 93に示す。流入水中に 600～4,000 個/m 存在し，放流
3
水中では 0.32～2.22 個/m となり約 99.9％が除去されていた。大部分のマイクロプラスチックは汚泥に移行していることが分かった。放流水中の個数密度
は放流先である琵琶湖表層水中の個数密度と同程度であり，下水処理場による処理が効果的であることが示された。
琵琶湖への負荷量の推計を図 10 に示す。琵琶湖
流入河川のうち，安曇川，姉川，日野川，野洲川における晴天時のマイクロプラスチック個数密度に，それぞれの流量を掛け合わせ，そこから琵琶湖流入
河川すべてからの負荷量を計算すると，418,700 個/日であった。2018 年に実施した下水処理場の調査では，4 つの処理場をすり抜けて琵琶湖に流れている
マイクロプラスチックの負荷量は 504,600 個/日と計算された。すなわち，晴天時においては，河川からの流入負荷量と，下水処理場をすり抜けて琵琶湖に流入する負荷量は同程度であることが示された。
ところが，10～100 µm のマイクロプラスチックに注目してみると，流入水中の個数密度は 125,000
33個/m となり，放流水中でも 29,700 個/m が残存す
19

田中ほか：琵琶湖およびその流域におけるマイクロプラスチック汚染の現況

図 10

琵琶湖への負荷量の推計（100 µm 以上）．

ることが分かった。つまり，砂ろ過を行っても 10～100 µm のマイクロプラスチックの一部は下水処理場をすり抜けて琵琶湖に到達していることが分かった。その量を合計すると約 161 億個/日であり，微細なマイクロプラスチックは大量に琵琶湖に流れていることが示唆された。現在は，雨天時を含めた琵
琶湖への流入負荷量調査を計画中である。
7．アジアの開発途上国や新興国におけるマイクロプラスチック汚染の現況（岡本ほか，2019）2018 年 9～10 月にネパール国カトマンズ市における 100 µm 以上のマイクロプラスチックの調査を実施した結果を琵琶湖流入河川と比較して図 11 に3示す。河川表層水中から 600～45,600 個/m のマイ
クロプラスチックが検出された。カトマンズ市では2015 年 4 月に大地震が発生し，下水道や廃棄物処理場などのインフラは依然として整備されていない状況であった。これらの背景を鑑みると，下水処理におけるマイクロプラスチックの除去効果は非常に重要であることが読み取れた。また，プラスチック
ごみを散乱させずに適切に処分していくことができるような社会システムの構築は，水環境におけるマ
イクロプラスチック低減に効果的であることも示唆された。同様の調査を 2017 年 10 月にベトナム国ダナン市において実施したところ，Han 川で 2.26 個
33/m ，PhuLoc 川で 0.37～1.60 個/m であった。ダナ
ン市では下水処理場の整備が進み出しているとともに，各家庭には腐敗槽が設置されており，沈殿により多くのマイクロプラスチックが汚泥側に移行していることが示唆された。
8．まとめと今後の課題
各種試料に対する前処理方法を含んだ分析方法を確立してきた結果，10 µm 以上のマイクロプラス
チックの挙動については追いかける体制が整いつつ
20

図 11

河川表層水中のマイクロプラスチック個数密度．
（岡本ほか，2019）ある。その結果，繊維状のマイクロプラスチック（30 µm）やタイヤ屑（20 µm）などを大阪湾の底泥から検出することができた。これらは 300 µm よりも大きな粒子を調査していた段階では，検出されなかった物質である。サンゴは数 µm のマイクロプラ
スチックを取り込み，その結果褐虫藻の取り込み速
度が遅くなるなどの報告例がある。すなわち，さらに微小のマイクロプラスチックの挙動を知らなければ，生態系への影響を議論することができない。今後は，LDIR（Laser Direct Infrared）等を駆使することで，さらに微小のマイクロプラスチックの挙動を迅速に追いかけることを可能とし，都市水循環系におけるマイクロプラスチックの環境運命をさらに明らかにしていきたいと考えている。流域での環境運命が明らかになると，さまざまな発生源対策を効率的に講じることが可能となると考えている。
マイクロプラスチックの調査および分析には多大な労力が必要となる。未解明の問題にいっしょに楽しく取り組んでくれた卒業生のみなさん，ならびに研究を支援してくださった方々に，この場を借りて御礼申し上げます。
引用文献
Colmsjö, A., Rannug, A. and Rannug, U. （1984）
Some chloro derivatives of polynuclear aromatichydrocarbons are potent mutagens in Salmonella
typhimurium. Mutation Research/Genetic Toxicology,
135（1）, 21−29.
京都新聞（2020）
琵琶湖の水 きれいになった？「北半分」の窒素濃度改善 初の環境基準達成（2020 年 7
月 3 日）．
鍋谷佳希・田中周平・鈴木裕識・雪岡 聖・藤井滋穂・
高田秀重（2017）琵琶湖・大阪湾におけるマイクロ
プラスチックへのペルフルオロ化合物類および多環芳香族炭化水素類の吸着特性．土木学会論文集

地球環境 Vol.25 No.1&2

G
（環境）
, 73
（7）
, Ⅲ_1-Ⅲ_8. https://doi.org/10.2208/
jscejer.73.III_1
日本経済新聞社（2007）経済新語辞典, p.542.
岡本萌巴美・田中周平・雪岡 聖・藤井滋穂・Sangeeta
Singh・高田秀重（2019）ネパール国カトマンズ市
におけるマイクロプラスチックの存在実態の把握
および河川への負荷源の推定．土木学会論文集 G
（環境）
, 75
（7）
, Ⅲ_127-Ⅲ_134. https://doi.org/10.
2208/jscejer.75.7_III_127
Okubo N., Takahashi S. and Nakano Y. （2018）
Microplastics disturb the anthozoan-algae symbiotic
relationship, Marine Pollution Bulletin. https://doi.
org/10.1016/j.marpolbul.2018.07.016
滋賀の理科教材研究委員会（2007）やさしい日本の淡水プランクトン図解ハンドブック，合同出版．
田中周平・垣田正樹・雪岡 聖・鈴木裕識・藤井滋穂・
高田秀重（2019）下水処理工程におけるマイクロプ
ラスチックの挙動と琵琶湖への負荷量の推定，土木学会論文集 G
（環境）
, 75
（7）
, Ⅲ_35-Ⅲ_40. https://doi.org/10.2208/jscejer.75.7_III_35

15 - 21（2020）

牛島大志（2018）粒径 10 µm 以上のマイクロプラス
チックの分析方法の開発および琵琶湖・大阪湾・ダナン湾における陸域由来の汚染の現況，京都大学工学研究科修士論文．
牛島大志・田中周平・鈴木裕識・雪岡 聖・王 夢澤・
鍋谷佳希・藤井滋穂・高田秀重（2018）日本内湾および琵琶湖における摂食方法別にみた魚類消化管中のマイクロプラスチックの存在実態，水環境学
会誌, 41（4）, 107−113. https://doi.org/10.2965/jswe.
41.107WANG M. （2016） Study on concentration of
microplastics in surface water and sediments in
Lake Biwa and Osaka Bay, Master thesis, Kyoto
University Graduate School of Global Environmental
Studies.

垣田

正樹／Masaki KAKITA

2018 年度 京都大学工学研究科修士論
文「琵琶湖流域の下水処理場におけるマ
イクロプラスチックの挙動調査による負荷量推計」を執筆。

田中

チックを研究。

周平／Shuhei TANAKA

1997 年から琵琶湖水質および沿岸の抽水植物群落植生を対象に研究を開始し，2003 年から有機フッ素化合物類の環境動
態，処理技術などを研究。2008 年から東南アジアを中心に生活関連化学物質の挙動を調査し，2014 年からマイクロプラス

王夢澤／Mengze WANG

岡本

萌巴美／Moemi OKAMOTO

2019 年度 京都大学工学研究科修士論
文「ネパール国カトマンズ市におけるマ
イクロプラスチック汚染の現況把握および路上におけるプラスチック製品からの生成挙動の検討」を執筆。

雪岡聖／Satoru YUKIOKA

2016 年度 京都大学地球環境学舎修士論
文「Study on concentration of microplastics
in surface water and sediments in Lake
Biwa and Osaka Bay」を執筆。

2016 年環境衛生工学研究「パーソナル
ケア製品中のスクラブ剤として使用されているマイクロプラスチック含有量の調査」などを執筆。

鍋谷

藤井佳希／Yoshiki NABETANI

滋穂／Shigeo FUJII2017 年度 京都大学工学研究科修士論
文「水環境中におけるマイクロプラス
チックへの多環芳香族炭化水素類およびそのハロゲン化体の吸着特性に関する研究」を執筆。

専門は，水環境衛生（流域汚濁機構解明，汚濁制御）。

牛島

高田大志／Taishi USHIJIMA

2018 年度 京都大学工学研究科修士論
文「粒径 10 µm 以上のマイクロプラス
チックの分析方法の開発および琵琶湖・
大阪湾・ダナン湾における陸域由来の汚染の現況」を執筆。

秀重／Hideshige TAKADA

環境中における微量有機化学物質の分布と輸送過程をテーマに，国内外をフィールドとした研究を続けている。

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