No. 19-22

各種化学製品の生分解性評価
キーワード︓生分解性、環境適合性、化学物質、プラスチック、界面活性剤、潤滑油

はじめに現 代 社会 で は 数 万 種 類以 上 と も言 わ れ る 多
くの化学物質が日常的に使用されており、それらは 私た ち の生 活の 利 便 性や 快適 性 の向 上 に大きく寄与しています。一方でそれらが環境に与え る影 響 につ いて も 大 きな 関心 が 持た れ ており、新しい化学製品を開発する際には、高い性能や新しい機能などに加えて、高い安全性や環境適合性を示すことも要求されるようになっています。
こ れ らを 判 断 す る 際 の評 価 項 目の 一 つ で ある生分解性は、化学物質の環境中での挙動に最も大きな影響を及ぼす要因です。難分解性の化学物 質が 廃 棄物 など と し て環 境中 に 放出 さ れると、長期間残留して環境を汚染するだけにとどまらず、食物連鎖による生物への濃縮・蓄積、さら には 毒 性発 現に も つ なが る恐 れ があ り ます。例えば石けん・洗剤製品は消費量が非常に多く、多くの場合使用後は下水等を通じて環境中に放出されるため、排水処理施設や環境への負荷 を低 減 する ため に 生 分解 性の 良 い製 品 を開発することが重要視されています。また最近、
海洋 に流 出 した プラ ス チ ック ごみ や それ ら から生成するマイクロプラスチックが、海洋の生態系に悪影響を与え、さらには人間の健康にも影響を及ぼす可能性があるとして、大きな注目を集めています。このようなことから、化学製品の 生分 解 性評 価の 必 要 性が 非常 に 高ま っ ています。
生分解性の評価方法について
こ こ では 酸 素 が 存 在 する 好 気 的環 境 に お ける有機化合物の生分解について説明します。生分解とは、細菌やカビ、藻類などの微生物の作用により化学物質の構造が変換され、最終的には完全に酸化されて、二酸化炭素や水などの無機物にまで分解されることを言います。化学物質の 生分 解 性を 評価 す る ため の試 験 法に は た
くさんの種類がありますが、多くの場合、①試料の生分解に伴って微生物が消費した酸素量、②試料の生分解の結果発生した二酸化炭素量、③試 料の 生 分解 によ り 減 少し た試 験 液中 の 溶
存有 機炭 素 量の うち の い ずれ かを 測 定し て 生分解の程度を評価します。数ある試験法の中からどの方法を採用するかは、試験を行う目的や対象 とす る 化学 物質 の 性 質な どを 考 慮し て 決定します。中でも、①化学物質の審査及び製造等の規 制に関 する法 律(化審法)におい て従来か ら 規 定 さ れ て い る 試 験 法 に 相 当 す る OECD301C、②化審法の試験法に平成 30 年 4 月に追加された方法に相当する OECD 301F、③プラス
チ ッ ク 材 料 を 対 象 と し た 試 験 法 で あ る JISK6950 による試験の要望が多いのが現状です。
これらはいずれも、微生物の酸素消費量に基づいて試料の生分解性を評価する方法です。
閉鎖 系酸 素 消費 量自 動 測 定装 置に よ る試 験の概要
当 研究所森之宮センターでは、平成 30 年度に閉鎖系酸素消費量自動測定装置(クーロメータ OM7000A；大倉電気株式会社)を導入しました( 図 1) 。 本 装 置 を 用 い て OECD 301C 、 OECD301F、JIS K6950 による試験を実施することが可能です。試験の概要を以下に説明します。

図1

閉鎖系酸素消費量自動測定装置

多 様 な 微 生 物 を 含 む 植 種 源 と し て 、 OECD
301C ではいわゆる標準活性汚泥を、OECD 301F、JIS K6950 では家庭下水を処理している下水処理場の活性汚泥を使用します。培養びんに無機塩溶液(300 mL)、活性汚泥(通常 9 mg)、および試 料 (30 mg) を 加 え 、 一 定 温 度 ( 例 え ば OECD
301C では 25℃)で撹拌します(図 2)。JIS K6950
では 分解 速 度が 遅い と 予 想さ れる 試 料の 場 合などに活性汚泥の量を増やすこともできます。
試験期間は通常 28 日間ですが、JIS K6950 では必要があれば延長することもできます。

が 70％を超えれば生分解性であるとみなすことが多いです。
試験の実施例
セルロース、アニリン、および安息香酸ナト
リウ ムを 試 料と した 生 分 解性 試験 の 実施 例 を
図 3 に示します。これらの物質は活性汚泥によってよく分解され、試験で得られた酸素消費量の経時変化は図 3(a)のようになりました。それぞ れの 分 子式 から 計 算 した 理論 値 を基 に 生分解度を求めたところ、図 3(b)のような結果となりました。
(a)
酸素消費量 （mg/L）

280240200160120804000

試験の様子

培 養 びん 内 の 酸 素 が 消費 さ れ ると マ ノ メ ーター(図 2 のの部分)で検知され、消費された 量と 同 量の 酸素 を 硫 酸銅 水溶 液 の電 気 分解により発生させて培養びんに供給します。本
装置 は電 気 分解 の際 に 流 れた 電気 量 を連 続 測定し、その値を元に酸素消費量を算出します。
別に用意した、無機塩溶液と活性汚泥のみを加えた培 養びん(ブラン ク)におけ る酸素 消費量を差し引くことにより、試料の分解に由来する酸素消費量を求めることができます。
酸 素 消費 量 の 値 か ら 生分 解 度 を算 出 す る 際には、理論値(試料が無機物にまで完全に生分解し たと 仮 定し たと き に 消費 され る べき 酸 素量)を別途計算しますが、そのためには試料の元素組成(炭素、水素、酸素などの含有比率)が明らかになっている必要があります。分子式が明確 な試 料 の場 合は そ れ に基 づい て 理論 値 を計算します。混合物など元素組成が未知の場合には、有機元素分析を行って実験的に求めることもあります。通常、算出した生分解度の値が60％を超えれば、その試料は生分解性であるとみなすことが多いです。
なお、試料が水溶性の場合には、試験終了後の試験液を全有機炭素(TOC)計により分析し、溶存 有機 炭 素の 減少 量 か ら生 分解 度 を算 出 することもできます。この場合は、生分解度の値

発行日
作成者

1421282128時間 （日）(b)100
生分解度 （％）

図278060402000714時間 （日）図3

生分解性試験の実施例

試料： 〇，セルロース； △，アニリン；▲，安息香酸ナトリウムおわりに当センターでは、閉鎖系酸素消費量自動測定装置を用いて、界面活性剤を含む石けん・洗剤、プラスチックをはじめ、さまざまな化学製品の生分解性試験を企業様からの「依頼試験」や「受託研究」として実施しています。得られた結果
は環 境に や さし い製 品 の 開発 にも 役 立て て いただけます。また、日本バイオプラスチック協会(JBPA) に よ る グ リ ー ン プ ラ 識 別 表 示 制 度 のポジ ティ ブ リス トや 、 生 分解 性潤 滑 油の エ コ
マークの申請に必要な試験も対応可能です。さらに、本装置による試験以外にも生分解性評価に関 する さ まざ まな ご 相 談を 承っ て おり ま すので、お気軽にお問い合わせください。

2020 年 3 月 1 日
環境技術研究部 環境材料・生物工学研究室 山中 勇人
生物・生活材料研究部 界面活性剤研究室
川野 真太郎Phone: 06-6963-8065
E-mail: yamanaka@orist.jp
Phone: 06-6963-8037
E-mail: skawano@orist.jp