⽇化協LRI中間報告会
劣化マイクロプラスチック由来吸着化学物
質の体内動態モデルの構築と影響評価
令和3年8⽉19⽇
九州⼤学農学研究院
⼤嶋雄治

エコトキシコロジーにおけるマイクロプラスチック(MP)研究の課題• ⽔⽣⽣物におけるMPの体内動態は未解明• 研究の殆どは新品の MPで実施されており、劣化 MPで⾏った研究は少ない 劣化の影響は︖• MPに吸着した有害化学物質の蓄積を介在するベクター効果はあるのか︖

⿂体に⼊ったMPの蓄積・体内動態
MPの取り込み・蓄積・排出等の挙動についてはほとんど分かっていない。
⽣物濃縮MP

MP

体内濃度

1-compartment

取り込み速度(ku)排出速度(ke)
時間

MPの体内動態を1-compartmentモデルで解析 シミュレーションによる予測が可能

2, 20, 200 µmMPの曝露試験
Exposure ( 14 day )0 day

×2520 µm

Polystyrene (PS)（10６ p/ L）= 4 µg/L

24 day14 day×252 µmElimination ( 10 day)（10６ p/ L）= 4 mg/L×2520 µm

×25×25200 µm

ControlPolyethylene (PE)（10６ p/ L）= 4 mg/L（104 p/ L）= 40 mg/L

2, 20, 200 µmMPの曝露試験

20, 200 µmMPは急速に体から出て⾏く・・・

2, 20, 200µmMPの曝露試験?

?
20, 200 µmMPのBCFは<100と推定された

2, 20, 200µmMPの曝露試験

MPは急速に体から出て⾏くが 2µm MPは残留する

メダカに2 µm MPを4, 8, 18⽇間曝露し7⽇間排泄させた

Subjectives: 2 months of Japanese medaka (Oryzias latipes); Fluorescent polystyrene(PS)Exposure concentration: 1 × 106 particles/LWater was changed every 2 days
The ten fish sampled during the depuration period:
Five fish for transparency and count the number of MP, another five fish preserve for histology.

⼩腸上⽪における微細MPの予想される挙動
Predicted pathways of microplastic uptake from the gastrointestinal tract (GIT)

M細胞による輸送

上⽪層の接合部から機械的取り込み(Wright and kelly et al., 2017)

Endocytosis

Persorption

消化管内壁に2 µmMPが⼊り込んだ可能性が⾼いMPによる化学物質蓄積へのベクター効果は起こるか︖
その劣化による影響は︖

化学物質
アントラセン
(ANT)

＋MP

吸着

体内移⾏=ベクター効果

ベクター効果検証実験I) アントラセン(ANT)の⽔+MP同時曝露 MPANT

同時曝露排泄

⽔およびMPを介した吸収速度係数を求めるII) アントラセン(ANT) 曝露
水からのみ曝露

排泄

⽔を介した吸収速度係数を求める
III) シミュレーションでMPを介したベクター効果を推定
⽔およびMPを介した吸収速度係数でコンパートメントモデル計算した蓄積プロファイル
ー⽔を介した吸収速度係数でコンパートメントモデル計算した蓄積プロファイル＝MP経由の蓄積（ベクター効果）

粒状PEとANTを同時曝露したメダカにおける体内ANT濃度

The concentration of anthracene in medaka bodies exposed to 0.1 mg L–1 for 14-day exposureand 3-day depuration in ANT exposure and ANT+MP co-exposure groups (n=5)

MP経由ANT(推定）=MPのベクター効果

水経由のANT

Simulation of ANT concentration in fish bodies from ANT exposure and ANT+MP coexposure group

PE-MPはアントラセン蓄積でベクター効果を持つ

MPの劣化度や形状による違い
実験に使用したモデルPE粒子（環境中のMPとは形状や劣化が異なる）

一般に使用されているものと分子量、結晶度が大きく異なるので注意が必要

粒状PE, 破砕PE, 破砕PS劣化試験
約200 µm粒状ポリエチレン（PE）、粉砕PE, PSのマイクロプラスチックを作製し、実環境中の1.5および5年に相当する紫外線を照射して劣化させた粒状及び粉砕PEを作製した結果、PEの劣化度は低かったが、PSは劣化が確認された。
PE、PS ペレット

破砕PEMP (平均粒径 211 µm)

破砕PSMP (粒径 140-200 µm)

劣化MPの作製

破砕

紫外線照射
ふるい分け

粉砕劣化PE紫外線照射(1.5年、5年分）

粒状劣化PE紫外線照射(1.5年、5年分）

粉砕劣化PS紫外線照射(0.5年、1.5年分）

2021年度 進行状況
• 約200 µm粒状高密度ポリエチレン（HDPE）を作製・洗浄し、微細MPを除去後、紫外線を照射して劣化させた粉砕PEを作製し、その劣化による影響を調べる。

HDPE ペレット破砕PEMP (平均粒径 211 µm)

破砕

洗浄による微細粒子の除去•

破砕PSMP (粒径 140-200 µm)

劣化HDPEの作製
紫外線照射 8月末終了予定
耐候性試験 紫外線照射による促進耐候性試験
超促進メタルハライドランプ使
用 250時間
光促進劣化処理 20ｇ

これまでの結果を基に実環境中での影響（ベクター効果）を予測した

9⽉より• メダカ曝露試験(アントラセン、4種クロルベンゼン）による曝露試験を⾏い、ベクター効果における劣化PEの影響を評価

まとめ• ⽔⽣⽣物の体内動態は未解明
BCFはメダカでは102程度­＞蓄積はしない微細MP（2 µm以下）では蓄積する可能性がある• ⾷物連鎖を介しての蓄積はあるのか︖
6 µm以上であれば⿂類では起こりにくい• MPに吸着した有害化学物質の蓄積を介在するベクター効果はアントラセンーPEMPではある。ただしMPの濃度が⾼濃度(>数mg/L)の場合

劣化マイクロプラスチック由来吸着化学物質の体内動態モデルの構築と影響評価
今後の研究課題
l ベクター効果は実環境（MP濃度、化学物質の種類と濃度）では起こっていない︖追試が必要（ANT-PEMPのみ実施）
l どの位のMP濃度であれば実質有害となるか->モデルの検証、精緻化、化学物質の種類を増やす必要
l ⾃然にある粒⼦（粘⼟鉱物やシルトとの⽐較）との⽐較検証が必要

謝辞・発表論⽂
本研究は以下の研究費⽀援により⾏われた• 環境研究総合推進費(SII-2-2(2), JPMEERF18S20206)• ⽇本化学⼯業協会LRI (19_R05-01)• CERI 共同研究
1) Assas, M., Qiu, X., Chen, K., Ogawa, H., Xu, H., Shimasaki, Y., Oshima, Y., 2020.
Bioaccumulation and reproductive effects of fluorescent microplastics in medaka
fish. Mar. Pollut. Bull. 158, 111446.
2) Qiu, X., Saovany, S., Takai, Y., Akasaka, A., Inoue, Y., Yakata, N., Liu, Y., Waseda,M., Shimasaki, Y., Oshima, Y., 2020. Quantifying the vector effects of polyethylene
microplastics on the accumulation of anthracene to Japanese medaka (Oryziaslatipes). Aquatic Toxicology 228, 105643.
3) Liu, Y., Qiu, X., Xu, X., Takai, Y., Ogawa, H., Shimasaki, Y., Oshima, Y., 2021.
Uptake and depuration kinetics of microplastics with different polymer types andparticle sizes in Japanese medaka (Oryzias latipes). Ecotoxicol. Environ. Saf. 212,112007.