空飛ぶマイクロプラスチックを富士山頂で捕まえる〇大河内博 1，吉田昇永１，新居田恭弘 2，梅澤直樹 2，榎本孝紀 3，板谷庸平 3，三浦哲三郎 4，藤原雅彦 4，磯瑛司 4，勝見尚也 5，皆巳幸也 5，戸田 敬 6，竹内政樹 7，米持真一 8，南齊勉 9，三浦和彦 10，小林拓 11，和田龍一 12，土器屋由紀子 13，畠山史郎 14
1 早稲田大学，2 パーキンエルマージャパン，3 柴田科学，4 堀場製作所/堀場テクノサービス，5 石川県立大学，6 熊本大学，7 徳島大学，8 埼玉県環境科学国際センター，9 静岡理工科大学，10 東京理科大学，11 山梨大学，12 帝京科学大学，
13 富士山環境研究センター，14 アジア大気汚染研究センター
１．はじめにプラスチック生産量は年々増加しており，総生産量は1950 年には年間 200 万トンでしたが，2012 年には 3 億トン，2050 年には 400 億トンに達すると推計されています 1．
その結果，河川を通じて大量の海洋ブラスチックゴミが発生しています．
ブラスチックゴミのうち，直径 5 mm 以下のプラスチック片の総称であるマイクロプラスチック（microplastics,;MPs）は，海洋生物が餌と誤認して摂食することから，特に問題となっています．摂食を通して体内に取り込まれた
MPs が及ぼす被害は２つに分類されています．一つは物理的摂食障害であり，MPs が魚類や鳥類の胃から検出されています．もう一つは生体毒性です．もともとのプラスチッ
ク添加剤，プラスチックが環境中で吸着した有害な有機化合物が体内に移行して生体に影響を与えることが懸念されています．これまで，MPs 研究は海洋生態系の破壊という観点から進められてきました．

部アサルイエの都市大気も大部分は繊維であり，空気 1 m3

大気中マイクロプラスチック研究の現状

大気中マイクロプラスチック研究の課題

あたり 0.3 – 1.1 本（2 -–100 µm）ですが，天然繊維か合成繊維（プラスチック）か不明です 6．上海（中国）の都市大
気では空気 1 m3 あたり 0 – 4.18 個（23 – 9555 µm）であり，67 %が繊維状です 7．同じ著者が同地点で計測して，空気1 m3 あたり 0.05 – 0.07 個（12 – 2191 µm）であり，43%が繊維状 8 という報告もあります．
AMPs に関する研究はほとんど都市大気に関するものですが，最近になってマイクロプラスチックが大気を通じて輸送され，山間部（フランス，ピレネー山脈）に 1 日に 1m2 あたり 365 個（65 µm 以上）のプラスチックが降り注いでいることが明らかにされました 9．この量は都市部とほとんど変わらないことから，海洋ばかりではな，大気を通じたマイクロプラスチック汚染が広域的に起きていると警鐘を鳴らすものでした．また，山間部では都市部とプラスチックの形状が大きく異なり，破片状，フィルム状AMPsが多く，繊維状 AMPs は少ないものでした．

最近では河川，水道水，ペットボトル，道路粉塵，室内以上のように，AMPs 計測値にはかなりのばらつきがあ
空気でも MPs が検出されています．
米国の推計によると， ります．その原因は採取法，前処理法，同定法にあります．
MPs が体内に取り込まれる経路は食物と呼吸が同程度で 空気中を浮遊する AMPs は，一般にエアロゾル捕集に用いそれぞれ年間 6 万個程度，ペットボトル水から年間 9 万個 られるガラス繊維フィルターで捕集しています．また，プを摂取します 2．ただし，空気中に浮遊しているマイクロ ラスチック以外の粒子と分離せず，前処理をしないで顕微プラスチック（Airborne microplastics; AMPs）の計測例は 鏡観察や顕微 FT-IR で同定を行っています．
限られていて，その実態はよく分かっていません．
でも，繊維フィルターを用いて，空気中に浮遊する繊維3, 4
AMPs に関する先行研究としてフランス・パリ郊外 や を正確に測ることができるでしょうか？また，繊維フィル
中国・広東省 5 で行われた研究があります．大部分が空気 ターでは小さい MPs は埋もれてしまい識別が困難です．
中を浮遊する AMPs ではなく，雨とともに地上に降ってく さらに，ガラスファイバーは 1000 – 1400 cm-1 に強い吸収る AMPs です．都市部における AMPs の形状は，浮遊して をもつため，ガラス繊維フィルター上の AMPs の同定は困いるものも，降ってくるものも繊維状が多く，フィルム状， 難です．仮にガラス繊維フィルターの影響を受けずに，顕破片状，発泡体は少ない傾向にあります．
微 FT-IR で AMPs の同定を行えても，AMPs 表面がバイオ
空気中を浮遊する AMPs の報告例は数例に限られます フィルムで覆われていれば，正しく材質を同定することがが，例えば，パリ（フランス）では室内空気 1 m3 あたり 1 できません．
– 60 本の繊維が存在しており，その 66 %がセルロースな
そこで，私達は空気中に浮遊するマイクロプラスチッ
どの天然繊維で，ポリエチレンなどのプラスチックは 33 % ク（AMPs）を正しく測るために，AMPs を捕集する材質はに過ぎないようです 4．屋外では空気 1 m3 あたり 0.3 – 1.5 何がよいのか，どのように前処理するとよいのか，さらに本（50 – 1650 µm）の繊維が浮遊しています 4．イラン南岸 どうやって計測すればよいのかを検討しました．
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連絡先：大河内博 (Hiroshi OKOCHI) hokochi@waseda.jp

２．実 験
エアロゾル採取法の検討
まず，AMPs の捕集法について検討しました．東京都新宿区に位置する早稲田大学西早稲田キャンパス研究棟屋上（64 m）で，アンダーセンサンプラーローボリウムサンプラー（柴田科学）でエアロゾルを，ステンレス容器で雨水を採取しました．エアロゾルの捕集材として石英繊維フィルター，アルミホイル，ステンレスプレートについて検討しました．石英繊維フィルターでは繊維に AMPs が埋もれてしまい，計測できませんでした．アルミホイルは多少，残渣が残りますが，AMPs の同定は十分に可能でした．ス
テンレスプレートでは捕集材残渣がなく，最適であることが分かりました．
富士山頂では雲が頻繁に発生するので，雲を除去するた
めに PM2.5 サイクロン分級装置（柴田科学）を用いてエアロゾルを採取しました．フィルターにはテフロンフィルターを用いました．

ージャパン，顕微ラマン分光法は堀場製作所の協力を得てAMPs の同定方法を確立しました．これまで報告例がなかった数 µm の AMPs 同定が可能となりました．
３．結果と考察2019 年の 7 月，8 月に富士山頂で夜間（自由対流圏）にPM2.5 の観測を行いました．図 2 には 7 月 26 日から 8 月 6日まで採取した PM2.5 で検出された AMPs を示します．富
士山周辺では 7 月 26 日から 27 日に台風 6 号の影響を受けましたが，サンプラー内に雨の侵入はありませんでした．
計測途中ですが，1 mm x 1 mm の領域を顕微ラマン分光法で計測したところ（全面積の 0.5 %），10 個の AMPs が検出されました．ただし，⑨のテフロンは捕集フィルター残渣なので除外すると，実粒径で 1.4 – 12 µm のマイクロカブセルや生分解性プラスチックなど多様な AMPs が 9 個見つかりました．繊維状はなく，ビーズ状と破片状が同程度でした．個数
濃度を概算すると，都市大気の新宿と変わりませんでした．

前処理法の検討

海洋 MPs 前処理法の一般的な考え方を図 1 に示します．
海洋では微生物が多数存在しており，プラスチック表面には微生物がコロニーを形成しており，プラスチック生命圏（plastisphere）と呼ばれています 10．このため MPs 表面の有機薄膜を除去する必要があり，過酸化水素などで処理をしてから重液を用いて密度差により，軽い MPs と重い鉱物粒子などを分離法して MPs のみを回収します．
雨水やエアロゾル水抽出液のろ過に用いるフィルター，有機物分解法と分解時間，密度分離法について検討を行い，Fig. 2 Airborne microplastics detected in PM2.5 collected at
AMPs を分析するための最適条件を決定しました．詳細はnight on July 26 – August 6, 2019 at the summit of Mt. Fuji
発表時に示します．
５．おわりに予備観測ですが，自由対流圏大気から初めて AMPs が見つかりましたので，大気を通じた MPs の地球規模汚染が起きている可能性をしています．さらなる研究が必要です．

Fig. 1 Analytical protocol of MPs in the environment

顕微 FT-IR/顕微ラマン分光法による AMPs 同定法の検討

一般に，MPs の同定に用いられる分析装置が，顕微 FTIR と顕微ラマン分光法です．顕微 FT-IR はパーキンエルマ

参考文献
１． Zalasiewicz, et al. (2016) Anthropocene, 13, 4–17.
２． Cox et al. (2019) Environ. Sci. Technol, 53, 7068-7074.
３． Dris et al. (2016) Marine Polluti. Bull.., 104, 290-293.
４． Dris et al. (2017) Environ. Polluti., 221, 453-458.
５． Cai et al. (2017) Environ. Sci. Pollut. Res., 24, 24928-24935.
６． Abbasi et al. (2019) Environ. Polluti., 244, 153-164.
７． Liu et al. (2019a) Sci. Total. Envirion., 675, 462-471.
８． Liu et al. (2019b) Environ. International, 132, 105127.
９． Allen et al. (2019) Nature Geoscience
https://doi.org/10.1038/s41561-019-0335-5;
10. Zettler et al. (2013) Environ. Sci. Technol. 47, 7137−7146.