日化協LRI研究報告会
令和2年8月21日

マイクロプラスチックの環境リスク評価のための概念モデルの構築と東京湾での試行的リスク評価（国研）産業技術総合研究所 安全科学研究部門
内藤航、蒲生昌志、恒見清孝、梶原秀夫、石川百合子、小野恭子、小倉勇、林彬勒、薛面強、眞野浩行、岩﨑雄一、篠原直秀

背景と目的• 微細なプラスチック類（マイクロプラスチック, 以下MP）による海洋生態系に対する影響が懸念されており、国内外において政治的・社会的関心が高まっている。
• MPの研究は、環境モニタリング、分析手法開発、室内実験等、数多く存在し、年々増加傾向にある。
• MPのスクリーニングレベルの環境リスク評価の実施例はあるが、対策の効果を検討できるような定量的リスク評価に関わる研究はほとんど存在しない。
• MPの特性を考慮したリスク評価の枠組みは提案されているが、その枠組みが適用された実際の評価事例は存在しない。

MPの環境リスク評価に資する国内外の既存文献のレビューを行い、MPのリスク評価手順を具体的に示した概念モデルを開発し、東京湾を対象地域とした試行的リスク評価を実施する。より現実的なリスク評価に必要な研究課題やリスク評価における留意点を明らかにする。

本研究の概略図

研究体制
東京湾を対象としたMPの試行的なリスク評価
MPのリスク評価手順を具体的に示した概念モデル開発
内藤 航

小野恭子

恒見清孝

梶原秀夫

蒲生昌志

薛面強

有害性・リスク評価
岩﨑雄一 眞野浩行

林彬勒

暴露解析
排出量推定

石川百合子

小倉勇

篠原直秀
横国大名誉教授・益永氏MPのリスク評価に資する暴露・有害性情報のシステマティックレビュー

研究工程
研究目標
1. MPのリスク評価手順を具体的に示した概念モデル開発

2020年度
Mar-May

Jun.-Aug.

Sep.-Nov

2021年度Dec.-Feb.

Mar-May

Jun.-Aug.

2022年度

Sep.-Nov

Dec.-Feb.

Mar-May

Jun.-Aug.

Sep.-Nov

Dec.-Feb.

b文献収集・整理・レビュー(公的機関報告書等や国際学会、行政の動向のフォロー含む)
国内外における有識者に対するヒアリング
問題点と課題の明確化（中間報告や最終報告等の各節目ごと適宜更新）
リスク評価手順を具体的に示した概念モデルの提示（適宜更新）

2. MPのリスク評価に資する暴露・有害性情報のシステマティックレビュー
環境排出量推定

製品含有MPからの環境排出量推定
容器包装の不適切処理量およびMP変化量推定
繊維・タイヤ・アスファルト等の環境排出量推定
暴露評価

マルチメディアモデル等によるMP環境中濃度推定

環境排出量推定（一般）に関する文献収集・整理・レビュー
MPを含有するPCPの市場規模の把握

製品別のMPの種類・粒径・形状等の把握

製品使用段階でのMP使用・排出量の試算

プラスチック種類別廃棄量・

プラスチックからMPへの変化割

河川や海岸から東京湾に不適切廃棄割合の推定

合の推定方法の決定到達するMP変化量の試算

環境中への排出の計算事例の把握と計算方法の決定

微粒子の種類・粒径・形状

関東地域における排出量の推定

MPに吸着する化学物質の定量化
有害性評価・リスク評価

価書
・

MP濃度推定モデルおよび実測、MPの吸着等に関する文献収集・整理・レビュー

既存のモデル解析手法の比較評価

モデルによる評価方法の決定

東京湾を対象地域としてMPの物性パラメータの設定

下水処理率等の動態パラメータの設定

環境中のMP濃度を媒体別に試算

最終

東京湾等におけるMPの濃度の実態把握（データセット作成と更新）

東京湾等におけるMPの実測データの評価

評

MPの実測方法の特徴と課題の把握

実測とモデル推定との関係やリスク評価におけるそれぞれのMP含有あるいは吸着化学物質の動態

MPへの化学物質の吸着量の評価の考（東京湾を対象として）MPへのや吸脱着メカニズムの知見の整理

え方と方法の決定

化学物質の吸着量の試算

MP自体とMP含有/吸着する化学物質の生態影響やリスク評価に関する文献収集・整理・レビュー

MP自体の生態影響試験のデータセットの作成（適宜更新）

報
告書の作
MP自体の有害性とリスクの評価
今年度の目標成国際機関による報告書や最新文献等のレビュー、学会での情報収集、MPに関する有識
MPに含有/吸着する化学物質の生態影響とリスクの評価者に対するヒアリングを行い、MPリスク評価において留意すべき点や問題点・課題を明らかにする。サブグループ間をつなぎ一気通貫の評価とするに当たっての論点（例
えば評価指標など）の整理。排出量推定、暴露解析、有害性評価、リスク評価に関する重要なパラメータを決定する。
MP自体の有害性評価における問題点と課題の把握

MPに含有/吸着する化学物質の生態影響の現状と課題の把握

3. 東京湾を対象としたMPの試行的なリスク評価

MPの種類別・粒径別の予測無影響濃度の決定

評価の考え方と評価の方法の決定

東京湾におけるリスクの試算

試行的な評価の実施

東京湾を対象地域とした試行的リス
ク評価の実施感度解析・不確実性要因の明確化

リスク評価における留意点の明確化

研究の進捗
 MPリスク評価の全体像、暴露解析モデル（SimpleBox4Nano等）の構造やパラメータ、環境排出量推定、生態影響やリスク評価事例について、現状や論点を把握するための文献レビューや国際学会(SETAC)での情報収集を実施。
 現時点でのMPリスク評価の問題点と課題を整理し、それぞれの研究課題について、具体的な方針を明確化（前スライドの工程等）。
 化学物質やナノ材料のリスク評価の枠組み及びICCAのリスク評価の枠組みを参考にして、MPのリスク評価の概念モデル構
築のベースとなるMPのリスク評価の枠組み案を作成。
 サブグループの研究進捗の確認や関連論文の読み合わせ、国内外の動向との把握等のための連絡会・勉強会を定期的に開催文献レビューの対象とした論文の例（2020年4月-7月）•Adam et al. 2019. Toward an ecotoxicological risk assessment of microplastics: Comparison of available hazard and exposure data in freshwaters. Env.Tox. Chem. 38:
436-447•

Everaert et al. 2018. Risk assessment of microplastics in the ocean: Modelling approach and first conclusions. Env. Pollut. 242: 1930-1938•

Burns EE, Boxall ABA. Microplastics in the aquatic environment: Evidence for or against adverse impacts and major knowledge gaps. Env. Tox. and Chem.
2018;37(11):2776-96.

•Gouin et al. Toward the Development and Application of an Environmental Risk Assessment Framework for Microplastic. Env. Tox. and Chem. 2019;38(10):2087-100•

Besseling, E.; Redondo-Hasselerharm, P.; Foekema, E. M.; Koelmans, A. A., Quantifying ecological risks of aquatic micro- and nanoplastic. Critical Reviews inEnvironmental Science and Technology 2019, 49, (1), 32-80.

•Jambeck et al. (2015) Plastic waste inputs from land into the ocean. Science 347, 768.

•Nihei et al. 2020. High-Resolution Mapping of Japanese Microplastic and Macroplastic Emissions from the Land intothe Sea. Water 12: 951•Eriksen M, Lebreton LCM, Carson HS, Thiel M, Moore CJ, Borerro JC, et al. (2014) , Plastic Pollution in the World's Oceans: More than 5 Trillion Plastic Pieces Weighing
over 250,000 Tons Afloat at Sea. ,PLoS ONE 9(12) e111913•Cózar,A., Echevarria,F., Gonzalez-Gordillo,J.I., Irigoien,X., Ubeda,B., Hernandez-Leon,S., Palma,A.T., Navarro,S., Garcia-de-Lomas,J., Ruiz,A., Fernandez-de-Puelles,M.L.,Duarte,C.M. (2014), Plastic debris in the open ocean, Proceedings of the National Academy of Sciences, 111, 10239-10244.

•Sebille,E., Wilcox,C., Lebreton,L., Maximenko.N., Hardesty.B.D.,Fancker,J.A., Eriksen,M., Siegel,D., Galgani,F., Law,K.L.(2015), A global inventory of small floating
inventory of small floating plastic debris, Environmental Research Letters 124006•

Besseling, E., Quik, J.T.K., Sun, M., Koelmans, A.A. 2017. Fate of nano- and microplastic in freshwater systems: A modeling study. Environmental Pollution 220, 540-548.

•Meesters et al. 2014. Multimedia Modeling of Engineered Nanoparticles with SimpleBox4nano: Model Definition and Evaluation. Env. Sci. Technol. 48:5726-5736•Meesters et al. 2016. Multimedia environmental fate and speciation of engineered nanoparticles: a probabilistic modeling approach. Environmental Science Nano 3:715-727など

リスク評価
・有害性

排出量推定

海洋プラ
存在量

暴露解析
モデル

文献レビュー（リスク評価）
Everaert et al. 2018; Adam et al. 2019; Besseling et al. 2017; Burns et al. 2018;

Gouin et al. 2019等

 利用可能なデータを用いた従来の化学物質リスク評
価の枠組みによる暫定的な評価
 SSDを用いてPNECを算出：6.7×103 粒子個/m3(Everaert et al); 7.4×105粒子数/m3(Adam etal.); 0.33 μg/L (Besseling et al. 2017)
 MPの測定あるいは推定濃度の大半はPNECより数桁低いレベルにあるが、高汚染海域や将来予測ではPEC/PNEC比が１を超える可能性がある
 データの信頼性・試験法の適切性や評価目的との適合性などの確認が必要である
 生態影響試験で使用されるMPの試験物質と実際の環境で検出されるMPに違い海洋生物に対するMPのSSD. Everaert et al. に記載されたデータに基づき作成. 95％の保護レベル（HC5）は33.3粒子個/Lと推定。

文献レビュー（暴露解析）
Meesters et al. 2014; Meesters et al. 2016; Quik et al. 2015; Besseling et al. 2017; 等• ナノ材料の暴露評価のために開発されたnanoFate 、SimpleBox4NanoやNanoDUFLOW
は、粒子の環境動態を評価するためのパラメータが考慮されており、MPの評価への適用が期待できる。
• モデル化に必要なパラメータ（例えば粒子サイズ、密度、ハマカー定数、付着効率等）や環境動態メカニズム（モデル式）は参考になりそう• マルチメディアモデル、AIST-SHANELやRAM-TBのMPのリスク評価への利用を検討

NanoDUFLOWの概略図（Quik et al. 2015）
SimpleBox4nanoの概略 (Meesters et al. 2014)

本研究で想定しているMPのリスク評価の枠組み案
問題設定
リスク評価の対象となるプラスチックの種類と生物種の組み合わせは？
関連性のある暴露から影響に至る経路(AOP)は何か？
評価に適した濃度単位は何か？
守りたい環境の目標は何か？

••
•
•

•

•
•
•
•

物理化学的特性のキャラクタリゼーション
対象とするMPのサイズ、形状、化学的組成等の物理化学的特性は？

暴露評価
環境中濃度（PEC）はどの程度か？
対象とするプラスチックの負荷源はどこか？
どのような経路/プロセスで海洋に至るのか？
対策により暴露濃度はどのように変化するのか

••

•
•

生態影響評価（有害性評価）
対象生物種あるいは生物集団に対する濃度反応関係は？
対象生物種あるいは生物集団に対する予測無影
響濃度（PNEC）はどの程度か？

リスク判定
PECはPNECより大きいか小さいか？
環境中濃度に対する影響割合はどの程度か？