• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Comprehensive studies on the circulation of ocean plastics including very small microplastics

Research Project

Project/Area Number 21H05058
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Broad Section K
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

磯辺 篤彦  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00281189)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高原 淳  九州大学, ネガティブエミッションテクノロジー研究センター, 特任教授 (20163305)
萩田 隆一  東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (50293098)
内田 圭一  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (50313391)
大嶋 雄治  九州大学, 農学研究院, 学術研究員 (70176874)
日向 博文  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70272680)
加 三千宣  愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (70448380)
Project Period (FY) 2021-07-05 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help
¥192,400,000 (Direct Cost: ¥148,000,000、Indirect Cost: ¥44,400,000)
Fiscal Year 2025: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
Fiscal Year 2024: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
Fiscal Year 2023: ¥28,730,000 (Direct Cost: ¥22,100,000、Indirect Cost: ¥6,630,000)
Fiscal Year 2022: ¥35,880,000 (Direct Cost: ¥27,600,000、Indirect Cost: ¥8,280,000)
Fiscal Year 2021: ¥71,370,000 (Direct Cost: ¥54,900,000、Indirect Cost: ¥16,470,000)
Keywords海洋プラスチック / 微細マイクロプラスチック / ミッシング・プラスチック / 観測プロトコル / 発生量推定 / 沈降量推定 / シミュレーション / 沈降フラックス
Outline of Research at the Start

本研究課題では、プラスチックごみとして海域に流出してのちの最終的な行方が不明であるマイクロプラスチック (MP, サイズ<5 mm)や、さらに破砕を重ねた微細MP(<1~2 mm)について、劣化と破砕による発生量や、実海域での存在量、海洋生物への吸収量や影響評価、海岸や海底への吸収量を、実験と現場観測によって定量し、これらを諸過程を統合した数値シミュレーションモデルを構築することで、全球の海洋プラスチック循環の全体像を把握し将来予測を行う。

Outline of Annual Research Achievements

微細MPを現場海域で採取し、試料を実験室に持ち帰り個数を定量する観測・分析プロトコルを作成した。モデルの妥当性評価には微細MPの現場観測結果が必須であるが、現時点で海域での観測成果論文は世界中で10編に満たない。しかも、論文ごとに現存量のばらつきが非常に大きく(100~10000個/m3)、何が正解か判然としない状況である。これは、微細MPの観測・分析に信頼できる標準プロトコルが存在せず、各研究者が試行錯誤で観測や分析を実施しているためである。大きさが数百μm以下である微細MPの観測・分析には、周辺からのコンタミによる過大評価(浮遊する化学繊維以外にも、観測・分析に用いる全てのプラスチック製品がコンタミ源である)、分析途中での欠損による過小評価(すりガラス容器の凹凸にさえ捕捉される)、そして破損による過大評価(劣化した微細MPは容易に破砕される)を克服する工夫が、従前のMP観測とは次元を超えて必要である。しかし、これらを全てを克服した論文は現時点では皆無と言って良い。我々が構築した観測・分析系では、系の全体でコンタミ個数を5粒程度まで抑え、欠損率・破損率を求め、ともに15%以下まで向上させた。続いて、別府湾における海底コアを解析することにより,1940年から2015年までのMPの堆積フラックスの経年変化を明らかにした(Hinata et al., 2023, Sci. Total Environ)。本研究は、MPの海底堆積フラックスは20年周期で増減を繰り返し、これと有意な正の相関を持つ変動パターンをクロロフィルaの堆積フラックスにも確認した発見である。この成果によって、堆積速度をモデルに取り込むことで、MP輸送に与える海洋生態系の効果のモデルへの実装に大きく道が拓けた

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

観測プロトコルの整備を終えて、北太平洋5測点において水深1000mまでの浮遊微細マイクロプラスチックの採取分析を終えて、論文投稿準備中である。そのほか、発生機構の解明や生態系への移行と影響評価、海岸ー海洋ー海底輸送系の研究課題も順調に成果を上げている

Strategy for Future Research Activity

昨年同様に東京海洋大学練習船「海鷹」を利用して、太平洋からインド洋のいずれかの測点で微細MP観測を行う。主として、海鷹丸に搭載された多層採水器を用いて採水を行う。MPや微細MP発生の機構解明と発生率の定量を継続する。ウェザーメーターを用いて紫外線照射したのち、ウェザリング前後の試料の表面構造等を解析し採取試料との類似性を検討する。これによって、ウェザリングの照射時間から実環境での劣化期間への換算を試みる。実海洋での物理的刺激を模した試験による欠片の生成挙動より、MP群の発生率の推定を行う。室内水槽実験と生物動力学的解析によって、生物体内への微細MPの個体・食物連鎖・環境レベル動態モデルの構築と生体影響評価研究を継続する。体内取り込みとエンドサイトーシスを考慮した吸収排泄モデル研究を継続する。吸収量モデルの結果を海洋動態モデルに組みこむ方法の確立を目指す。加えて、質の異なるMPにアントラセン等の有害物質を吸着させた微細MP を与え、ベクター効果等の影響評価を行う。海岸-海洋間での微細MPの交換率の算定と、海岸吸収率の推算を継続する。MPの平均滞留時間の算定のため、疑似MPを作成し、これを大量に実験海岸に散布し、期間を空けた定期調査によって、散布した疑似MP数の時間減率を実測する実験を検討する。微細MPの海岸―海洋間の一次元拡散モデルの構築に着手する。瀬戸内海・北極海・東シナ海の海底下1m 深までの海底コア試料を用いて、過去70年程度の周辺陸域での急激なプラスチック利用の伸びを反映したMP堆積率の推算を継続する。色素・DNA分析を行い、MP堆積率を支配する生物過程を調べる。MP の発生、生態系や海岸・海底といった各セクターへの吸収を統合する数値シミュレーション・モデルを構築する。観測分布を再現することで精度を担保するよう努める。

Assessment Rating
Interim Assessment Comments (Rating)

A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.

Report

(7 results)
  • 2023 Abstract (Interim Assessment) ( PDF )   Annual Research Report   Interim Assessment (Comments) ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Abstract ( PDF )   Comments on the Screening Results ( PDF )   Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 9 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] A particle tracking model approach to determine the dispersal of riverine plastic debris released into the Indian Ocean2024

    • Author(s)
      Irfan Tahira、Isobe Atsuhiko、Matsuura Hiromi
    • Journal Title

      Marine Pollution Bulletin

      Volume: 199 Pages: 115985-115985

    • DOI

      10.1016/j.marpolbul.2023.115985

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Influence of monsoon seasonality and tidal cycle on microplastics presence and distribution in the Upper Gulf of Thailand2024

    • Author(s)
      Nakano Haruka、Alfonso Mara Beln、Jandang Suppakarn、Phinchan Nopphawit、Chavanich Suchana、Viyakarn Voranop、Isobe Atsuhiko
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 920 Pages: 170787-170787

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2024.170787

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Abundance and potential sources of floating polystyrene foam macro- and microplastics around Japan2024

    • Author(s)
      Kuroda Mao、Isobe Atsuhiko、Uchida Keiichi、Tokai Tadashi、Kitakado Toshihide、Yoshitake Miho、Miyamoto Yoshinori、Mukai Tohru、Imai Keiri、Shimizu Kenichi、Yagi Mitsuharu、Mituhasi Takahisa、Habano Akimasa
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 925 Pages: 171421-171421

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2024.171421

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A 75-year history of microplastic fragment accumulation rates in a semi-enclosed hypoxic basin2023

    • Author(s)
      Hinata Hirofumi、Kuwae Michinobu、Tsugeki Narumi、Masumoto Issei、Tani Yukinori、Hatada Yoshio、Kawamata Hayato、Mase Atsuomi、Kasamo Kenki、Sukenaga Kazuya、Suzuki Yoshiaki
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 854 Pages: 158751-158751

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2022.158751

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization of Microplastics by Advanced Analytical Techniques2022

    • Author(s)
      KAJIWARA Tomoko、AN Ying Jun、PADERMSHOKE Adchara、KUMAGAI Akemi、MARUBAYAHI Hironori、IKEMOTO Yuka、JINNAI Hiroshi、ISOBE Atsuhiko、TAKAHARA Atsushi
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: 71 Issue: 10.11 Pages: 541-547

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.71.541

    • ISSN
      0525-1931
    • Year and Date
      2022-10-05
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The fate of missing ocean plastics: Are they just a marine environmental problem?2022

    • Author(s)
      Atsuhiko Isobe and Shinsuke Iwasaki
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 825 Pages: 153935-153935

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2022.153935

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Beppu Bay, Japan, as a candidate Global Boundaries Stratotype Section and Point for an Anthropocene series2022

    • Author(s)
      Kuwae, M., Finney, B. P.,.. Hirose, K., Suzuki, H. and Saito, Y.
    • Journal Title

      Behavior of Radionuclides in the Environment

      Volume: 20530196221135077 Issue: 1 Pages: 1-38

    • DOI

      10.1177/20530196221135077

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Characterization of photo-oxidative degradation process of polyolefins containing oxo-biodegradable additives2022

    • Author(s)
      Padermshoke Adchara、Kajiwara Tomoko、An Yingjun、Takigawa Mamiko、Van Nguyen Toan、Masunaga Hiroyasu、Kobayashi Yutaka、Ito Hiroshi、Sasaki Sono、Takahara Atsushi
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 262 Pages: 125455-125455

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2022.125455

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] マイクロプラスチックの化学2022

    • Author(s)
      高原 淳, 梶原 朋子
    • Journal Title

      化学と教育

      Volume: 70 Pages: 480-485

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microplastics on plankton samples: Multiple digestion techniques assessment based on weight, size, and FTIR spectroscopy analyses2021

    • Author(s)
      Alfonso Maria B.、Takashima Kayoko、Yamaguchi Sayaka、Tanaka Mie、Isobe Atsuhiko
    • Journal Title

      Marine Pollution Bulletin

      Volume: 173 Pages: 113027-113027

    • DOI

      10.1016/j.marpolbul.2021.113027

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A multilevel dataset of microplastic abundance in the world’s upper ocean and the Laurentian Great Lakes2021

    • Author(s)
      Isobe Atsuhiko et al.
    • Journal Title

      Microplastics and Nanoplastics

      Volume: 1 Issue: 1 Pages: 16-16

    • DOI

      10.1186/s43591-021-00013-z

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] A database of microplastic abundance across the world’s upper ocean2024

    • Author(s)
      Atsuhiko ISOBE
    • Organizer
      European Mechanics Soc, MICROPLASTIC DISPERSION PATHWAYS
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Small microplastics detected in the intermediate layer in the North Pacific Ocean: field surveys and possible pathways2024

    • Author(s)
      Mao Kurtoda, Atsuhiko ISOBE
    • Organizer
      European Mechanics Soc, MICROPLASTIC DISPERSION PATHWAYS
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chisa Higuchi, Atsuhiko ISOBE2024

    • Author(s)
      How much should we reduce plastic waste emission to avoid additional ocean plastic pollution by 2050s
    • Organizer
      European Mechanics Soc, MICROPLASTIC DISPERSION PATHWAYS
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全球表層海洋における浮遊マイクロプラスチック現存量の多層レベルデータセット2022

    • Author(s)
      磯辺篤彦
    • Organizer
      JpGU
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Recent advances of ocean plastic studies and future perspective2022

    • Author(s)
      磯辺篤彦
    • Organizer
      THE 22ND INTERNATIONAL VACUUM CONGRESS IVC-22
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Beppu Bay” in Presentation of six GSSP candidate sites. SQS-sponsored International Symposium on the Anthropocene2022

    • Author(s)
      Kuwae, M
    • Organizer
      Florence, Italy, 8th
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Beppu Bay sediments for the GSSP candidate of Anthropocene2022

    • Author(s)
      Kuwae, M et al.
    • Organizer
      Anthropocene Working Group, A Scientific Forum. HKW
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Precise characterization of environmental and artificially generated microplastics2022

    • Author(s)
      Atsushi Takahara
    • Organizer
      4th ICMARI
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高分子の環境分解と安定性2022

    • Author(s)
      高原 淳
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] International Conference on Sustainable Polymers and Materials2022

    • Author(s)
      Atsushi Takahara
    • Organizer
      Materials Science of Environmental Degradation
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Characterization of environmental micro-plastics originated from polyolefins2022

    • Author(s)
      Atsushi Takahara
    • Organizer
      ACS Fall
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Precise Analysis of Environmental Microplastics Originated from Polyolefins2022

    • Author(s)
      Atsushi Takahara
    • Organizer
      3rd ISPAC
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ポリオレフィン系マイクロプラスチックの構造と物性2022

    • Author(s)
      高原 淳
    • Organizer
      JpGU
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 材料特性解析に基づく高分子材料の環境劣化過程の評価2022

    • Author(s)
      高原 淳
    • Organizer
      化学工学会第87年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Vector Effect of Fine Microplastics(1): Combined Effect of Polystyrene Microplastics and Anthracene on Java medaka2022

    • Author(s)
      Yuki Takai, Yukiya, Uchida, Masato Honda, Yohei Shimasaki, Yuji Oshima
    • Organizer
      Plastic pollution in Asian waters
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Vector Effect of Fine Microplastics(2): Combined Effect of Polystyrene Microplastics and Anthracene on Java medaka2022

    • Author(s)
      Yuki Takai, Yukiya, Uchida, Masato Honda, Yohei Shimasaki, Yuji Oshima
    • Organizer
      Plastic pollution in Asian waters
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 2um ポリスチレンマイクロプラスチックを曝露したメダカ消化管の組織学的観察2022

    • Author(s)
      大嶋雄治
    • Organizer
      環境化学物質. 3学会合同大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シオダマリミジンコのマイクロプラスチック取り込みに及ぼす磯の香りの影響2022

    • Author(s)
      大嶋雄治
    • Organizer
      環境化学物質 3学会合同大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子材料の力学的劣化と環境劣化2021

    • Author(s)
      高原 淳
    • Organizer
      第31回日本MRS年次大会エコマテリアルセッション
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロプラスチックへの高分子科学からのアプローチ2021

    • Author(s)
      高原 淳
    • Organizer
      第11回CSJ 化学フェスタ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリオレフィンの光酸化劣化とマイクロプラスチック生成2021

    • Author(s)
      高原 淳
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-07-08   Modified: 2025-06-20  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi