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プラスチック添加剤をトレーサーとしたマイクロプラスチック発生源解析システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K25016
補助金の研究課題番号 22H03762 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分64010:環境負荷およびリスク評価管理関連
研究機関熊本大学

研究代表者

中田 晴彦  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (60311875)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワードマイクロプラスチック / 有機系添加剤 / 無機元素 / 発生源解析 / データベース / 起源解析 / プラスチック添加剤 / 市販プラスチック製品 / トレーサー / システム開発
研究開始時の研究の概要

用途別に分類した約300種類の市販プラスチック製品を入手し、FT-IRとPy-GC/MS・pXRF等で分析する。各製品のポリマーと有機・無機系プラ スチック添加剤の種類を把握し、後者を専用のソフトウエアでデータベース化して新たな検索ライブラリを開発する。次に、環境試料中のMPを 同様に分析し、得られた結果をライブラリと照合してその類似度を比較解析する。MPのポリマーと添加剤の種類がほぼ一致するプラスチック製 品がヒットした場合、当該製品はMPの発生源、すなわち元の姿である可能性が高い。本研究は、由来が不明なMPの起源を各製品に特異的な添加剤を目印に明らかにする新規かつ野心的な試みである。

研究実績の概要

近年, マイクロプラスチック(MP)による環境汚染とその負荷削減に注目が集まっている。MPの環境負荷を削減するには, その発生源(劣化前のプラスチック製品)を知ることが重要で、それによりピンポイントかつ効果的な対策を取ることが可能になる。そこで本研究は, プラ製品に添加された有機系化学物質を同定するとともに、環境試料中のMPを分析してプラ製品のそれと比較し、 MPの発生源を高精度に解析するシステム開発を試みた。
153検体の市販プラ製品を分析した結果、材質はポリエチレンが最も多く、次いでPMMA、PVCの順であった。GC-MSで同定された有機系添加剤は169種で, 可塑剤のBis(2-ethylhexyl) phthalateや酸化防止剤のButylated hydroxytolueneの検出頻度が高かった。次に道路塵埃中のMPを分析したところ, PMMAやPVC製のものが多く多様な添加剤が検出された。そこで, PMMA製プラ製品およびMPの有機系添加剤組成を基に主成分分析を行ったところ, 反射板や路面塗装など使用用途に応じて5つにグループ化され, MPはそのいずれかに含まれることが分かった。これは, 道路塵埃中 MPの元の製品が反射板や路面塗装, 点字ブロックであり, 製品中の有機系添加剤の情報が由来不明のMPの起源解析に有用であることを示している。
さらに、熊本市内の小河川とその周辺の道路塵埃・路面排水・底質を分析したところ, 各試料から赤色のPMMA製MPが複数検出された。これらの試料には複数のフタル酸エステル系可塑剤が含まれており, これらの組成は路面塗料に特異的であった。以上の結果は, MPの発生源が路面塗料であり, 比較的比重の大きいPMMA製MPが雨天時の路面排水によって公共水域へ流出し, 河川底質に蓄積していることを示している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究1年目は、出来るだけ多くの市販プラスチック製品のポリマー組成とそれに含有する有機系添加剤の定性を目標としていた。その結果、150種類を超えるプラ製品について上記の情報を得ることができた。さらに、道路塵埃や雨水および河川底質等の環境試料に含有するMPを分析し、プラ製品と同様の情報が得られたことで、主成分分析をを行うことが可能になった。統計解析の結果、道路関連試料についてはMPの発生源をピンポイントで把握することができた。本研究の方向性に間違いはなく、目標が実現する見込みが立った点は評価に値すると考えている。

今後の研究の推進方策

次年度以降は、分析対象のプラ製品の数をさらに増やし、データベース化を試みる。また、有機系に加え無機系添加剤を分析して元素の種類と濃度の情報を収集し、データベースの充実を図る。さらに、濃度値の定量が可能な有機系添加剤の新規分析法を確立し、それらがMPから溶出することによるリスク評価を行う予定である。

報告書

(1件)
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Monitoring of microplastics in road dust samples from Myanmar and Taiwan2022

    • 著者名/発表者名
      Mon, E. E., Tun, T. Z., Agusa, T., Yeh, H-M., Huang, C-H., Nakata, H.
    • 雑誌名

      Environmental Monitoring and Contaminants Research

      巻: 2 号: 0 ページ: 112-119

    • DOI

      10.5985/emcr.20220008

    • ISSN
      2435-7685
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Portable XRFを用いたプラスチック中の無機元素分析法の有用性評価 -漂着プラごみ・プラスチック片への応用-2023

    • 著者名/発表者名
      山原慎之助,沖田純平,久保田領志,中田晴彦
    • 学会等名
      第57回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地下水中10 micro-meter以上のマイクロプラスチックの起源と移行経路の解析2023

    • 著者名/発表者名
      沖田純平,中田晴彦
    • 学会等名
      第57回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プラスチック添加剤をトレーサーとしたマイクロプラスチックの起源解析2023

    • 著者名/発表者名
      中田晴彦
    • 学会等名
      令和4年度 環境省海洋プラスチックごみ学術シンポジウム 研究セッション
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 国内の市販食塩中マイクロプラスチック濃度とヒトへの暴露評価2023

    • 著者名/発表者名
      中田晴彦
    • 学会等名
      ソルトサイエンス講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Detection of plastic debris and microplastics in sea turtles from Japanese coastal waters and estimation of their exposure risk2022

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Nakata,Hiroto Yamada,Koshiro Eto,Shinsuke Tanabe,Tatsuya Kunisue
    • 学会等名
      SETAC North America 43rd Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Specific profiles of organic additives in bioplastic products collected from Indonesia, Japan, Myanmar, Thailand; implication for their environmental exposure;2022

    • 著者名/発表者名
      Nurlatifah, Than,Zin Tun,Suchana Chavanich,Voranop Viyakarn,Atsuhiko Isobe,Haruhiko Nakata
    • 学会等名
      SETAC North America 43rd Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-accuracy determination of microplastic source using specific profiles of organic/inorganic plastic additives as chemical tracers and estimation for their environmental load2022

    • 著者名/発表者名
      Shinnusuke Yamahara,Thant Zin Tun,Haruhiko Nakata
    • 学会等名
      SETAC North America 43rd Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polymer types and additive concentrations in single-used plastic products collected from four Asian countries, Indonesia, Japan, Myanmar and Thailand2022

    • 著者名/発表者名
      Thant Zin Tun,Nurlatifah,Aung Than Htwe,Ni Ni Than,Myint Myint Khine,Suchana Chavanich,Voranop Viyakarn,Atsuhiko Isobe,Haruhiko Nakata
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Occurrence of >40 organic additives in bioplastic bags from 4 Asian countries2022

    • 著者名/発表者名
      Nurlatifah,Suchana Chavanich,Voranop Viyakarn,Haruhiko Nakata
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 日本沿岸のウミガメ消化管内容物中プラごみおよびマイクロプラスチックの汚染実態と添加剤暴露の可能性評価2022

    • 著者名/発表者名
      山田大翔,江頭幸士郎,国末達也,田辺信介,中田晴彦
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 下水試料に含まれる10 micro-meter 以上のマイクロプラスチック濃度とその除去率および水域負荷量の推定2022

    • 著者名/発表者名
      宮本隆広,中田晴彦
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 廃棄物処理場の土壌中フタル酸エステル類におけるマイクロプラスチックの寄与について -LaMerの設備利用型共同研究-2022

    • 著者名/発表者名
      中田晴彦,Thant Zin Tun,国末達也,田辺信介
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 有機・無機系添加剤をトレーサーとしたマイクロプラスチック起源解析法の開発と環境負荷量の推定2022

    • 著者名/発表者名
      山原慎之助,Thant Zin Tun,中田 晴彦
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地下水中マイクロプラスチック濃度とポリマー組成の季節変化と起源推定2022

    • 著者名/発表者名
      沖田純平,中田晴彦
    • 学会等名
      第30回 環境化学討論会(環境化学物質 3 学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-08-08  

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