1 リットルのボトル入り飲料水には 240,000 個の小さなプラスチック片が含まれる可能性がある | 科学

プラスチック汚染は、急増する環境災害です。 プラスチックを構成する丈夫な合成ポリマーにより、プラスチックはしばらく残留し、壊滅的な結果をもたらします。 写真は悲痛なものだ。幽霊の網が絡み合った海洋野生生物の首を絞めている。 プラスチックのゴミが詰め込まれた動物の胃の死後解剖。 しかし、大きなものよりもさらに悲惨なのは、目に見えない破片、つまりマイクロプラスチックやナノプラスチックかもしれません。 それらの粉砕された破片は非常に小さいため、私たちの体や細胞などの狭い空間に侵入する可能性があります。

専門家は、つまらないプラスチックが私たちの周りに溢れていると確信していますが、これまでのところ、プラスチックを直接検出できる方法はほとんどありません。 科学者らは、この中で最もダメージが大きいのは、目に見えにくいものではないかと考えています。それは、人間の髪の毛の幅の100分の1以下、サイズが100ナノメートル以下のプラスチックの破片です。 さて、新しい研究が月曜日に発表されました。 米国科学アカデミーの議事録は、微小粒子のサイズと組成を迅速に特定できるプラスチック検出技術を報告しています。 著者らは、ボトル入り飲料水 1 リットル中に平均 240,000 個の粒子が存在し、これは以前に報告されたよりも多い数であることを発見しました。 この発見は、私たちの家や生活に散らばるマイクロプラスチックおよびナノプラスチックの本当の存在を明らかにしています。

「これは本当に画期的です」と、この研究には関与していないペンシルベニア州立大学エリー校ベーレンド大学の持続可能性担当ディレクター、シェリー・メイソン氏は言う。 「粒子を検出できなければ、研究することはできません。 だからこそ、この研究は非常に重要なのです。」

私たちが合成カーペットを踏んだり、プラスチックの容器を引き裂いたり、道路を運転したり洗濯したりするときにタイヤを空転させたりするたびに、目に見えないところで何千ものマイクロプラスチックやナノプラスチックの削りくずを吐き出している可能性が十分にあります。 「プラスチックは私たちが思っている以上に皮膚に似ています」とメイソン氏は言います。 「皮膚と同じように、常に剥がれ落ちます。」

その破片はすべて水路に滑り込み、肺に入り、食べ物や飲み物を介して胃に到達する可能性があります。

マイクロプラスチックおよびナノプラスチックの健康被害について科学者がこれまでに知っていることはほとんどなく、すでに警戒を引き起こすのに十分だ。 研究室で作られたナノプラスチックは、免疫システムを悪化させ、体の代謝を改ざんし、細胞を自己破壊に導く可能性があります。 マウスの場合、ナノプラスチックはパーキンソン病のリスクを高め、胎児の発育を妨害し、脳に浸透して脳に大混乱をもたらす。 しかし、これまでのところ、これらの初期の研究には、サイズと組成が均一な純粋なポリマーが含まれています。 現実の世界に溢れているプラスチックの種類はさらに多様で、その影響はさらに複雑になる可能性があります。

特にナノプラスチックは、非常に小さいため長い間研究から逃れてきました。 科学者がそれらを調査しようとしても、それらは強い信号を生成しません。 この課題を克服するために、新しい研究では誘導ラマン散乱顕微鏡と呼ばれる技術が使用されています。 この方法では、2 つのレーザーを散在するマイクロおよびナノプラスチックのサンプルに照射することが含まれます。 この 2 倍の光量により、粒子内の原子が共鳴します。 原子の振動に対応するエネルギーの特徴をフィンガープリントすることにより、研究者は存在するポリマーの種類を特定することができます。 さらに、破片に当たる光の小さな散乱に基づいて、破片のサイズと形状を割り出すこともできます。

光の測定からデータ分析までのプロセス全体は自動化されており、サンプルごとに約 2 時間かかります。 これは既存の方法よりも10倍以上速いと、研究著者でコロンビア大学の化学者ウェイ・ミン氏は言う。 彼は誘導ラマン散乱技術の共同発明者であり、2008 年に組織内の脂質を調べるために初めてこの技術を適用しました。

新しい方法のナノ粒子検出能力をテストするために、研究者らはボトル入りの水に目を向けた。 メイソン氏が主導した2018年の研究では、ボトル入りの水の缶には1リットルあたり約1万個のプラスチック微粒子が含まれていることが判明したが、彼女のチームはサイズが6.5マイクロメートル以上の破片のみを探していた。 新しい方法を使用して、ミン氏のグループは、1 リットルあたり少なくとも 10 倍の斑点が存在することを発見しました。 研究者らは、1 リットルあたり 110,000 ～ 370,000 個の粒子を検出しました。 さらに、斑点の 90 パーセントはナノプラスチックでしたが、これは以前の研究では説明できず、これまで見逃されていたカテゴリーでした。

検出された粒子の約 10% は 7 つの一般的なプラスチックに属していました。 残りの 90% は未確認のポリマーでした。

興味深いことに、ボトル入り飲料水に含まれるさまざまな種類のプラスチックがさまざまな形、大きさ、分布をしていることを研究者らは観察しており、これがその起源を物語っていると、筆頭著者でコロンビア大学化学者のナイシン・キアン氏は述べている。 たとえば、ポリエチレン テレフタレート (PET) は、多くの場合 PET で作られているボトル自体から剥がれ落ちた、分厚いマイクロメートル サイズの破片として現れることがよくあります。 より小さなナノプラスチックはおそらくボトル入り飲料水の製造の初期段階で放出され、追加の処理によってさらに崩壊したものと考えられます。 研究著者らはまた、主にナノ粒子としてポリアミドとポリスチレンのプラスチックを発見したが、皮肉なことに、これらは処理施設で水をろ過するための膜材料として一般的に使用されている。 「ナノプラスチックの全体像は、実際には私が想像していたよりも多様です」とQian氏は言う。

この研究結果は、いつか水処理におけるマイクロおよびナノプラスチック削減戦略の指針として利用される可能性がある。

この新しい方法により、研究室の理想的な環境だけでなく、自然環境におけるマイクロプラスチックおよびナノプラスチックの研究への扉が初めて開かれました。 研究チームは、この技術を使って、コインランドリー、空気中のプラスチック、水道水の汚染などの汚染フットプリントを研究する予定だ。 研究者らはより緊急に、ナノサイズのプラスチックが細胞および遺伝子レベルで生物学にどのような影響を与えるかを理解するための毒性研究を開始したいと考えている。 チームにはすでに世界中の研究グループから何百もの共同研究のリクエストが殺到しています。 研究著者でコロンビア大学の環境化学者、ベイザン・ヤン氏は、「私は実際にそれらを抑制している」と語る。

同氏は、マイクロプラスチックが人々の健康にどれだけ悪影響を与えるかは「まだ未解決の問題だ」とも付け加えた。 専門家らは、科学者が毒性データを収集するまで、政府は他の汚染物質ほどマイクロプラスチックやナノプラスチックを規制する緊急の義務を負っていないと述べている。

現在までのところ、米国ではナノプラスチックはおろか、マイクロプラスチックについても連邦政府による監視はほとんど行われていない。 いくつかの州が独自の法律を施行しており、最も注目すべき例はカリフォルニア州で、2014年に使い捨てビニール袋を初めて禁止し、2022年には飲料水のマイクロプラスチック検査を義務付けた。昨年、欧州委員会は消費者へのマイクロプラスチック添加物を禁止した。環境中に誤って浸出する量を減らすための製品。 推定では、すでに数百万トンのマイクロプラスチック粒子が地球の周りに散らばっていると考えられています。 ナノプラスチックの数は間違いなくさらに多くなります。

極小のプラスチックはいたるところに存在し、私たちが呼吸する空気中に漂い、雪として南極に降り注ぎます。 この目に見えない汚染を可視化するこのような技術は、プラスチック問題を少しずつ解決するための重要なステップとなるでしょう。