瀬戸内海における生分解性マイクロプラスチックの分布特性と輸送過程

【研究のポイント】
・瀬戸内海における生分解性マイクロプラスチック（MPs）の分布と収支が明らかになった。
・マイクロプラスチックの分布と挙動は、海流に依存している。
・MPsの輸送過程は、三次元海水流動モデルを用いてシミュレーションされた。
・沈降速度の大きさは、マイクロプラスチック（MPs）の堆積および輸送において重要な要因である。

【研究の概要】
正の浮力および中性浮力を持つマイクロプラスチックは、主に瀬戸内海から太平洋へと流出します。一方、負の浮力を持つマイクロプラスチックはほとんど瀬戸内海を離れず、主に河口付近に堆積し、分解されます。従来型のマイクロプラスチックは分解されにくく、長期間にわたって海洋環境中に残存します。しかし、生分解性マイクロプラスチックは、堆積物中のマイクロプラスチック汚染を大幅に低減できる可能性があります。

マイクロプラスチック（MPs）汚染は、世界中の生態系に影響を及ぼす一般的な環境問題です。MPsの環境影響に関する研究は増加していますが、生分解性MPsと従来型（非生分解性）MPsの環境挙動や分布パターンの違いについての理解には、依然として大きな研究ギャップが存在しています。
本研究では、三次元海水流動モデルを用いて、鉛直速度を持つトレーサーとしてMPsを扱い、河川から流入する正の浮力、中性浮力、および負の浮力を持つ生分解性MPsの輸送をシミュレーションしました。
その結果、正の浮力を持つマイクロプラスチック（MPs）は顕著な季節変動を示し、主に表層に分布することが明らかになりました。中性浮力のMPsは水深全体に分布し、冬季の混合と夏季の成層によって特徴づけられる瀬戸内海において、東部で濃度が高く、西部で低い傾向が見られました。負の浮力を持つMPsは堆積物中に蓄積され、海水中での濃度は低いことが確認されました。正および中性浮力のMPsは主に瀬戸内海から太平洋へ流出する一方で、負の浮力を持つMPsはほとんど瀬戸内海から出ず、主に河口付近に堆積・分解される傾向がありました。
海底への沈降速度が 10^-6～10^-5m s^-1の範囲では、MPsの海水中濃度に大きな影響を与えるが、この範囲を超える上昇・下降速度では顕著な変化は見られませんでした。
非生分解性のマイクロプラスチック（MPs）は分解されにくく、海洋中に長期間残留します。これらが堆積物に沈降すると、分解されずに継続的に蓄積し、環境に対して長期的な悪影響を引き起こす可能性があります。また、沈降速度が増加すると、粒子が河口域から外へ流出する能力が低下し、海底での蓄積が進行します。
一方で、生分解性マイクロプラスチック（MPs）は海水中よりも堆積物中での分解速度が高いため、堆積物に蓄積されることなく、最終的に一定の濃度に達することができます。堆積物および海水中での分解により、瀬戸内海から太平洋へのマイクロプラスチックの流出量も減少します。

参考 URL1: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389425008258

論文情報

Distribution characteristics and transport processes of biodegradable microplastics in the Seto Inland Sea, Japan,
Yu Bai, Xinyu Guo, Takashi Masaki, Takako Kikuchi, Tomoya Kataoka, Hirofumi Hinata, Xueting Zhao, and Yaxian Li,
Journal of Hazardous Materials, 2025, 491: 137911, 10.1016/j.jhazmat.2025.137911.

助成金等

• Moonshot Research and Development Program (Grant Number JPNP18016)
• New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO)
• JST SPRING, Japan (Grant Number JPMJSP2162)

図表等

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  マイクロプラスチック（MPs）輸送モデルの概念図

  瀬戸内海におけるマイクロプラスチック（MPs）の挙動を支配する物理的および生物地球化学的プロセスには、移流、拡散、堆積、再懸濁、そして分解が含まれます。

  credit : 郭 新宇
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  沈降速度と正規化されたマイクロプラスチック質量との関係

  正の値は、河川由来のマイクロプラスチック（MPs）が瀬戸内海（SIS）内に保持された割合を示し、負の値は、MPsが流出または分解された割合を示します。

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  分解速度（No.1-4）が異なるマイクロプラスチック（MPs）の正規化質量が沈降速度に対する依存性

  No.1は生分解性マイクロプラスチックを、No.4は非生分解性マイクロプラスチックを表しています。No.2とNo.3はNo.1とNo.4の間の分解速度を持ちます。

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