Sediment dispersal of PE and PVC primary microplastics in a coastal archipelago surrounding a plastic production industrial complex

見えない漂流：海におけるプラスチックの物語

海を単なる広大な青い広がりとしてではなく、巨大で渦巻くコンベアベルトとして想像してみてください。このシステムの中では、「マイクロプラスチック」と呼ばれる非常に小さなプラスチックの破片が、潮流によって絶えず落とされ、巻き上げられ、運ばれています。これらの破片の中には、大きなプラスチックボトルや袋が時間の経過とともに崩壊してできた「二次的」なものもあります。一方で、「一次的」なものもあります。これらは、新しい製品を作るために溶かされることを目的とした、工場で作られた微細なペレット、粉末、または顆粒です。一次マイクロプラスチックを、パン屋における「生の小麦粉」のように考えてみてください。それらは、ケーキになる前の原材料なのです。

科学者たちは、プラスチック汚染が世界的な頭痛の種であることを古くから知っていますが、これら工場製の微細な粒子が、一度水に入ると具体的にどのように振る舞うのかを、今も解明しようとしています。それらは石のようにすぐに沈むのでしょうか？ それともコルクのように浮くのでしょうか？ そして、海岸線の形状や水の動きは、それらがどこに辿り着くかにどのように影響するのでしょうか？ これを理解することは極めて重要です。なぜなら、海底はそこに捨てられたものの歴史を蓄積する、巨大な図書館のような役割を果たすからです。もし私たちが海の底にある「本」（堆積物の層）を読むことができれば、汚染がどこから来ており、どのくらいの速さで広がっているのかを知ることができるのです。これは、スウェーデンの研究チームが、プラスチックが大量に存在する特定の地域で解決しようと決めた謎です。

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スウェーデンのフィヨルドにおけるプラスチックの痕跡

スウェーデン西海岸の、ステヌンスンドと呼ばれる町の近くにある沿岸諸島には、大規模な工業団地があります。そこは、二つの主要な企業が原料となるプラスチックを作っている、巨大な工場街のような場所です。一方はポリエチレン（PE）を、もう一方はポリ塩化ビニル（PVC）を作っています。これらは先ほど述べた「小麦粉」であり、最終製品へと形を変えられる前の、微細なペレット、粉末、あるいはふわふわした顆粒のような形態をした製造前プラスチックです。研究者たちは、次のような疑問を持ちました。「この原料プラスチックは、どれくらいが近くのフィヨルド（島々に囲まれた、狭く深い入り江のようなもの）に誤って漏れ出しているのか、そしてそれはどこへ行くのか？」

これを突き止めるため、チームは2018年10月に調査に乗り出し、9つの異なる地点で水底から泥をすくい上げました。彼らは、これらの泥のサンプルを、まるで犯罪現場を扱う探偵のように扱い、特殊な化学薬品と高濃度の塩水を使用して、泥からプラスチックを分離しました。その後、強力な顕微鏡の下で粒子を観察し、レーザー（ラマン分光法）や赤外線（FTIR）を用いて、それが正確にどのような種類のプラスチックであるかを特定しました。

大きな発見：工場から海底への直通ルート
結果は明白かつ直接的でした。彼らが採取したすべての泥のサンプルからマイクロプラスチックが見つかりました。プラスチックの量は、乾燥した泥1グラムあたり6.7個から48個の範囲でした。最も多く見つかった種類はPE、PVC、およびポリプロピレン（PP）であり、特定された全プラスチックの90%以上を占めていました。

この物語の最もエキサイティングな部分は、プラスチックの「指紋」です。泥の中で見つかった粒子は、形、色、質感に至るまで、互いにほぼ同一でした。これは、遠くから漂流してきたランダムなゴミから来たのではなく、単一の局所的な発生源から来たことを示唆しています。それは、川の中に全く同じ、壊れていないレゴブロックの山を見つけるようなものです。どの工場からそれがこぼれ落ちたのか、すぐに分かります。研究者たちは、ステヌンスンドのプラスチック生産産業が、この汚染の主な原因であると結論付けました。

二つのプラスチックの物語：浮く者 vs 沈む者
この研究はまた、二つの主要なプラスチックが、レースにおける二人の異なるキャラクターのように、どのように異なる振る舞いをするかという、興味深い違いを明らかにしました。

• PE（ポリエチレン）： このプラスチックは海水よりも軽いです。ヘリウム風船を想像してみてください。非常に軽いため、表面に浮いたり、長い間水の上層部に留まったりする傾向があります。研究者たちは、PEはより広い範囲に拡散していることを見出しました。PEは、最終的に海底に沈む前に、工場からより遠くまで移動しました。
• PVC（ポリ塩化ビニル）： このプラスチックは海水よりも重いです。石のように考えてください。非常に速く沈みます。研究者たちは、PVC粒子は工業エリアのすぐ近くに集中しており、それほど遠くまで移動していないことを見出しました。それらは水柱から素早く落下し、発生源の近くに汚染の「ホットスポット」を作り出していました。

ストークスの法則と呼ばれる物理公式を用いて、チームは、PVC粒子は約2時間で海底に沈むと推定しました。一方、PE粒子は約33時間（ただし、PE粒子は通常より大きいため、その点を考慮すると約8時間）かかる可能性があります。この「沈降速度」の違いが、なぜPEの方がPVCよりも遠くまで運ばれるのかを説明しています。

「ゴースト」プラスチック（PP）の謎
泥の中から現れたものの、明確な地元の所有工場が見当たらないプラスチックが一つありました。それがポリプロピレン（PP）です。PEとPVCはステヌンスンドの工場に直接結びつけることができましたが、PPの発生源は謎のままです。粒子は非常に均一な外観をしており、それらも工場由来の一次マイクロプラスチックであることを示唆していますが、研究者たちは地元の生産者を見つけることができませんでした。彼らは、その源がさらに南、おそらく別の工業港の近くにあるのではないかと疑っていますが、確信を得るにはさらなる捜査が必要です。

「きれいな」地点と「汚れた」地点
研究者たちは、コントロールグループ（対照群）として、きれいであるはずだと考えた2つの地点も調査しました。一つは南に遠く離れた場所、もう一つは静かで孤立したフィヨルドでした。予想通り、これらの地点ではPEとPVCのレベルは非常に低かったです。しかし、それでも一部のプラスチック、主にポリスチレン（PS）とゴムが見つかりました。これは、大きな工場がPEとPVCの主な発生源である一方で、他の発生源（例えば、トラックや車のための近くの港など）が異なる種類のプラスチックを漏らしている可能性があることを示唆しています。

なぜこれが重要なのか
この研究は、原料プラスチックの製造過程における産業事故や漏洩が、この地域の堆積物汚染の主要な原因であることを裏付けています。島々が複雑に入り組んだ狭い水路（フィヨルドシステム）は、水の動きをトリッキーなものにしますが、汚染のパターンは依然として工場の論理とプラスチックの物理学に従っています。

研究者たちの推定によれば、工場は年間約0.6トンのPVC粒子を水中に放出している可能性があり、これは膨大な量の微細なプラスチックです。業界には流出を防ぐためのガイドラインがありますが、この研究は、たとえそれらの規則があったとしても、一次マイクロプラスチックが依然として海へと流れ込み、泥の中に沈み、産業活動の永久的な記録を作り出していることを示しています。論文は、海洋を守るためには、これらの産業漏洩を発生源で食い止めることに注力する必要があると示唆しています。なぜなら、これらの微細な粒子が一度水に入ってしまうと、潮流とプラスチックの重さがその運命を決めてしまうからです。