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Jun 06, 2023

長期にわたる評価のための高度な分析アプローチ

npj Materials Degradation volume 7、記事番号: 59 (2023) この記事を引用 668 アクセス メトリクスの詳細 マイクロプラスチック (MP、<5 mm) によってもたらされる危険性を判断するには、次のことを理解する必要があります。

npj 材料劣化編 7 巻、記事番号: 59 (2023) この記事を引用

668 アクセス

メトリクスの詳細

マイクロプラスチック (MP、<5 mm) によってもたらされる危険性を判断するには、環境風化の力にさらされたときのプラスチックの劣化プロセスを理解する必要があります。 しかし、認識されているリスクにもかかわらず、海洋環境におけるマイクロプラスチックの自然風化の進行に関する情報は限られています。 環境的に現実的な条件からの我々の調査結果は、長期にわたる海洋風化により、時間とプラスチックポリマーの種類によって異なるプラスチック表面とバルク相の重大な劣化を引き起こしたことを明らかにしました。 プラスチックには生物付着が見られ、表面形態、熱安定性、化学的特徴が変化しました。 二次マイクロナノプラスチック (MNP、<1 µm) は、PCL および PVC ペレットのサイズの大幅な縮小によって裏付けられて、風化したプラスチック表面から形成されました。 実世界のデータを使用すると、プラスチックの表面は年間最大 469.73 μm の速度で劣化する可能性があり、これは以前の推定値の 12 倍であることが明らかになりました。 当社の時系列データは、プラスチック特有のリスク評価フレームワークと将来のプラスチック政策の開発に貴重な情報を提供します。

プラスチックは多量の環境汚染物質であり、全プラスチック廃棄物の 79% が埋め立て地や環境に流入すると推定されており 1、懸念が高まっている汚染物質として浮上しています。 現在の世界のプラスチック消費量では、海洋プラスチックの質量は 2015 年の 5,000 万トン (MT) から 2025 年には 150 MT へと 3 倍に増加すると推定されており、海洋環境の健全性と生態系機能に重大な影響を及ぼします。 環境に入ると、プラスチックは風化の力にさらされ続け、マイクロプラスチック（MP、サイズ < 5 mm）や、プラスチックの分解プロセスで潜在的に有毒な副産物が生成されます4。 プラスチックは周囲と継続的に相互作用し、露出した表面の変化を引き起こすと同時に、その毒性効果を高めます。 熱、湿度、紫外線 (UV) 放射、オゾン、機械的力、化学物質、微生物などの環境要因がプラスチックの劣化に寄与します。 プラスチックが完全に無毒な化合物に鉱物化されるのに必要な条件は、可能性が低いか、自然に遅いものですが 4,5、風化は海洋プラスチックの運命に影響を与える最も重要なプロセスの 1 つであり、まだ理解されていません。 海洋環境では、海面の温度と紫外線強度が低いため、プラスチックの劣化は陸上環境よりも数桁遅く発生します5。 ここで、プラスチックは水、溶解した化学的および生物学的化合物、微生物と常に接触しており、これらは分解プロセスの触媒として作用する可能性があります6。

風化したプラスチックに関する現在の知識は、ほとんどが老化シミュレーションと野外で収集されたプラスチックの観察によって得られていますが、これらには必要な時間スケールの情報が不足しています。 人工経年変化の研究では、剥離、ひび割れ、表面粗さの変化 7 や微細なプラスチック粒子の放出 8 などの風化プロセスの影響の証拠が得られます。 プラスチック材料の自然な風化挙動を調査した研究はわずか 9、10、11 あるが、ほとんどの研究は対象範囲が限られており、少数のプラスチック ポリマーの種類や比較的短期間に焦点を当てている。 高度な分析ツールがないため、これまでの研究では環境プラスチックの風化挙動を完全に特徴付けることができず、環境リスクを深く理解することができませんでした。 疎水性/親水性、表面電荷、粗さなどの表面特性の変化は、化学汚染物質の吸着、天然コロイドとの相互作用、微生物バイオフィルムの存在に影響を与える可能性があります12、13。 同時に、プラスチックのバルク特性（結晶化度、拡散率、分子構造など）は、プラスチック粒子の機械的安定性や化学吸着・脱着プロセスに大きな影響を与える可能性があります14。