プラスチックの雨は新たな酸性雨

アメリカ西部の国立公園――ジョシュア・ツリー、グランドキャニオン、ブライス・キャニオン――を歩き回り、澄み切った空気を深く吸い込んでください。これらは手つかずの自然であり、アメリカの素晴らしい自然保護の物語です。しかし、目に見えない脅威が実は空気中を漂い、雨粒となって降り注いでいます。マイクロプラスチック粒子、破片になったペットボトルの小さな塊（定義上、長さ5ミリ未満）、衣服からほつれたマイクロファイバーなど、これらはすべて地球の大気系に巻き込まれ、荒野に堆積する汚染物質です。

研究者たちは本日、科学誌「サイエンス」に驚くべき発見を報告した。14ヶ月間雨水と大気のサンプルを採取した結果、米国西部11カ所の保護区に毎年1,000トン以上のマイクロプラスチック粒子が流入していることが分かった。これはペットボトル1億2,000万本以上に相当し、「これは米国全体のわずか6%に過ぎない西部の保護区の面積について行ったものです」と、ユタ州立大学の環境科学者で筆頭著者のジャニス・ブラニー氏は述べている。「その数字はあまりにも大きく、衝撃的です」。

これは、ますます深刻化する地獄絵図を裏付けるものだ。マイクロプラスチックは世界中を飛び回り、北極やフランスのピレネー山脈といった、本来は清浄な生息地とされる場所にまで降り注いでいる。廃水を介して海に流れ込み、深海の生態系を汚染し、さらには海から噴き出して海風に乗って陸地へと吹き付けている。そして今、アメリカ西部では、そしておそらくは世界各地でも、これらが大気の基本的なプロセスであることを考えると、マイクロプラスチックは「プラスチックの雨」 、つまり新たな酸性雨として降り注いでいる。

プラスチックの雨は、二酸化硫黄や窒素酸化物の排出によって生じる酸性雨よりも、さらに陰険な問題となる可能性がある。米国をはじめとする国々は、前者を抑制するために発電所に洗浄装置を、後者を抑制するために自動車に触媒コンバーターを設置することで、過去数十年にわたって酸性化の問題を軽減してきた。しかし、マイクロプラスチックはすでに最も辺鄙な環境さえも汚染しており、水や陸地、大気から粒子を除去する方法はない。プラスチックはどこにでも存在し、海を引きずって移動できるプラスチック磁石があるわけでもない。プラスチックの有用性、つまりその耐久性は、同時に憂慮すべき汚染物質にもなっている。プラスチックは決して完全に消滅することはなく、むしろますます小さな破片となり、地球のますます狭い隅々にまで浸透していく。さらに悪いことに、コンサルタント会社マッキンゼーによると、プラスチック廃棄物は年間2億6000万トンから2030年までに4億6000万トンに急増すると予想されている。経済発展途上国では中流階級に加わる人が増えるということは、消費主義が進み、プラスチック包装が増えることを意味します。

アメリカ西部全域でこの問題がどれほど深刻化しているかを定量化するため、研究者たちは11の国立公園と保護区に設置した収集装置を用いて、雨水と大気の両方を採取した。それぞれの収集装置には、雨水を採取するための「濡れた」バケツと、空気を採取するための「乾いた」バケツが備え付けられていた。センサーが降雨量を検知すると、「濡れた」バケツを開け、乾いたバケツは閉じる。晴れた日には逆の動作をするため、乾いたバケツは風に運ばれてきたマイクロプラスチック粒子を採取し、濡れたバケツは閉じたままになる。研究者たちはまた、雨水を採取したそれぞれの嵐がどこで発生したかをモデル化し、雨水とマイクロプラスチックを濡れたバケツに流し込む前に通過した都市の規模を調べた。

結果、1年間に採取されたサンプルの98%にマイクロプラスチック粒子が含まれているという驚くべき発見がありました。捕捉された大気中の微粒子の平均4%は、実際には合成ポリマーでした。雨に降った粒子は風で堆積したものよりも大きく、軽い粒子は空気の流れに巻き込まれやすいのです。ポリエステル製の衣類などから採取されたマイクロファイバーは、湿ったサンプルでは合成素材の66%、乾いたサンプルでは70%を占めていました。「ほぼすべてのサンプルに、鮮やかな色のプラスチック片が含まれているのを見て、ただただ驚きました」とブラニー氏は言います。さらに、研究チームは機器で透明または白い粒子や繊維を数えることができなかったため、この数値は控えめな数字である可能性が高いです。

ブラニー氏と同僚たちは、湿ったマイクロプラスチックサンプルを堆積させた嵐の進路を観察することで、気象システムが粒子をどのように輸送するかをマッピングすることができました。例えば、風は都市部でマイクロプラスチック粒子を地面から巻き上げ、風下に運び、再び地表に押し上げる可能性があります。「雨は大気中のあらゆる物質を洗い流すのに非常に効果的です」とブラニー氏は言います。「そのため、大気中にはかなりの量の塵やプラスチックが存在する可能性があり、暴風雨はそれらを洗い流すでしょう。」マイクロプラスチック粒子は、水蒸気を引き寄せて雲を形成する凝結核、つまり破片として作用している可能性さえあります。

一方、乾燥した降下物はより長い距離を移動しているように見える。これらの粒子はサイズが小さいため、風に乗って数百マイル、あるいは数千マイルも容易に運ばれることを示唆している。サハラ砂漠の砂塵は容易に大西洋を渡り、アマゾンの熱帯雨林に降り注ぐ。これは、より地域的な現象である嵐に巻き込まれるよりも容易だ。また、マイクロプラスチックは土壌粒子よりもはるかに密度が低いため、おそらくさらに遠くまで移動しているだろう。

「ジェット気流の位置との関連性が見られました。これは、堆積を制御しているのは大気圏の非常に高いところにあることを示唆しています」とブラニー氏は言う。（アメリカでは、高速ジェット気流が大陸を西から東へ横断している。）これは、世界中の他の地域で他の科学者たちが気づき始めている現象とも一致する。つまり、プラスチックの微細な破片（主に衣類の合成繊維）が風に運ばれ、広範囲に拡散し、かつては手つかずだった生息地を汚染しているのだ。例えば、ヨーロッパの都市は北極圏にマイクロプラスチックの種を撒き散らしているようだ。

この新たな研究には、もう一つの厄介な驚きが伴いました。サンプル粒子の30%がマイクロビーズ、つまり米国が2015年に化粧品への使用を禁止した微小な合成球体だったのです。しかし、サンプル中のマイクロビーズは、当時の化粧品に見られるものよりも概して小さかったのです。「虹のあらゆる色の鮮やかなマイクロビーズを多数確認しました。その中にはアクリル製と特定されたものもありました」とブラニー氏は言います。

研究者たちは、マイクロビーズは工業用塗料やコーティング剤に由来するのではないかと推測しています。もしこれらの塗料やコーティング剤が散布されれば、マイクロビーズは容易に大気中に放出され、風に運ばれて遠くまで運ばれる可能性があります。もしこれが事実なら、塗料業界は美容業界を汚したのと同じようなマイクロビーズ問題に直面することになるかもしれません。しかし、ある国が塗料へのマイクロビーズの使用を禁止すれば、隣国から同じ物質が飛来する可能性は十分にあります。

さらに厄介なのは、マイクロプラスチックは最終的にナノプラスチックへと分解され、ナノプラスチックは非常に小さな粒子になるため、適切な機器がなければ研究者でも検出できない可能性があることです。「4ミクロンより小さいものは見えませんでしたが、だからといってそこに存在しなかったわけではありません」とブラニー氏は言います。「目の前で見えないからといって、吸い込んでいないわけではありません。」

科学者たちはマイクロビーズの吸入が人体の健康にどのような影響を与えるかまだ解明していませんが、有益ではないと考えるのが妥当でしょう。プラスチック片は時間の経過とともに成分の化学物質を浸出させる傾向があり、ウイルスやバクテリアなどの微生物を運ぶことが知られています。研究者たちは、これが他の生物にどのような影響を与えるかを探り始めたばかりです。今年初めに発表されたある研究では、マイクロプラスチックにさらされたヤドカリは、成長するにつれて新しい殻を選ぶのが困難になることが明らかになりました。これは、ヤドカリにとって生存に不可欠な殻であるため、特に問題となっています。

アメリカの国立公園の土壌では、プラスチックの流入が連鎖的な影響を及ぼす可能性があります。「プラスチックは、ミミズのような小動物の消化管を詰まらせるだけではありません」と、ストラスクライド大学のマイクロプラスチック研究者で、今回の研究には関与していないスティーブ・アレン氏は述べています。「しかし、プラスチックの表面や内部に含まれる化学物質も土壌に影響を及ぼす可能性があります。その多くはまだ理論的な段階であり、私たちはまだ解明に取り組んでいるところです。」

ブラニー氏とその同僚は、マイクロプラスチックが土壌の熱特性、例えば熱の吸収・蓄熱方法を変化させている可能性があると指摘しています。また、マイクロプラスチックは土壌に生息する微生物の増殖を増減させ、微生物群集の再編成や土壌の栄養循環の変化を引き起こす可能性があります。さらに、マイクロプラスチックは土壌中の水の移動にも変化をもたらす可能性があります。

しかし、これらの多くの未解明な点を脇に置いておくと、この研究は、新たな研究が行われるたびにますます複雑化するマイクロプラスチックのライフサイクルに関する重要なパズルのピースを一つ提示することになります。科学者たちは、世界のプラスチック汚染がどうなるのかを解明しようと試みてきました。プラスチック汚染のほとんどは環境中で「消滅」しているように見えますが、今回のような研究は、プラスチックが本当に消滅することはなく、単に細かく砕かれて世界中に拡散し、おそらく何年もかけて空気、陸、海といった様々なシステムを循環していることを示しています。

例えば、科学者たちは、海流がマイクロプラスチック粒子を深海生態系に運んでいることを発見しました。海流が緩やかになると、浮遊粒子は海底に沈降します。「深海の海流は基本的に大気の流れと同じように機能します」と、マンチェスター大学の地球科学者イアン・ケイン氏は述べています。ケイン氏は以前の研究の筆頭著者でしたが、今回の研究には関与していません。「深海の海流は地球全体の循環パターンの一部であり、粒子は形状と密度に応じて輸送されます。つまり、同じプロセスなのです。著者らが発見したのは、重い粒子は湿潤な条件で沈降する傾向があるということです。」

スティーブ・アレン氏と、同じくストラスクライド大学のマイクロプラスチック研究者である妻のデオニー・アレン氏が先月発表した別の研究では、海がマイクロプラスチック粒子を噴き上げ、それが海風に乗って陸に漂着していることが明らかになりました。これまでは、マイクロプラスチックが下水を介して海に流れ込むと、そこに留まると考えられていました。そのため、土壌に付着したマイクロプラスチックも、そこに留まっているわけではないことが判明するかもしれません。「静止しているわけではないかもしれません」とデオニー・アレン氏は言います。「ただ留まっているわけではありません。一部は地下水面を通って沈み、一部は浸食によって移動し、あるいは大気中に再放出されます。」

このマイクロプラスチックの循環については科学がまだ解明すべきことがたくさんあるが、これだけは明らかだ。プラスチックを再びボトルに戻すことはできないだろう。

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