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Environmental Health Perspectives (EHP)
Focus 2023年4月28日 健康によくない風？ 空気中の ナノ及びマイクロプラスチックへの 暴露に対する認識の高まり 著者：ウェンディー・ニコール 情報源：Environmental Health Perspectives (EHP) Focus, 28 April 2023 An Ill Wind? Growing Recognition of Airborne Nano- and Microplastic Exposures Author: Wendee Nicole https://ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/EHP12662 訳：安間 武（化学物質問題市民研究会） http://www.ne.jp/asahi/kagaku/pico/ 掲載日：2023年5月9日 このページへのリンク： http://www.ne.jp/asahi/kagaku/pico/plastic/news/230428_EHP_An_Ill_Wind_ Growing_Recognition_of_Airborne_Nano_and_Microplastic_Exposures.html アブストラクト エベレストの頂上［1］から最も深い海溝の底［2］まで、人里離れた荒野［3］から外洋［4］まで、マイクロプラスチック (MPs) は文字通りあらゆる場所に存在する。 MPs は、一般に直径が 5 マイクロメートル未満のプラスチック粒子［5］とされ、さらにもっと小さなナノプラスチック粒子（NPs）はヒトの肺［6］及び胎盤組織［7］、血液［8］、糞便［9］、胎便［10］及び母乳［10］で発見されている。 研究者らはそれらを定量化しており、人々が食塩［11］、はちみつ［12］、容器入りや水道の飲料水［11］、そして魚介類［13］を通じて MPs を摂取することを懸念している。しかし、空気中の MPs を吸入すると、さらなる健康リスクをもたらす可能性があるという認識が高まっている［14］-［16］。海洋環境学の分野で MPs を研究しているフランスのレンヌにある工学学校（UniLaSalle）環境工学准教授メシカ・ルヴェル（Messika Revel）は、”我々はプラスチック粒子を飲み、食べ、吸い込んでいる”と言う。
香港中文大学の環境科学博士課程の学生であるノラ・ムイサ-ジカリ（Norah Muisa-Zikali） は、”実際には、マイクロプラスチックは、食卓塩と水からに比べて空気からより多く人体に取り込まれるであろう”と述べている。 彼女は、3つの暴露源（食卓塩、飲料水、及び空気）から人体への汚染を評価した 2020年の研究を指摘した［11］。この研究結果は、発表当時は驚くべきものであった。なぜなら、食物と水が主な暴露源であると考えられていたからである。 その認識は急速に変化した。”のマイクロプラスチックは食べ物に入り込み、水に入り込み、そしてまたそれら空気中のプラスチックを吸い込むこともあり得る。したがって空気は実際にやっかいな暴露源あることが分かった”と ムイサ-ジカリ（Muisa-Zikali）は言う。 MPs（マイクロプラスチック） と NPs（ナノプラスチック） の細胞毒性を研究している、マレーシア・ノッティンガム大学工学部助教授であるマキシーン・イー （Maxine Yee） も同意見である。 ”吸入経路は私にとって最も懸念ある経路である”と彼女は言う。 摂取しても、ほとんどの MPs は排泄される［18］とイー（Yee）は説明する。健康な皮膚を持つ人々は、MPs の侵入に対する自然な障壁を持っている。”しかし、吸入の場合、MPs と NPs は気道の表面に沿って沈着する傾向があり、除去される可能性は限られている”。 MPs と NPs は、ギザギザの破片、ビニール袋に使用されるようなフィルムの断片、合成繊維に由来する繊維、製造された球体またはペレットなど［19］、さまざまな形態をとる。粒子はさらに製造当初からサイズが小さいものと、より大きなプラスチックの劣化に起因する二次的なものに分類される［20］。
”マイクロプラスチックの健康への影響を理解することは難しい。なぜなら、それらは非常に異なるサイズ、形状、及び化学組成を持つ可能性があり、そのすべてが毒性に影響を与える可能性がある［26］からである”と、ニュージランドで MPs を研究してきたオークランド大学の化学研究員ヨエル：リンデラウベ（Joel Rindelaub）は言う。風化した粒子は工業的に製造された粒子とは異なる振る舞いをするという証拠もある［34］。 MPs と NPs が吸着する無数の物質に加えて、人間の健康への影響を研究することの重要性と複雑さが明らかになる。 都市環境におけるプラスチックの雨 MPs は大気中の比較的新しい発見であり、大気中の汚染降下物に関する最初の研究は 2010 年代半ばに行われた［35］-［38］。 2015年の研究でパリ大学の科学者らは、 3 か月間にパリでひとつの都市部とひとつ郊外の屋根に堆積した大気汚染降下物中の MPs を定量化した。 測定された MPs の 90% は繊維で、残りは断片であった。 著者らは、 1 日あたりの濃度は 29〜280 粒子/m2 (平均は 118 であった)で、彼らの仮説によれば降雨による影響をあることを発見した。パリの研究では、MP 濃度は郊外の屋上よりも都市部の方が高いことが指摘されている［35］。別の研究では、屋内の空気レベルの方が屋外で測定されたレベルよりも大幅に高く、屋内の1 1.0 〜 60.0 ファイバー/m3 の濃度にたいして屋外では 0.3〜1.5 ファイバー/m3であると報告している［38］。 それ以来、研究者らはヨーロッパ、アジア、オーストラリア、イランのいくつかの都市で空中または大気中の汚染降下物の MPs を測定してきた［39］。中国の研究は、農村の環境中に比べて都市部の方か MP レベルが高いことを発見したが、それらの粒子は、チベット高原、フランスのピレネー山脈、米国の原生地域のように遠く離れた場所でも検出されている。 2021 年の研究で、ある科学者らのチームは、MPs を含む浮遊粒子状物質の空気サンプルに基づいて、中国の 5 つの大都市の人々が年間 100万から 200万の MPs を吸入すると推定した［41］。その 5 つの都市内で、研究者らは 104〜650 粒子/m3 を測定したが、そのうち 95% は直径が 100 マイクロメートル未満であった。 パリの研究とは対照的に、測定された MP のほぼ 90% は断片であり、残りは繊維であった。 薄膜と球体は、収集された他の粒子状物質と区別するのが難しいため、定量化されなかった。 MPs の濃度は、南部の上海−杭州−南京の都市複合体と比較して、北部の都市である北京と天津 (高レベルの微粒子で知られる単一の都市複合体の一部) で有意に高かった。 しかし、以前の研究では、上海は北京よりも 3 桁多い MPs が報告されていた［42］［43］。著者らはこれらの研究間の不一致はサンプリング方法の違いと、おそらく季節的な変動のためであろうと説明している。 しかし、香港中文大学博士課程のムイサ-ジカリ（Muisa-Zikali） が指摘するように、これらの比較から結論を導き出すのは簡単ではない。”空気中のマイクロプラスチックを分析する方法は、研究ごとに大きく異なる”と彼女は言う。”空中浮遊マイクロプラスチックのサンプリング方法とサンプリング場所を標準化する必要がある。 人間の健康を見ている場合、どの高さが本当に重要なのか? 屋上からサンプリングする必要があるのか? 屋上だとしたら、（建物の）高さは？” NP（ナノプラスチック粒子） にはさらに課題がある。 ”環境中のナノプラスチックを測定することは非常に困難である”とマレーシア・ノッティンガム大学工学部助教授イー（Yee）は言う。 ”電子顕微鏡は [NP と MP] を検出して区別することができるが、サンプル・ボリュームあたりの特定の粒子量を定量化することはできない。マイクロプラスチックのデータを使用した計算モデルは、環境中のナノプラスチック濃度を推定する代替方法である”。 数人の研究者らがそのような測定を試みた。 2022年のひとつの研究の著者らは、グリーンランドと南極の氷サンプルから NPs を、加熱脱着−陽子移動反応−質量分析（thermal desorption-proton transfer reaction-mass spectrometry）と呼ばれる比較的新しい方法を使用して測定した［44］。 しかし、イー（Yee）が言うように、”さらなる研究の余地はたくさんある”。 移動性は発生源追跡を複雑にする 過去には、技術的限界がこの最小の空中浮遊 MPs を研究者らが定量化することを妨げていた。2022 年の研究では、 オークランド大学の化学研究員リンデラウベ（Rindelaub）と彼のチームは、プラスチック粒子を選択的に染色するナイルレッド染料を使用した蛍光顕微鏡法と熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析法のより洗練された技術を組み合わせることによって、これらの制限を克服しようとした。このアプローチにより、10マイクロメートルの小さな MPs の検出が可能になった。 研究者らはまた、サイズが小さくなるにつれて個々の粒子の数が指数関数的に多くなることを発見した。 2 つのサンプリング場所の堆積率は平均すると 4,885 粒子/m2/日であり、これは毎年 74 トンの MPs の雨が降っていることに相当し、以前の都市部の研究で見つかった速度よりも桁違いに高い。 リンデラウベ（Rindelaub）と彼の同僚らは、大気条件が、特定の日に沈着する粒子の量と種類に影響を与えるように見えることを観察した。”海からの強風により、小さなマイクロプラスチックが大量に発生した”と彼は説明する。”風が都市部から発生したとき、より大きなマイクロプラスチックが観察された。これは、これらのマイクロプラスチックが環境劣化を受けておらず、海洋環境からのものと比較して発生源に近いことを示唆している”。 最近のモデリングは、これらの小さなプラスチック粒子が、陸地、大気、及び海洋の要素を含む大気循環プロセスに従うように見えることを示唆してる。2022 年、ニュージーランドのカンタベリー大学の環境物理学の准教授であるローラ・レベルは、南極の雪における MPs の最初の観測と考えられるものを発表した。”私たちは大気モデリングを行い、南極の MPs が海から出てきて数千キロメートル以上移動した可能性があること、または現地の発生源源から来た可能性があることを示した”と彼女は言う。 ルヴェル（Revell）はさらに、風は数日から数週間で土壌や水から大陸を越えてマイクロプラスチックを移動させることができると指摘している。海での移動と比較して、”大気はマイクロプラスチックを移動させる非常に効率的な方法であり、驚くべきことではない”と彼女は言う”。 ”多くの人は、マイクロプラスチックが環境に放出されるのは一度だけで、その後落下して消えてしまうと考えている”と、コーネル大学のアーヴィング ポーター チャーチ工学部教授であり、最新で最も広範なデーター・セットを使用した［52］大気移動モデルの共同開発者であるナタリー・マホワルド（Natalie Mahowald）は言う。”しかし、私たちの農業粉塵のメカニズムと海洋のメカニズムは、再浮遊を示している... MPs は大気中を上昇し、再堆積し、動き回るにつれて何度も再浮遊する”。 そうするにつれて、単一の MP（マイクロプラスチック） 粒子が数十億の NPs（ナノプラスチック） に分解される［54］可能性がある。 発生源の特定 専門家は、不適切に管理された廃棄物、焼却炉、ゴミ、タイヤの道路摩耗、カバーやマルチ用の農業用途プラスチック、及び消費者製品など、MPs のさまざまな発生源の寄与を特定し始めている［55］［56］。織物も環境負荷を増大させる。 衣類乾燥機は、洗濯機が廃水に放出するよりも最大 40 倍多くの MP 繊維を空気中に放出する可能性があるが［57］ 、廃水放出の方が世間の注目を集めている。［58］-［60］ 香港市立大学の教授であり、化学部の部長であるケネス・レオン（Kenneth Leung）は、彼のキッチンで繊維を見つけてから、乾燥機から放出される MPs の研究を始めた。”私はタンブル乾燥機で衣類を乾かしていた。買い物から戻ったら、ダクトが窓から外れていて、そこらじゅうでこれらの繊維が見つかった”とレオンは言う。 同僚との相談の後、都市環境から離れた寮の乾燥機から放出される MPs を測定する実験［61］を計画した。 ”我々の結果は、合成繊維布の場合、乾燥機からのマイクロファイバーは乾燥機内の布の重量が増加するにつれて増加することを示した”と彼は言う。対照的に、綿織物の場合は、乾燥機内の洗濯物の量に関係なく、ほぼ同じ数の繊維を生成した。 MPs の新しいソースも特定されている。 たとえば、世界中の都市部で最も一般的な下水道修理の形式のひとつである現場硬化パイプ（Cured-In-Place Pipe(CIPP)）修理は、新たに認識された (まだ測定されていない) NPs（ナノプラスチック） の潜在的な発生源である。そのプロセスは蒸気を放出し、最近の実験室での研究で[62］研究者らのチームによって凝縮され分析されたとき、サイズ、形状、粘度、有機成分、及びスペクトルの特徴などの特性に基づいて複数ポリマーの混合物であることを分析が示唆する粒子を含有することが発見された。同チームは、各 CIPP 修理が 225 kg（500lb）以上のエアロゾル化 NPs を排出する可能性があると推定した。著者らによると、これまでの排出量の研究は、空気中のプラスチックではなく、気相及び水溶性化学物質のみに焦点を当ててきた。 地球規模では、ほとんどのモデルは、大量の MPs がアフリカ大陸に由来すると仮定している［63］。主な理由は、多くのアフリカ諸国が適切な固形廃棄物管理を行っていないためである［63］-［65］。たとえば、ジンバブエのほとんどの地域では、公式のゴミ捨て場が適切に管理されていないとジンバブエ出身のムイサ-ジカリ（Muisa-Zikali）は言う。 プラスチックごみは劣化しやすく、アフリカの大部分の気候条件 (砂漠では暑くて風が強く、熱帯地域では雨が多い) は、露出したゴミを風化させやすいといと彼女は説明する。 他の多くの低・中所得国 （low- and middle-income countries(LMICs) ）も、廃棄物や排水の不適切な管理により深刻な環境汚染に直面しているが、法律や条件は国によって大きく異なり［66］、これらの地域ではさらに多くの研究が必要である。ムイサ-ジカリ（Muisa-Zikali）はNPs と MPs の人間の健康への 影響をレビューした 2022 年の本の共著者であり、低・中所得国の暴露に関する研究が不足していることを強調している［16］。たとえば、どのアフリカの諸国からのデータもないと彼女は言い、もっと精巧な機器があれば、アフリカ大陸の科学者らがサンプルの内容を確認するのに役立つだろうと述べている。
空気中の MPs の潜在的な健康リスクのひとつは、微生物や未反応のモノマー、添加剤、染料、顔料、及びその他の化学物質を吸着した粒子の吸入に関係しているようである［67］［68］。 MP 汚染物質の人体組織への移動に着目した研究で公開されたものはまだないが、実験的条件の下では吸着させた疎水性有機化合物を含む MPs の摂取により、これらの汚染物質がミミズ［69］とムール貝［70］の組織に移動するることが示されている。 摂取はまた、クジラと鳥［71］の組織におけるこれらの汚染物質の存在にも関連している。他の動物研究は、 MPs が、肝臓 ［72］、腎臓［73］、認知［74］、及び代謝の健康［75］に悪影響を与える可能性を示す証拠を発見している。 そのような証拠があるにもかかわらず、MPs が最終的にどのように人間に影響を与えるかはまだ不明であると イー（Yee）は言う。 過去の研究では、肺の粒子が刺激と炎症を引き起こし、二次遺伝毒性と活性酸素種の継続的な形成の可能性があることが示唆されている［68］［76］。 数十年前の研究によると、ナイロンフロック（長く柔らかい毛羽けばのある織物を作るために使用される細かく刻んだ繊維）工場でで働いていた従業員らは、間質性肺疾患の独特な形態［77］-［79］と、アレルギー性肺胞炎の特徴を伴う状態［80］を発症したことが示されたが、研究者らはその症状を微小な破片の吸入のせいであるとした。アスベストの研究では、気道と肺における繊維の長さと生体内残留性がその毒性を決定した［81］［82］。2018 年のレビューの著者らは、”アスベスト毒性学の遺産は、繊維状 MPs の健康への影響［68］を予測するのに部分的に役立つ可能性がある”と述べている。 他の研究者らは、人間の組織に存在する MPs を特徴付けている。 肺がん患者を対象とした ある研究［83］では、悪性腫瘍サンプルの 97％ と、隣接する非がん組織から収集されたサンプルの 83% で MP ファイバーが検出された。もっと最近の研究では、がん手術または肺容量縮小手術（訳注：肺容量縮小手術：主に肺気腫を対象に、伸びて弾力のなくなった肺の一部を切除して肺の伸展性を回復させることを狙う手術／ラジオメーター株式会社）のいずれかを受けた個人の 13の肺組織サンプルのうち 11で、12種類のポリマータイプが観察されました［6］。 MPs は、すべての肺領域のサンプルで検出された。 合成細胞外肺液（synthetic extracellular lung fluid）を使用した試験管内試験（in vitro）では、MPs が非常に耐久性があり、180 日間の研究期間にわたって表面積に変化がないことが示されている［84］。さらに、肺機能が損なわれている個人では、粒子の除去が特に限定される可能性がある［68］。 NPs（ナノプラスチック） は独自の懸念を引き起こす可能性がある。 ”サイズが小さいため、ナノ粒子は気道の奥まで移動し、肺の毛細血管に入ることができる”と イー（Yee）は言う。 空気中の NPs は臓器組織に侵入し、血液脳関門を通過し、さらには細胞に浸透する可能性がある［22］。他のナノ物質と同様に、NPs は、同じ物質のより大きなサイズのものとは異なる化学的及び物理的特性を持ち［76］、健康への影響の研究をさらに複雑にする。 イー（Yee）は、NPs とヒトの健康に関する文献を検討し［54］ 、ほとんどの研究で、製造されたポリスチレン NPs がヒト肺がん細胞などの一般的な細胞株にどのように影響するかを評価していることを発見した。 研究結果は、試験管内試験（in vitro）では、粒子が最初に炎症を引き起こす刺激を引き起こしたことを示唆していたが、反応はサイズと状況に依存していた［54］。「興味深いことに、大きなナノ粒子は小さなナノ粒子よりも炎症反応を引き起こした”と彼女は言う。”観察された炎症が粒子の化学組成によるものなのか、それとも物理的な存在によるものなのかは不明である”。 いずれにせよ、ポリスチレンナノ粒子の導入は細胞研究に重大な影響をもたらしたが、潜在的な健康への影響を評価するには生体内（in vivo）研究が必要であると彼女は言う。 肺胞細胞と二つのサイズの NPs（25ナノメートルと70ナノメートル）を用いた、もうひとつの試験管内試験（in vitro）［85］は、細胞は大きいサイズの粒子に比べて小さいサイズの粒子をより迅速かつ効率的に取り込むが、どちらのサイズの細胞に対しても生存率に影響を与え、炎症性遺伝子の転写を活性化し、細胞周期と細胞死タンパク質の発現を変化させることを発見した。 次のステップ: 調査、標準化、クリーンアップ MP と NP が人間の健康に及ぼす影響についてさらに学ぶために、専門家らは、既存の世界気象機関の全球大気監視ステーションを使用して標準化を促進し、そのようなプロジェクトの立ち上げを容易にするために、監視の標準化と情報の共有の強化を支援する学際的な地球規模の長期観測ネットワークを形成することを推奨している ［51］。 ”我々はより多くの場所でより多くの測定を必要としており、次に我々は、排出があると思われる場所に行き、実際に排出されているかどうかを把握する必要がある”と［コーネル大学のアーヴィング ポーター チャーチ工学部教授のナタリー・］マホワルド（Natalie Mahowald）は言う。”これは非常に多くの異なる方向から取り組む必要がある。 さまざまな側面から多くの関心が寄せられているが、それこそが我々が必要としていることであり、あらゆる種類の人々が集まることである”。 すべての利害関係者が共通の目標に向けて取り組むことは、助けになる。 2021年 2月、学界、産業界、政府、非政府組織、及びその他のグループのメンバーが一連のオンライン ワークショップに参加し、大気中の MPs に関する研究の優先順位を定義し、知識のギャップと将来の目標を特定した。 彼らは、特定された 5つの基本的な目標の中で、人間と環境の健康がふたつの最優先事項であることに同意した。 その他は、生物多様性の保全、食物連鎖の改善、機能性、またはプロセスや製品で使用されるプラスチックの役割であった［86］。 規制は、国家が国際規模で取り組まなければならないもうひとつの問題であるが、メシカ・ルヴェル（Messika Revel）のような一部の研究者らは、その間に個人や企業が責任を負うことができると考えている。 ”規制は重要であるが、待つことはできない”と メシカ・ルヴェル（Messika Revel）は言う。”食品包装にプラスチックを使用するのをやめるべきである。これは環境の中で最も多く見られるものだからである。 [合成]繊維からの繊維も大きな問題である”。 個人レベルでは、人々はプラスチックをより慎重に使用することができ、多くの場合、再利用可能なオプションを選択できる［87］。 2022年 3月、国連環境総会は、2024年までにプラスチック汚染と闘うための法的拘束力のある国際条約の草案を作成することを約束した［88］。米国［89］とカナダ［90］は化粧品へのマイクロビーズの使用を禁止しているが、これらは環境中のほとんどの MPs の中で比較的マイナーな構成要素に見える56］。 ふたりの研究者が述べたように［91］、”一次マイクロプラスチックの[禁止]は、環境中のマイクロプラスチックの大幅な削減への道ではない。この問題の重要な部分は、適切な（マクロ／大規模な）プラスチック廃棄物収集によって防ぐことができ、また防ぐ必要がある”。 ”環境はプラスチックの粒子で満たされている。プラスチックの生産量が大幅に減少したとしても、数年間はプラスチック廃棄物が環境に拡散し続けるであろう”と メシカ・ルヴェル（Messika Revel）は言う。 その真実は厳しい現実である。 サンディエゴを拠点とするライターのウェンディー・ニコール（Wendee Nicole）は、Environmental Health Perspectives に定期的に寄稿している。 References 1. 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