Modeling of fragmentation and mobilization of plastic litter in river basin

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本研究は，流域圏における5mm未満のプラスチック微細片（S-MicP）の生成過程と流域圏から河川への流出過程を考慮した流域圏から河川へのS-MicP流出量推定モデルを開発することを目的としている．当該年度ではS-MicP生成過程のモデル化のため，流域圏に散乱する代表的なプラスチックゴミであるペットボトルキャップに着目し，新品のペットボトルキャップ4種を用いた紫外線（UV）促進劣化試験を行い，72時間毎（松山市の紫外線強度で1年分に相当）にウルトラミクロ天秤で質量，共焦点レーザー顕微鏡で表面形状，赤外顕微鏡でIRスペクトルを取得して，質量・表面形状・化学組成の経時変化を得た．これらの結果に基づき，質量・表面形状に関する劣化度モデルを構築し，実際に河川河岸に漂着するペットボトルキャップの野外暴露時間を推定した．さらに，キャップの賞味期限から推定した野外暴露時間と比較したところ，有意な相関があり，モデルの妥当性を確認した．また，屋内外でのペットボトルキャップの暴露試験を行い，デシケータ内（コントロール），屋外及び屋内（水中・日向・日陰・冷蔵庫）の計6箇所に静置し，化学的特性と力学的特性を評価した．その結果，屋外及び屋内（水中）で32週間後に顕著な接触角の増大が見られ，水分による試料表面の劣化が確認された．また，力学的特性では，屋内（冷蔵庫）以外の試料において寒暖差によるキャップの脆化が示唆された．さらに，ソックスレーと溶媒偏析による低分子量化合物の抽出を行い，GC-MS及び1H-NMR測定を行うことで，効果的な添加剤抽出方法について検討した．ソックスレー抽出の1H-NMRスペクトルから芳香族や酸素原子を含む化学構造の存在が示唆され，GC-MS分析の結果，滑剤や可塑剤に由来する化合物と考えられた．溶媒偏析抽出によるGC-MS分析の結果，酸化防止剤や光安定剤が確認された．