ナノプラスチックの環境中での分解。反応性と大気・表層水への影響

Degradation of nanoplastics in the environment: Reactivity and impact on atmospheric and surface waters.

• Angelica Bianco
• Fabrizio Sordello
• Mikael Ehn
• Davide Vione
• Monica Passananti

抄録

マイクロプラスチック（MP）やナノプラスチック（NP）はユビキタスな存在であり、土壌、表層水、大気エアロゾル、降水、屋内外の環境を汚染している。しかし、環境中でのNPの発生・変質・動態については、未だ不明な点が多い。本研究では、ポリスチレンナノ粒子（PS-NP）をNPの代理物質として用い、その反応性と大気・表層水への潜在的な影響を調べた。特に、水相中のヒドロキシルラジカル(OH)との反応性を調べた。今回初めて、NPとOHとの反応の反応性定数を測定し、NPの露出粒子表面積に強く依存していることを明らかにした。また、PS-NPs懸濁液の光分解により得られた分解生成物(短鎖カルボン酸及び芳香族化合物)を質量分析法により同定した。PS-NPs懸濁液を自然太陽光下で1年間照射した結果、河川や雲の溶存有機物に類似したギ酸や有機化合物が生成し、水相の溶存有機物に大きく寄与していることがわかった。

Microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs) are ubiquitous and contaminate soil, surface waters, atmospheric aerosol, precipitations, indoor and outdoor environments. However, the occurrence, transformation and fate of NPs in the environment are still unclear. In this work, polystyrene nanoparticles (PS-NPs) are used as a proxy of NPs to study their reactivity and potential impact on atmospheric and surface waters. In particular, the reactivity with hydroxyl radicals (OH) in the aqueous phase is investigated. For the first time, a reactivity constant for the reaction of NPs with OH is measured, strongly dependent on the exposed particle surface area of NPs. Degradation products (short chain carboxylic acids and aromatic compounds), obtained by direct and OH-mediated photolysis of PS-NPs suspensions, are identified by mass spectrometry. Irradiation of a PS-NPs suspension under natural sunlight for 1 year has shown the formation of formic acid and organic compounds similar to those found in riverine and cloud dissolved organic matter, which could contribute significantly to the dissolved organic matter in the aqueous phase.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.