マイクロプラスチックは、水中の塩素化および臭素化された消毒副産物の前駆体を放出する

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Chemosphere.2020 Jul;251:126452. S0045-6535(20)30645-7. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126452.Epub 2020-03-09.

マイクロプラスチックは、水中の塩素化および臭素化された消毒副産物の前駆体を放出する

Microplastics release precursors of chlorinated and brominated disinfection byproducts in water.

Mohamed Ateia
Amer Kanan
Tanju Karanfil

PMID: 32443227 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126452.

抄録

マイクロプラスチック（MP）は、世界的に蔓延している汚染物質であり、世界中の水生生態系や飲料水源から検出されている。マイクロプラスチックには、プラスチックポリマーに加えて、様々な化学物質（「添加物」と呼ばれる）が含まれており、これらの物質が溶出して水質を悪化させる可能性がある。本論文では、MPが太陽光による加水分解や分解に曝された場合に、消毒副生成物（DBPs）の前駆体が放出される可能性を初めて調査した。7種類の異なるポリマーを含む17種類のMPを、市販品（飲料水ボトル、ショッピングバッグ、リサイクルプラスチックなど）または純ポリマー/バージンポリマーのいずれかとして回収した。その結果、5つのMPサンプルから溶存有機炭素(DOC)が高濃度に放出され、4つのMPから臭化物濃度が有意に増加することが示された。MPの浸出液を用いたDBPs形成電位（DBPFP）実験では、3つのサンプルで塩素化トリハロメタン（THMs）、ハロアセトニトリル（HANs）、全有機ハロゲン（TOX）の濃度が高く、臭化物を含むサンプルでは臭素化DBPsへの有意なシフトが観察された。浸出実験を4サイクル連続して行ったところ、2サイクル目以降はDOCとDBPsの前駆体の浸出が有意に減少した。さらに分析を行った結果、浸出されたDOCの反応性（THMFPの収率で示される）は、飲料水処理場に供給されているいくつかの原水の反応性と同等であることが明らかになりました。UVA照射されたMPからの溶出THMsおよびTOXは、暗条件下で運転されたMPよりも一般的に高い値を示した。

Microplastics (MPs) are prevalent global pollutants that are being detected in aquatic ecosystems and drinking water sources around the world. In addition to plastic polymers, MPs contain various chemical substances (known as "additives") that can leach and risk water quality. In this paper, we investigated for the first time the potential release of disinfection byproducts (DBPs) precursors when MPs are exposed to hydrolysis and/or degradation by simulated sunlight. Seventeen MPs with seven different polymer types were collected either as commercial products (e.g. drinking water bottles, shopping bags, recycled plastics, etc.) or pure/virgin polymers. Results showed high release of dissolved organic carbon (DOC) from five MP samples and a significant increase in bromide concentrations from four MPs. DBPs formation potential (DBPFP) experiments with MPs' leachates showed higher concentrations of chlorinated trihalomethanes (THMs), haloacetonitriles (HANs), and total organic halogens (TOX) in three samples, while a significant shift to brominated DBPs was observed in samples containing bromide. Extending the leaching experiments to four consecutive cycles showed that the leaching of DOC and DBPs' precursor significantly decreased after the second leaching cycle. Further analysis revealed that the reactivity of the leached DOC - indicated by THMFP yields - was comparable to those of several raw waters that supply drinking water treatment plants. The leached THMs and TOX from MPs that were exposed to UVA irradiation were in general higher than MPs that were run under dark conditions.