太平洋ごみベルト周辺で海の青緑色が強まる、微小プラスチックとの関連を研究

太平洋ごみベルト周辺で、2002〜2022年の衛星観測から、海の青色と緑色の光が強まる変化が見つかりました。ベルゲン大学の研究チームは、水中の微小プラスチックがこの変化に関わっている可能性を示しましたが、原因の確定には現地での採水による検証が必要だとしています。

20年間の観測で青色の光が約10％増加

太平洋ごみベルトは、カリフォルニアとハワイの間に位置する、海流によってプラスチックなどのごみが集まる海域です。集まったプラスチックは細かく砕け、微小な粒子になります。ごみが一面を覆う島のような状態ではなく、微小プラスチックや大きな漂流物が海水の中に分散しています。

研究チームは、北太平洋を対象とする3種類の衛星観測データを分析しました。太平洋ごみベルトの一部では、20年間で青色の光が約10％、緑色の光が2〜4％増加していました。研究成果は11月5日、地球・環境科学の学術誌「Communications Earth & Environment」に掲載されました。

海の色は、太陽光と海水、その中に含まれる物質との相互作用で決まります。水による光の吸収や散乱に加え、植物プランクトンという微小な生物や、浮遊する粒子なども色に影響します。今回の研究では、周辺の海域と比べて青色と緑色の光が強まる特徴に着目し、微小プラスチックの集積で説明できるかを調べました。

粒子が光を散乱させる性質をモデルに反映

研究の対象は、水中に浮遊する直径300マイクロメートル未満のプラスチック粒子です。研究チームは、過去の実験で測定した粒子の光学的な性質を使い、海中で光が吸収・散乱される過程を計算しました。

ダニエル・ケストナー氏らが行った実験では、調べたプラスチック粒子は、比較対象の自然海水中の粒子に比べて青色・緑色の光の吸収が小さく、光を入射方向へ戻す「後方散乱」が強い傾向を示しました。後方散乱が増え、吸収が減ると、衛星や水上センサーが捉える光の信号は強くなります。

今回の衛星解析で使ったのは、波長ごとに海から戻ってくる光を表す「リモートセンシング反射率」です。研究チームは412〜670ナノメートルの5つの波長帯について、長期的な変化を調べました。個々の粒子の形ではなく、多数の粒子が海水全体の光の反射に及ぼす変化を手がかりに、集積を捉えようとする方法です。

自然の粒子だけの場合とシミュレーションで比較

植物プランクトンの量や種類、水中の有機物などが変わっても、海の色は変化します。研究チームは、こうした自然の要因を変化させた場合と、微小プラスチックを加えた場合の両方をシミュレーションで比較しました。

微小プラスチックを含めない場合、観測された青緑色への変化を再現した割合は3％でした。微小プラスチックを含めると、その割合は13％になりました。ベルゲン大学のシェイ・チータム氏らは、微小プラスチックを加えた条件では、観測と合う色の変化が生じる可能性が4倍以上に高まったとしています。

ただし、チータム氏は、微小プラスチックが色の変化を引き起こしたと確定するには、太平洋ごみベルトで試料を採取し、検証する必要があるとしています。ケストナー氏らの光学実験でも、プラスチックは光による劣化や着色、表面に付く細菌・植物プランクトンなどによって性質が変わる可能性が指摘されています。

集積場所の把握と、微小粒子の回収には別の課題

ケストナー氏は、この観測方法を検証できれば、微小プラスチックが集まるほかの海域の特定にも使え、清掃対象の場所を絞る手がかりになると見込んでいます。プリマス大学の海洋生物学者リチャード・トンプソン氏も、衛星で変化を捉えられれば、ごみを一つずつ数える方法より速く、費用を抑えて調べられると評価しています。

一方、太平洋ごみベルトで活動する非営利団体「The Ocean Cleanup」の大型ネットを使った回収装置は、大きなプラスチックを取り除く方式です。回収する漂流物に付着した動物や微生物も一緒に取り除かれます。今回の研究が対象とする、水中に浮遊する微小プラスチックは、直接測定が難しく、水中からの除去も極めて困難です。

海洋保護団体Oceanaは、微小プラスチックの小ささや海流などの複雑な動きが回収を難しくし、回収技術には海洋生物を一緒に取り込む懸念もあると指摘しています。