4-2．海洋プラスチック汚染、4-2．生物によるプラスチックの誤飲、4-2，4-3．生物・海洋生態系への脅威、4-2．海洋酸性化の生物への影響、および、4-2．海洋貧酸素化：特別展「海 ―生命のみなもと―」見聞録 その17
2023年08月12日、私は国立科学博物館を訪れ、一般客として、特別展「海 ―生命のみなもと―」（以下同展）に参加した（[1]）。
同展「4-2．海洋プラスチック汚染、4-2．生物によるプラスチックの誤飲、4-2，4-3．生物・海洋生態系への脅威、4-2．海洋酸性化の生物への影響、および、4-2．海洋貧酸素化」で、海洋へ流出したプラスチック類、オウギハクジラの胃に充満した海洋プラスチック、フトツノザメ、シャチの模型、および、翼足類の殻が展示された（[2]のp.164-173）。
プラスチックの生産量は年率およそ5％の勢いで爆発的に増えている。それに伴い海洋へ流出するプラスチックの量は増加の一途をたどっており、一説によれば、1年間に115万〜241万トンのプラスチックごみが世界の主要な河川から海洋へ流出している。陸から海洋へ流出するプラスチックごみの大部分は、いわゆる「管理できていない」プラスチックごみで、廃棄物の回収・処理がきちんとなされていないごみやポイ捨てされたごみが原因である。研究によれば世界の「管理できていない」プラスチックごみは1年間に6,000万〜9,900万トンあると推定されているが、その6割以上はアジア諸国から発生している（2015年）。
海へ流出したプラスチックは、まず海洋生物へ大きな影響を与える。ビニール袋などの使い捨てプラスチックやプラスチック製の漁網に絡まり傷つく海洋生物は少なくとも350種に上る。
様々な海洋生物が漁具を代表するプラスチックごみに絡まり命を落とす、行動が制限されるといった事態が生じている。
さらに少なくとも700種類の海洋生物がプラスチックを誤食しており、中には誤食が原因で命を落とす生物もいる。特に、紫外線や摩耗などの影響で細かくなった「マイクロプラスチック」（大きさが5mm以下のプラスチック粒子）は、小さいが故に様々な生物に誤食されている。
プラスチックには、様々な機能を付与するために添加剤が使われている。しかし、こうした添加剤の中には、一部の臭素系の難燃剤やベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤のように、生物にとって有害とされる物質も含まれまる。生物がプラスチックを体内に取り込むことでこれらの有害化学物質が体内に蓄積し、発がん性や生殖機能への影響などが懸念されている。
また、プラスチックは海中の有機汚染物質や重金属等の有害物質をスポンジの様に吸収する性質があるため、もともとプラスチックに含まれていた有害物質も併せて、有害化学物質を含んだまま海流に乗って、海のあらゆる場所へ流れてゆく。そのため、プラスチックは有害物質の「運び屋」と呼ばれる。有害化学物質だけでなく、海を漂うプラスチックが外来種や病原菌を運び、生態系に影響を与えることも懸念されている（図17．01，図17．02，図17．03，[3]）。
実際、山形県で死亡漂着したオウギハクジラの胃には、海洋プラスチックが充満していた（図17．04，[4]）。
上記の件だけでなく、2019年11月、英スコットランド、ハリス島の砂浜で、10歳のクジラの死体が見つかった。解剖により、100 kgものプラスチックなどのごみの塊が胃から出てきた（[5]）。
海へ流れ込んだプラスチックごみはやがて深海の海底へと到達するが、その中には有害な添加剤（化学物質）が混ぜ込まれたものもある。例えば、プラスチックを燃えにくくしたり紫外線に分解されにくくしたりするために加えられる添加剤の中には、生物に毒性（たとえば生殖毒性）があることがわかって、使用が中止されたものがある。
代表的なものは、難燃剤として使われていたポリ臭化ジフェニルエーテル（Polybrominated diphenyl ethers：PBDEs）やベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤（BZT-UVs：benzotriazole UV stabilizers）である。これらは、毒性、難分解性、高蓄積性、長距離移動性と4拍子揃ったため、ストックホルム条約によって残留性有機汚染物質（Persistent Organic Pollutants：POPs）に指定され、製造や使用が禁止された。
ほとんどの添加剤は、プラスチックと「結合」はしていないため、使用中にプラスチックから抜け出してゆく。あるいは生物にプラスチックが食べられたときに、消化液で抽出されて体内へと有害化学物質が移動し、生物の脂肪に蓄積される。
さらにプラスチックには、特定の有毒物質をスポンジのようにくっつけるという性質がある。例えば、かつて電気機器の絶縁油などとして使われていたポリ塩化ビフェニル（Poly Chlorinated Biphenyls：PCBs）などである。
PCBsは生物への毒性が強いことがわかって、1970年代に使用禁止になった。古い電気機器などから漏れ出したPCBsなどが川や海に流れたが、PCBsは極めて長い時間ずっと分解されないため、環境中に存在し続けている。
プラスチックはそれらの有害物質をくっつける性質がある。そして、生物へと食べられ、脂肪にPCBsが蓄積する。
こうした有害物質を含んだプラスチックを生物が間違えて食べてしまうことで、生物の体内に有害物質が蓄積してゆく。
実際に、駿河湾深海に棲息する8種類の深海サメ（例．カグラザメ、マルバラユメザメ、フトヅノザメ）を調査したところ、プラスチックの添加剤であるPBDEsが検出された。
また、駿河湾で採集した8種類の深海サメを解剖して、肝臓を取り出し、含まれる化学物質を調べたところ、高濃度のPBDEsが検出された。この様な有害物質は生物濃縮されるため、食物網の頂点にいるサメに特に高濃度で存在するわけである（図17．05，[6]）。
ツノザメ目ツノザメ科 世界中の温帯～亜熱帯域（水深29～800 m）。
所蔵：海洋開発研究機構 実物。
POPsは人工的に作り出された化学物質で、いったん環境中に放出されたら簡単には消えない。それらは食物連鎖中に蓄積する傾向があり、人間を含めて、食物連鎖の高位に位置する生物に健康被害をもたらす恐れもある。場合によっては、PCBのような化学物質が、使用が禁止されてから数十年にもわたり、残留し続けることがある。ストックホルム条約は当初、12種類のPOPs（「ダーティー・ダズン」）を世界規模で禁止すべき化学物質として定め、185ヵ国がこの条約に批准している。最近では、さらに9種類のPOPs（「ナスティ・ナイン」）が対象に加えられた。残念ながら、ストックホルム条約で新たに認められたこれらのPOPsの中には、国によって規制が免除されているものもある。
海洋哺乳類は脂肪を多く蓄える傾向がある。ほとんどのPOPsは脂肪に蓄積する傾向があるので、海洋哺乳類はこれらの化学物質を大量に蓄積しやすい。さらに、海洋哺乳類は海洋食物連鎖の頂点に位置することが多く、POPsは食物連鎖の底辺（プランクトンなど）から頂点に上がってくるまでに「生物濃縮」 される。そして最後に、海洋哺乳類は脂肪分に富んだ母乳を子どもに与えるため、母乳を介して汚染物質が母親から子どもに移行する。子どもは生後間もない頃から、健康に悪影響を及ぼすPOPsを取り込むことになる。
カナダのブリティッシュ・コロンビア州から米国のワシントン州の太平洋岸に生息しているシャチが現在のところ、世界で最も汚染されている動物として知られている。特に顕著に見られるのは、この地域を通過しながら、アザラシなどの他の海洋性哺乳類を主に捕食する「回遊型」シャチの個体群である。POPs汚染に関してシャチに次ぐ濃度の蓄積が見られる個体群は、カナダのセント・ローレンス河口域に生息するシロイルカ、それにヨーロッパのバルト海に生息するアザラシである（図17．06，[7]）。
太平洋、大西洋、インド洋、南極海、北極海。
所蔵：国立科学博物館、寄贈：鴨川シーワールド 模型。
人間活動によって排出される二酸化炭素は、地球温暖化を引き起こす主要な温室効果ガスである。地球温暖化は、海水温の上昇や海面水位の上昇を引き起こし、海洋環境にも影響を及ぼす。さらに近年、大気中に放出された二酸化炭素を海洋が吸収していることにより引き起される問題として「海洋酸性化」が指摘されている。
海水中のpHは一般的に弱アルカリ性を示し、表面海水中での約8.1から深くなるにつれてpHは下がり、北西太平洋亜熱帯域では水深1,000m付近で約7.4と最も低くなる（北西太平洋亜熱帯域でのpHの平均的な鉛直分布）。これは、深くなるにつれて有機物の分解により海水中の酸素が消費され、全炭酸濃度が増加することに由来する。二酸化炭素が多く溶け込むとpHが下がり、海水のアルカリ性が弱まる。海洋酸性化の指標として用いられるpHは、水素イオン濃度の逆数の対数で定義される値であり、水素イオン濃度が増えるとpHは下がる。この様に海洋のpHが長期にわたって低下する現象を「海洋酸性化」と呼んでいる。IPCC第6次評価報告書第1作業部会報告書（IPCC， 2021）によると、人間活動で排出された大気中の二酸化炭素を海洋が吸収することにより、全球平均の海洋表面pHは、21世紀末には19世紀終盤に比べ0.16～0.44低下すると予測されている。また、海洋表層で吸収された二酸化炭素が、海洋の循環や生物活動により海洋内部に運ばれ蓄積することによる、海洋内部での酸性化も指摘されている。
海洋酸性化が実際に進んでいることは、現在までに、いくつかの長期的な時系列観測データから明らかになっている。また、海洋酸性化は、海洋内部でも進行していることが報告されている。
海洋酸性化は、将来大気へ排出される二酸化炭素の量に応じて進んでゆくと指摘されている（Gruber， 2011）。しかし、海洋酸性化の進行について、まだ実態はよく分かっていない。今後、海洋酸性化の影響が懸念されるため、海洋の監視を継続し科学的な知見を集積していくことが必要である（[8]）。
表面海水におけるpHの低下と海面水温の上昇により、海水の化学的性質が変化して、大気中の二酸化炭素の増加の影響を受けやすくなり、海洋が大気から二酸化炭素を吸収する能力が低下し、海水の二酸化炭素の季節変動幅が拡大することが指摘されている（IPCC，2021）。海洋の二酸化炭素を吸収する能力が低下すると、大気中に残る二酸化炭素の割合が増えるため地球温暖化が加速される可能性がある（IPCC，2021）。また、海洋酸性化の進行によってプランクトンやサンゴなど海洋生物の成長に影響が及ぶため、水産業や観光業などへの影響も懸念されている（IPCC，2022）。
海洋酸性化は、多くの海洋の生態系に深刻な影響を及ぼす怖れがある。植物プランクトンの円石藻、原生動物の有孔虫、貝類、ウニなどの棘皮（きょくひ）動物、熱帯や亜熱帯に分布するサンゴなど、様々な海の生物は、海水中に多く含まれるカルシウムイオン（Ca2+）と炭酸イオン（CO32-）から、水に溶けにくい炭酸カルシウム（CaCO3）の骨格や殻を作っている。現在の海面付近の環境下では、水素イオンの濃度が充分に低いため、炭酸カルシウムの飽和度が高く、これらの生物は、その骨格などを作ることができる。しかし、海洋酸性化が進んで海水中の水素イオンが増えると、酸・塩基平衡により、炭酸イオンの濃度が下がり、炭酸カルシウムの殻の形成が困難な環境となる（Orr et al，2005）。炭酸カルシウムには、アラゴナイト（アラレ石）やカルサイト（方解石）といった結晶形があり、同じ炭酸カルシウムでもアラゴナイトの方がpHの低下によって溶解しやすいといった化学的性質を有する。このため、アラゴナイトの殻や骨格を持つ生物の方が、海洋酸性化による影響をより受けやすいと考えられる（[9]）。
海洋酸性化がこのまま進めば、海の生き物たち、ひいては生態系だけでなく、人間の生活や経済活動にも深刻な被害をもたらすと言われている（図17．07，[10]）。
長年行われてきた海洋観測から、海洋の広い範囲で溶存酸素量が減少していることが明らかになっている。この現象は貧酸素化（deoxygenation）と呼ばれ、地球温暖化が原因と考えられている（IPCC，2019）。1960年以降の約50年間に、海洋全体で溶存酸素量の約2％が減少したと報告されている（Schmidtko et al.，2017）。また、貧酸素化に伴い、熱帯域の酸素極小層（深さ200～400m付近に分布）が拡大している可能性が高いと指摘されている（IPCC，2019）。
貧酸素化の進行はゆっくりしていて、生物に影響がある貧酸素状態に突然変化することはない。しかし、長期間にわたって溶存酸素量が徐々に減少することによって海洋生物の生息域が変化するなど、海洋生態系への影響が懸念されている。貧酸素化は、水温上昇や海洋酸性化と共に、気候変動が引き起こす海洋生態系への三大ストレスに挙げられている。
貧酸素化の要因として、次の2つが挙げられている。どちらの要因も水温上昇によるもので、貧酸素化は地球温暖化に伴って今後も進行していくと考えられている。
1つ目の要因は、大気から海水中に溶けることのできる酸素の量（溶解度）の低下である。海面付近では、大気－海洋間のガス交換により、その海水に溶けることができる上限の量（溶解度）付近まで酸素が溶けている。溶解度は水温よってほぼ決まり、水温が上昇すれば低下する。つまり、地球温暖化によって水温が上昇すれば、海水に溶けることができる酸素の量が減少することになる。
2つ目の要因は、海面付近の海水が昇温することで、深い場所にある海水と混じりにくくなることで生じる、成層の強化と言われている。海面付近の海水温が上昇すると海水の密度が小さくなって、より深いところにある密度の大きい海水との混じりにくくなる。酸素を豊富に含んだ海面付近の”新鮮”な海水が下層に供給されにくくなるため、海中の酸素量が減少してゆく。
酸素量の減少のうち、水温上昇が直接的に影響する「溶解度の低下」によるものは、海洋全体でみると15％程度である。「成層の強化」により酸素を豊富に含んだ”新鮮”な海水が下層に供給されにくくなったことが、貧酸素化の主な要因と考えられている。
沿岸域における貧酸素化のメカニズムは、外洋域と異なる。沿岸域は生物量が豊かで、人間活動と密接にかかわっているため、貧酸素化の進行が人間活動に大きな影響を与える可能性がある。
東京湾や大阪湾などの内湾で、青潮の発生や貧酸素水塊による生物の大量死が問題になる事がある。主な原因は、人為的な富栄養化（河川を通じた農業用水や下水の流入による栄養塩の増加）である。過剰量の窒素やリンなどの栄養塩が海水に付加されると、植物プランクトンなどの藻類が異常繁殖する。その大量の有機物は、やがて海底付近まで沈降し、バクテリアによって分解される。この時、海水中の溶存酸素が消費されるため、海中の酸素量が著しく低下する。また、沿岸域では、海洋循環の変化が貧酸素化に影響することがある。アメリカ西海岸に位置するオレゴン州沿岸では、湧昇の変化によって酸素の少ない深いところの海水が湧き上がることで貧酸素化が引き起こされていることが知られている（[11]）。
この貧酸素化により魚、ならびに、エビやカニが逃げ、移動することができないアサリなどの貝は死に至り、水産生物資源や漁業に大きな被害が生じている（[12]）。
拙記事「第2章 毒の博物館 2-7 人間が作った毒：「特別展「毒」」見聞録 その15」で既に言及したが、プラスチックやPOPsは自然毒（特に細菌由来のもの）と比較して、毒性自体は割と弱い。しかし、前者の方が後者と比較して、量が非常に多いだけでなく、分解されにくいので、生態系だけでなく、人間の生活や経済活動にも深刻な被害をもたらしている（[13]）。
ちなみに、ダイオキシンの半数致死量は0.0006～0.002 mg/kgで、ボツリヌス菌が産生するボツリヌス トキシン（A）のそれは0.00000037 mg/kgである（[14]）。
また、海洋の酸性化と貧酸素化は、生態系だけでなく、人間の生活や経済活動にも深刻な被害をもたらす可能性が非常に高い。
海洋プラスチック・POPs汚染対策、ならびに、海洋の酸性化・貧酸素化対策などを、次で述べる。こうした対策は生態系だけでなく、人間の生活や経済活動を守るための手段でもある。
参考文献
[1] 特殊法人 日本放送協会（NHK），株式会社 NHKプロモーション，株式会社 読売新聞社．“特別展「海 ―生命のみなもと―」 ホームページ”．https://umiten2023.jp/policy.html，（参照2024年04月03日）．
[2] 特別展「海 ―生命のみなもと―」公式図録，200 p．
[3] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構（JAMSTEC）．“暮らしから広がる汚染”．JAMSTECが挑む海洋プラスチック問題 トップページ．https://www.jamstec.go.jp/ocean-plastic/j/page02/，（参照2024年04月09日）．
[4] 一般社団法人 SAVE OUR BEAUTIFUL OCEAN．“国立科学博物館 特別展「海 —生命のみなもと—」⑦”．海を守ろう！～神奈川県民の意識を変革せよ～プロジェクト ホームページ．番組ポッドキャスト．2023年07月12日．https://kanagawa-mamorou.uminohi.jp/archives/%E5%9B%BD%E7%AB%8B%E7%A7%91%E5%AD%A6%E5%8D%9A%E7%89%A9%E9%A4%A8-%E7%89%B9%E5%88%A5%E5%B1%95%E3%80%8C%E6%B5%B7%E3%80%80-%E7%94%9F%E5%91%BD%E3%81%AE%E3%81%BF%E3%81%AA%E3%82%82%E3%81%A8-7/，（参照2024年04月09日）．
[5] 株式会社 日経ナショナル ジオグラフィック．“クジラの胃に100kgのごみ、なぜプラごみ食べる？ 英スコットランドの海岸で見つかったマッコウクジラの死体、世界で話題に”．ナショナル ジオグラフィック トップページ．ニュース．動物．2019年12月11日．https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/120900714/?P=1，（参照2024年04月09日）．
[6] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構（JAMSTEC）．“JAMSTEC探訪 深海にもプラスチックの溜まり場が！ 海のプラスチック汚染を可視化する——深海底や中層に溜まる永遠に消えないごみ”．JAMSTEC BASE トップページ．読む・知る．記事．がっつり深める．2024年02月21日．https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/explore-20240221/，（参照2024年04月09日）．
[7] 国際連合大学．“海洋食物連鎖中の残留性有機汚染物質”．Our World 国連大学ウェブマガジン ホームページ．開発と社会．2012年03月13日．https://ourworld.unu.edu/jp/persistent-organic-pollutants-in-the-marine-food-chain，（参照2024年04月10日）．
[8] 気象庁．“海洋酸性化”．気象庁 ホームページ．知識・解説．海洋酸性化の知識．https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/db/mar_env/knowledge/oa/acidification.html，（参照2024年04月10日）．
[9] 気象庁．“海洋酸性化の影響”．気象庁 ホームページ．知識・解説．海洋酸性化の知識．https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/db/mar_env/knowledge/oa/acidification_influence.html，（参照2024年04月10日）．
[10] 公益財団法人 日本財団．“海の生き物たちの命をおびやかす「海洋酸性化」。日本と世界の実態、いまできること”．日本財団 ホームページ．日本財団ジャーナル．2023年のジャーナル一覧．2023年07月14日．https://www.nippon-foundation.or.jp/journal/2023/91843/ocean_acidification，（参照2024年04月10日）．
[11] 気象庁．“貧酸素化”．気象庁 ホームページ．知識・解説．海洋内部の知識．https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/db/mar_env/knowledge/deoxy/deoxygenation.html，（参照2024年04月11日）．
[12] 国土交通省 中部地方整備局 名古屋港湾空港技術調査事務所．“貧酸素化”．伊勢湾環境データベース ホームページ．用語集．は行．https://www.isewan-db.go.jp/yougo/fs_oxygenL.html，（参照2024年04月11日）．
[13] 環境省．“第3節 海洋プラスチックごみ汚染・生物多様性の損失”．環境省 ホームページ．環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書．令和2年版 環境・循環型社会・生物多様性白書．状況．第1部．第1章．https://www.env.go.jp/policy/hakusyo/r02/html/hj20010103.html，（参照2024年04月11日）．
[14] 学校法人 片柳学園 東京工科大学．“恐怖の化学物質（山下教授）”．東京工科大学 ホームページ．学部・大学院案内．工学部．応用化学科．工学部 応用化学科BLOG．2015年08月10日．http://blog.ac.eng.teu.ac.jp/blog/2015/08/post-7c8d.html，（参照2024年04月11日）．