高度な飲料水処理における浸漬型ナノ濾過に対するマイクロプラスチックの影響

水中の小さなプラスチックがあなたにとって重要な理由

目に見えない汚染物質が私たちの飲む水に入り込むケースが増えています。その中でもマイクロプラスチックは、コショウ粒ほどの大きさ以下の破片で、他の汚染物質を運んだり、健康リスクを引き起こす可能性があります。一方で、水道事業者はより清浄な水道水を供給するために新しいろ過技術を採り入れつつあります。本研究は、そうした先進的なフィルターの一つである浸漬型ナノ濾過膜が、実際の貯水池水中の自然有機物と添加されたマイクロプラスチックの両方をどのように扱うか、そしてそれが飲料水の安全性・品質にどんな意味を持つかを検討したものです。

新しい種類のフィルターを詳しく見る

従来の飲料水処理（凝集、沈降、砂ろ過、塩素消毒）は多くの場合で有効ですが、しばしば一部の天然有機物が残ります。塩素がこれら残存化合物と反応すると、三ハロメタンなどの望ましくない副産物が生成され、健康上の懸念と結びつきます。ナノ濾過は非常に細かい孔を持つ圧力駆動型の膜プロセスで、これらの有機物をはるかに多く除去できるため、追加処理または代替として注目されています。本研究では、研究者らが市販のナノ濾過膜（NF270と呼ばれる）をタイの大学の貯水池水に直接浸漬して、溶解性有機物の除去性能と、マイクロプラスチックが存在した場合の性能変化を評価しました。

実世界のマイクロプラスチック汚染を模擬する

汚染された表流水を模倣するために、研究チームはポリエチレンテレフタレート（PET）粒子――一般的なペットボトル由来に似たもの――を貯水池水に添加し、4つのろ過サイクルにわたって濃度を段階的に増やしました：なし、低、中、非常に高の各濃度です。各サイクルは4日間行われました。浸漬膜は比較的低圧で運転され、研究者らは透水速度（フラックス）や溶解性有機炭素（DOC）と光吸収性有機化合物の除去率、塩類や溶解性固形物の除去量を測定しました。また、電子顕微鏡で膜表面を観察し、マイクロプラスチックや有機物がどのように堆積していくかを調べました。

膜表面で何が起きているか

増加するマイクロプラスチック負荷にもかかわらず、膜を通る水の流れは比較的安定で、フラックスや圧力に大きな変化はほとんど見られませんでした。これは、試験条件下ではマイクロプラスチックが急速に系を詰まらせなかったことを示唆します。代わりに、それらは天然有機物、沈殿物、細菌、藻類とともに膜上に緩い“ケーキ層”を形成しました。この層は一種の追加的な前ろ過層として機能し、より大きな多糖類様物質や大部分のマイクロプラスチックを捕捉しました。しかし同時に、その堆積は小さくより移動性の高い有機分子の膜近傍での振る舞いを変え、膜表面直上での濃度を高めたため、一部の分子が孔をすり抜けやすくなりました。

より清浄な水、しかし変化する化学的リスク

総じて、浸漬膜は溶解性有機物を非常に効果的に除去し、紫外線吸収有機化合物を約90～98％、溶解性有機炭素をおおむね87％除去しました。塩類や総溶解固形物も約半分に低下し、処理水は世界保健機関の指針内に十分収まる結果でした。それでも、マイクロプラスチック濃度が上がると特定の有機成分の除去率はやや低下し、処理後に残る有機物の組成は塩素に対してより“反応性”になる傾向が見られました。研究者らが消毒をシミュレートしたところ、残存炭素1単位当たりの三ハロメタン生成の可能性は、特にマイクロプラスチックが存在する場合に、濾過後にむしろ増加しました。これは総有機物量自体は大幅に少ないにもかかわらず起きました。

将来の飲料水システムにとっての意味

一般向けに言えば、中心的なメッセージは安心できるが一面的ではないということです：この種の浸漬型ナノ濾過は、重度のマイクロプラスチック汚染下でも、貯水池水から大部分の天然有機物、塩類、マイクロプラスチックを信頼して除去でき、深刻な目詰まりを招きにくいことが示されました。一方で、わずかに透過する有機分子は塩素と反応して消毒副産物を形成し得るため注意が必要であり、マイクロプラスチックは膜に到達する物質や透過水に残る物質の性質を変えることでこの傾向を若干悪化させる可能性があります。本研究は、ナノ濾過を塩素処理の慎重な管理と組み合わせ、長期的には膜洗浄の改善を図ることが、マイクロプラスチック汚染が増え続ける世界で飲料水を守る有力な方策になり得ることを示唆しています。

引用: Kaewjan, T., Sittisom, P., Fujioka, T. et al. Effects of microplastic on submerged nanofiltration for advanced drinking water treatment. Sci Rep 16, 5198 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35398-5

キーワード: マイクロプラスチック, 飲料水処理, ナノ濾過, 膜汚濁, 消毒副産物