マイクロプラスチックとヒ素の複合汚染は、環境科学分野で注目されているホットトピックとなっている。マイクロプラスチック表面に形成されるバイオフィルムおよびそれが産生する細胞外高分子（EPS）は、マイクロプラスチックの重金属に対する界面挙動を著しく変化させることができる。本研究では、典型的な多糖類および糖脂類の生物膜モデル物質としてアルギン酸ナトリウム（SA）とラミノリピッド（RLs）を用い、ポリスチレン（PS）およびポリエチレンテレフタレート（PET）を担体として、ヒ素形態、塩分濃度およびフミン酸がモデル物質-マイクロプラスチック系におけるヒ素吸着挙動の制御に及ぼす影響を検討した。結果は、ヒ素形態がマイクロプラスチックの吸着制御の重要な要因であることを示した。PSおよびPETは五価ヒ素に対して最高の界面親和性を示し、有機ヒ素形態に対しては吸着量が低かった。SAはPSおよびPETの三価ヒ素、五価ヒ素および一メチルヒ素の吸着を抑制したが、PETのヒ素コリンに対する吸着は増強した。RLsは二種類のマイクロプラスチックに対してヒ素ベタインおよびヒ素コリンの吸着を促進できた。塩分濃度の影響結果は、SAおよびRLsの抑制作用が超純水群で最も強く、水道水群および海水群で弱まることを示し、これはイオン強度の増加による静電遮蔽効果に起因する。フミン酸はSAおよびRLsの抑制効果を効果的に逆転させ、系中のマイクロプラスチックによるヒ素吸着量を回復させた。吸着量と半致死濃度に基づいて構築された毒性分配指数（TPI）は、PS系における無機ヒ素の毒性増幅リスクが有機ヒ素より高く、SAおよびRLsの介入によって無機ヒ素のTPI値を低減できることを示した。本研究は、糖脂類EPSの機能成分がマイクロプラスチックのヒ素吸着に及ぼす差異的な調節メカニズムを明らかにし、複雑な水環境におけるマイクロプラスチック-ヒ素複合汚染の精緻なリスク評価の理論的基盤を提供する。

マイクロプラスチック;胞外高分子;ヒ素形態;毒性分配指数