著者の所属・活動拠点の国は、クロアチアです。

掲載誌：Membranes

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

研究チームは、農薬は環境への負荷が大きいため、水から取り除くだけでなく、取り除くことで環境や人への潜在的な影響がどれだけ減るかを数量で示す必要があると述べています。製品や活動が環境に与える影響を数値化する手法に「ライフサイクル影響評価（LCIA）」があります。しかし、これまでのLCIA研究の多くは、処理後に水中へ残る農薬の濃度を実験で直接測ったデータを使っていませんでした。そのため、高度な水処理技術によって生態毒性や人の健康リスクが実際にどれだけ減るのかは、十分に示されていませんでした。

研究チームは、農薬除去の実験結果をLCIAと結びつけることで、この空白を埋めようとしました。対象としたのは、圧力をかけて水を膜に通し、溶けている物質を膜でせき止める「ナノろ過（NF）」と「逆浸透（RO）」です。どちらも同じ原理で働きますが、ROの膜は孔が約0.25ナノメートルとNF（0.5〜2ナノメートル）より小さく、より小さな物質までせき止めます。

何を、どのように調べたか

実験では、アトラジン、イミダクロプリド、メトラクロール、テブコナゾールの4種類の農薬を使いました。ザグレブの主な飲料水源である水道水と地下水に、それぞれの農薬を100マイクログラム毎リットルの濃度で溶かしました。この水を、市販のNF膜2種類（HL、DK）とRO膜2種類（ESPA4-LD、XLE）に通し、どれだけ除去できるかを調べました。装置は実験室規模で、運転圧力は10バール、膜面積は11平方センチメートルです。運転は3時間行い、1時間ごとに処理前の水と膜を通過した水を採取して、除去率の平均を求めました。

実験で使った濃度は、実際の地下水や水道水の濃度よりも高いものです。そこで影響評価では、2019〜2026年に文献で報告された地下水・水道水中の4種類の農薬の平均濃度を出発点としました。この濃度に実験で得た除去率を当てはめて、処理後に残る濃度を推定しています。この方法は、実際の低い濃度でも膜が同じように農薬を除去すると仮定したものです。評価の基準としたのは、ザグレブ郡の85万人相当分の水量です。国連と世界保健機関（WHO）が示す最低水使用量（1人1日0.05立方メートル）から、1日あたり4万2500立方メートルとしました。

影響評価には、欧州委員会が推奨するEF 3.1、米国環境保護庁が北米向けに作ったTRACI 2.2、世界共通の情報を目指したReCiPe 2016の3つの方法を使いました。評価した影響は、淡水の生態毒性、人へのがん毒性、人へのがん以外の毒性の3つです。人への影響は、飲み水から摂取する経路だけを考えました。各方法は、物質ごとの影響の大きさを表す換算係数を持っています。この係数に排出量（ここでは推定される1日の農薬摂取量）を掛けて、影響スコアを計算しました。電力消費、膜の製造や交換、洗浄薬品、濃縮水の処理、設備といった膜処理そのものに伴う負荷は、評価の範囲に含めていません。

主な報告結果

RO膜は4種類すべての農薬を80%を超えて除去しました。一方、NF膜の除去率は27〜96%と幅がありました。分子量の小さいアトラジンとイミダクロプリドは除去されにくく、除去率は水道水で27〜64%、地下水で33〜75%でした。著者らは、これをNF膜の孔の大きさと結びつけて説明しています。また、地下水では除去効率がわずかに向上する傾向が見られ、著者らはその要因として、水に含まれるイオンの量や地下水中の天然の有機物の違いを挙げています。

文献の濃度と実験の除去率から推定すると、RO膜を通した水はすべて、EUが定める個々の農薬の上限（0.10マイクログラム毎リットル）を下回りました。農薬の合計濃度も上限（0.50マイクログラム毎リットル）を下回るとされています。

影響評価では、処理をしない場合と比べて、NFでもROでも計算上の毒性影響スコアが下がりました。この傾向は3つの評価方法と3つの影響の種類すべてで見られました。方法ごとに換算係数が違うため、スコアの絶対値は方法によって異なります。それでも、どの影響の種類でも削減の程度はRO膜の方が大きくなりました。処理前の段階では、人への毒性よりも淡水の生態毒性の影響がはるかに大きく出ました。イミダクロプリドとテブコナゾールは、除去率がほかの2種類と同程度でも、影響の削減は小さくなりました。著者らは、物質ごとの換算係数の違いがこの差を生んだと説明しています。

この報告が示すこと

研究チームは、農薬の除去率とそれによる毒性影響の削減の両面から、この研究の範囲内ではROの方が農薬除去に有利だと結論づけています。ただし、運転や設備に伴う環境負荷を評価に含めていないため、NFやROの処理システム全体が環境面で持続可能かどうかについては結論を出せないとしています。

さらに著者らは、膜による除去は農薬を壊すのではなく分離するだけだと指摘しています。取り除かれた農薬は濃縮水の側に集まるため、処理しないまま排出すれば新たな汚染源になりえます。今回示された毒性の削減は、膜を通した水の質が良くなったことによる効果であり、環境に出る農薬の総量が減ったことを必ずしも意味しません。

また、文献で報告された農薬濃度には大きなばらつきがあるため、結果は正確な環境予測ではなく、処理による相対的な変化を示す目安の推定値として読むべきだとしています。このほかの限界として、実験の農薬濃度が実際より高いこと、濃度の不確かさを計算に反映していないこと、実験室規模の結果が実際の大規模な処理にそのまま当てはまるとは限らないこと、がん毒性の換算係数がアトラジンにしかなく、がんに関する結論の適用範囲が限られることを挙げています。

原著論文の著者・所属：Anica Pavlinović（University of Zagreb Faculty of Chemical Engineering and Technology, Trg Marka Marulića 19, HR-10000 Zagreb, Croatia）、Iva Ćurić（University of Zagreb Faculty of Chemical Engineering and Technology, Trg Marka Marulića 19, HR-10000 Zagreb, Croatia）、Davor Dolar（University of Zagreb Faculty of Chemical Engineering and Technology, Trg Marka Marulića 19, HR-10000 Zagreb, Croatia）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Anica Pavlinović, Iva Ćurić, Davor Dolar. Life Cycle Impact Assessment of Pesticides Removal from Water Using Nanofiltration and Reverse Osmosis. Membranes（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-11-11. DOI: 10.3390/membranes16110385. 原著ライセンス：CC BY.