田川さんは2月の寒さの中、双眼鏡とメモ帳を手にポイ捨て犯が現れないか毎晩張り込みを行った。田川さんの記録を見ると、夜9時台に張り込みをした後に再び午前3時や4時に現場へ足を運んだ。それを2週間続けたが、「ポイ捨て犯」は現れなかった。そこで、2月24日に警察が張り込み捜査を開始した。その初日に車からポイ捨てしたとみられる男を特定し、検挙した。ポイ捨てをしていたのは北九州市内に住む50代の男性会社員で、検挙の決め手となったのは田川さんが回収し保存していた「吸い殻」だった。警察は異例のDNA鑑定を行って犯行を特定し、条例違反などではなく廃棄物処理法違反容疑と重い罪で男を書類送検した。ポイ捨てした吸い殻の数はおよそ1800本に上るとみられている。ポイ捨てを続けた理由を男は、「街を汚すことで人がきれいにするために苦労している姿が浮かび、それが楽しくてたまらなかった」と述べていたという。田川さんによる400日に及ぶ執念の追跡が実を結んだ。