学位論文内容の要旨

博 士 （ 獣 医 学 ）

中 山 翔 太

学 位 論 文 題 名

Environmental monitoring of metal pollution in aquatic and terrestrial environment in the Republic of Zambia   

（ザンビア共和国の水圏・陸圏における金属汚染の環境モニタリング）

学位論文内容の要旨

  ア フ リ カ 諸 国 で は 、 近 年 の 急 速 な 資 源 開 発 な ど に よ る 経 済 成 長 が 著 し い が 、 一 方 で そ れ に 伴 う 環 境 汚 染 問 題 が 顕 在 化 し つ っ あ る 。 残 留 性 有 機 汚 染 物 質 （POPs） や 多 環 芳 香 族 炭 化 水 素

（PAHs)と と も に 、 金 属 は 重 要 な 環 境 汚 染 物 質 の ー っ で あ り 、 特 に 鉱 床 活 動 に 由 来 す る 大 気 、 水 、 土 壌 汚 染 を 介 し て の ヒ ト や 家 畜 、 野 生 動 物 に 対 す る 金 属 汚 染 の 影 響 が 懸 念 さ れ て い る 。 ア フ リ カ 諸 国 の 中 で も 、 ザ ン ビ ア 共 和 国 は 銅 、 コ バ ル ト 、 亜 鉛 、 鉛 な ど の 地 下 資 源 が 豊 富 で あ り 、 鉱 床 活 動 は ザ ン ビ ア の 中 で も 特 に 重 要 な 主 幹 産 業 で あ る 。 環 境 中 に 放 出 さ れ た 金 属 は 水 圏 や 土 壌 中 に 蓄 積 し 、 長 期 的 な 汚 染 源 と な る た め 、 ザ ン ビ ア に お い て も 鉱 床 活 動 に 由 来 し た 金 属 汚 染 が 懸 念 さ れ る が 、 具 体 的 な 科 学 的 デ ー タ は 非 常 に 少 な い の が 現 状 で あ る 。   そ こ で 、 本 研 究 で は ザ ン ビ ア に お け る 水 圏 ・ 陸 圏 の 両 方 に 注 目 し 、 汚 染 源 、 汚 染 の 拡 大 様 式 、 お よ ぴ 汚 染 に よ る 生 物 へ の 生 体 影 響 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し た 。   第1章 で は 、 ザ ン ビ ア 広 域 の 土 壌 お よ び 河 川 と 湖 の 底 質 （ 底 泥 ） に 注 目 し 、 ザ ン ビ ア に お け る 金 属 汚 染 の 特 徴 を 明 ら か に し た 。 ザ ン ビ ア の 経 済 活 動 か ら 予 想 さ れ た よ う に 、 主 な 汚 染 源 は 鉱 床 活 動 で あ り 、 広 大 な 鉱 床 が あ る カ ブ ェ お よ び コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 の 土 壌 か ら は 高 濃 度 の 金 属 が 検 出 さ れ た 。 一 方 、 都 市 部 に お い て は 工 業 や 有 鉛 ガ ソ リ ン な ど の 人 間 活 動 に よ る 汚 染 の 可 能 性 も 考 え ら れ た 。 さ ら に 、 鉱 床 の 下 流 に あ る イ テ ジ テ ジ 湖 で は 、 基 準 値 を 超 え る 銅 濃 度 が 底 質 か ら 検 出 さ れ 、 コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 の 銅 鉱 床 由 来 の 汚 染 が 、 河 川 を 通 じ て450 kmも 下 流 に あ る カ フ エ 国 立 公 園 内 の イ テ ジ テ ジ 湖 に ま で 及 ん で い る こ と が 示 唆 さ れ た 。   そ こ で 第2章 で は 、 水 圏 に お け る 金 属 汚 染 を 詳 細 に 明 ら か に す る た め 、 ザ ン ビ ア に お い て も 広 く 分 布 し て い る 魚 類 （ オ レ オ ク ロ ミ ス ） を は じ め と す る 広 範 囲 の 水 棲 生 物 種 ｜ こ お け る 重 金 属 の 蓄 積 に つ い て 、 コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 の 下 流 域 に あ る カ フ エ 国 立 公 園 内 の イ テ ジ テ ジ 湖 と ザ ン ベ ジ 川 の 下 流 に あ る カ リ バ 湖 に お い て 比 較 す る こ と で 、 汚 染 源 か ら 派 生 す る 他 地 域 へ の 影 響 に つ い て 初 め て 明 ら か に し た 。 イ テ ジ テ ジ 湖 に お け る 底 質 お よ び オ レ オ ク ロ ミ ス の 肝 臓 に は 、 カ リ バ 湖 に 比 較 し て 有 意 に 高 濃 度 の 銅 が 蓄 積 し て お り 、 コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 で の 鉱 床 活 動 に よ る 汚 染 が 、 下 流 の 湖 に 生 息 す る 魚 類 に ま で 及 ん で い る こ と が 考 え ら れ た 。 一 方 、 カ リ バ 湖 に お い て は ク ロ ム や ニ ッ ケ ル 、 鉛 の 蓄 積 濃 度 が イ テ ジ テ ジ 潮 の 魚 類 お よ び ザ リ ガ ニ よ り も 高 く 、 漁 業 で 使 用 さ れ る 有 鉛 ガ ソ リ ン や 腐 食 防 止 剤 に 含 ま れ る 重 金 属 が 汚 染 の 原 因 で あ る と 考 え ら れ た 。

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  さ ら に 第3章 で は 、 イ テ ジ テ ジ 湖 に お け る 銅 汚 染 が コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 由 来 で あ る こ と を 明 ら か に す る こ と 、 ま た オ レ オ ク ロ ミ ス に お け る 高 濃 度 の 銅 蓄 積 と 食 性 の 関 係 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し た 。 地 理 情 報 シ ス テ ム （GIS） 解 析 を 用 い た 底 質 に お け る 銅 濃 度 の 水 平 分 布 の 結 果 か ら 、 湖 の 北 部 に お い て 基 準 値 を 超 え る 高 濃 度 の 銅 が 蓄 積 し て い る こ と が 明 ら か に な り 、 汚 染 が コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 の 鉱 床 活 動 由 来 で あ る こ と が 示 唆 さ れ た 。 食 性 の 異 な る7 種 の 魚 類 に お け る 肝 臓 中 の 銅 濃 度 を 測 定 し た と こ ろ 、 第2章 の 結 果 を 支 持 す る よ う に オ レ オ ク ロ ミ ス の 肝 臓 に お い て 有 意 に 高 濃 度 の 銅 が 蓄 積 し て い た 。 一 方 、 魚 類 の 胃 内 容 物 の 銅 濃 度 に 種 差 は 無 く 、 オ レ オ ク ロ ミ ス の 高 濃 度 の 銅 蓄 積 に は 食 性 以 外 の 原 因 が 考 え ら れ た 。 そ こ で 、 オ レ オ ク ロ ミ ス と メ ダ カ を 用 い た 実 験 室 内 で の 銅 暴 露 試 験 を 行 っ た と こ ろ 、 オ レ オ ク ロ ミ ス は 暴 露 の 有 無 に 関 係 な く 、 常 に メ ダ カ よ り も 高 濃 度 に 銅 を 蓄 積 し て お り 、 オ レ オ ク ロ ミ ス は 生 理 的 条 件 下 に お い て 高 濃 度 の 銅 を 蓄 積 し て い る こ と が 考 え ら れ た 。   第4章 で は 、 カ ブ ェ 鉱 床 地 域 に お い て 、 陸 圏 の 環 境 お よ び 生 物 サ ン プ ル と し て 土 壌 お よ び 野 生 ラ ッ ト に 注 目 し て 金 属 汚 染 の 状 況 を 調 べ た 。 カ ブ エ の 土 壌 中 か ら は 鉛 、 亜 鉛 に 加 え て 、 高 濃 度 の 銅 、 カ ド ミ ウ ム お よ び ヒ 素 が 検 出 さ れ た 。GIS解 析 の 結 果 、 こ れ ら の 金 属 は 鉱 床 を 中 心 に 拡 散 し て お り 、 鉱 床 活 動 に よ る 汚 染 で あ る こ と が 分 か っ た 。 ま た 、 カ ブ ェ の 野 生 ラ ッ ト の 肝 臓 、 腎 臓 中 の 鉛 濃 度 は 、 ル サ カ （ 対 照 地 域 ） の ラ ッ ト よ り も 高 濃 度 で あ り 、 土 壌 の 金 属 汚 染 が 陸 圏 の 野 生 ラ ッ ト に も 及 ん で い る こ と が 明 ら か に な っ た 。

  さ ら に 第5章 で は 、 カ ブ ェ に 加 え て コ ッ パ ー ベ ル ト 地 域 の チ ン ゴ ラ に お け る 土 壌 、 野 生 ラ ッ ト の 金 属 蓄 積 濃 度 を 測 定 し た 。 土 壌 中 に お い て 高 濃 度 の 金 属 が 検 出 さ れ た の に 加 え て 、 鉱 床 地 域 に 生 息 す る 野 生 ラ ッ ト の 肝 臓 お よ び 腎 臓 に は 、 対 照 地 域 で あ る ル サ カ の ラ ッ ト に 比 べ て 有 意 に 高 濃 度 の 銅 、 コ バ ル ト 、 鉛 、 カ ド ミ ウ ム の 蓄 積 が 見 ら れ た 。 こ れ ら の 金 属 蓄 積 濃 度 は 毒 性 学 的 な 影 響 を 及 ぼ す レ ベ ル で は な か っ た も の の 、 肝 臓 、 腎 臓 に お い て 金 属 解 毒 酵 素 で あ る メ タ ロ チ オ ネ イ ン の 有 意 な 上 昇 が 見 ら れ 、 野 生 ラ ッ ト に 対 し て 生 化 学 的 反 応 を 弓1き 起 こ す ほ ど の 金 属 が ・ 蓄 積 し て い る こ と が 明 ら か に な っ た 。 ま た 、 こ れ ま で 殆 ど 情 報 が な い ク ロ ， ム 暴 露 の 生 物 学 的 指 標 と し て へ ム オ キ シ ゲ ナ ー ゼ1（HO‑1） が 有 用 で あ る こ と が 示 唆 さ れ た 。   最 後 に 第6章 で は 、 水 圏 と 陸 圏 の 両 方 を 生 息 域 と す る 野 生 の カ バ に お け る 金 属 蓄 積 の 特 徴 を 明 ら か に し た 。 第1章 に お い て 非 汚 染 地 域 と 考 え ら れ た サ ウ ス ル ア ン グ ワ 国 立 公 園 に 生 息 す る カ バ の 肝 臓 に 加 え て 、 国 立 公 園 内 の 土 壌 、 河 川 底 質 お よ び カ バ の 食 料 源 で あ る 陸 上 植 物 の 金 属 蓄 積 濃 度 を 測 定 し た 。 カ バ の 肝 臓 に お け る カ ド ミ ウ ム お よ び 水 銀 濃 度 は 、 環 境 サ ン プ ル や 植 物 よ り も 有 意 に 高 濃 度 で あ っ た 。 従 っ て 、 水 圏 ・ 陸 圏 の い ず れ か 一 方 で も 、 カ バ の 生 息 環 境 が 水 銀 や カ ド ミ ウ ム な ど の 毒 性 金 属 に よ っ て 汚 染 さ れ る と 、 生 物 濃 縮 に よ ル カ バ に 金 属 汚 染 の 影 響 を 及 ぼ す 可 能 性 が 示 さ れ た 。

  以 上 の よ う に 、 本 研 究 で は ザ ン ビ ア に お け る 水 圏 ， 陸 圏 の 金 属 汚 染 の 現 状 を 明 ら か に し た 。 本 研 究 結 果 か ら 、 ザ ン ビ ア で は 主 に 鉱 床 活 動 に 由 来 す る 金 属 汚 染 が 環 境 サ ン プ ル に 加 え て 、 生 息 す る 野 生 動 物 に 対 し て も 起 こ っ て い る こ と が 示 唆 さ れ た 。 本 研 究 成 果 は 、 ザ ン ビ ア に お け る 金 属 汚 染 の 対 策 を 講 じ る 上 で 非 常 に 有 用 な 科 学 的 デ ー タ を 提 供 す る と 考 え ら れ る 。

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学位論 文審査の要旨

主 査

教 授 副 査

教 授 冨｜

査

教授 副 査

講 師

石塚真由美 梅 村 孝 司 坪 田 敏 男 池 中 良 徳

学 位 論 文 題 名

Environmental monitorlngofmetalpollutioninaquatiC andterreStrialenVironmentintheRepubliCOfZambia

（ザンビア共和国の水圏・陸圏における金属汚染の環境モニタリング）

ア フ リ カ 諸 国 で は 、 近 年 の 急 速 な 資 源 開 発 な ど に よ る 経 済 成 長 が 著 し い が 、 一 方 でそ れ に 伴 う 環境 汚 染 問 題 が 顕 在 化 し つ っ あ る 。 残 留 性 有 機 汚 染 物 質 （POPs） や 多 環 芳 香 族 炭 化 水 素 類 （PAHs） と と も に 、 金 属 は 重 要 な 環 境 汚 染 物 質 の ー っ で あ り 、 特 に 鉱 床 活 動 に 由 来 す る 大 気 、水 、 土 壌 汚 染を 介 し て の ヒ ト や 家 畜 、 野 生 動物 に 対 す る 金属 汚 染 の 影 響が 懸 念 さ れ て いる 。 ア フ リ カ諸 国 の 中 で も、

ザ ンビ ア 共 和 国 は銅 、 コ バ ル ト、 亜 鉛 、 鉛 な どの 地 下 資 源 が豊 富 で あ り ．、 鉱 床 活 動は ザンビ アの中 で も 特 に 重 要 な 主 幹 産 業 で あ る 。 環 境 中 に 放 出 さ れ た 金 属 は 水 圏 や 土 壌 中 に 蓄 積 し 、 長 期 的 な 汚 染 源 と な る た め 、 ザ ン ビ ア に お い て も 鉱 床 活 動 に 由 来 し た 金 属 汚 染 が 懸 念 さ れ る が 、具 体 的 な 科 学的 デ ー タ は 非 常 に 少 な い 。 そ こで 、 中 山 翔 太氏 は 、 ザ ン ビア に お け る 水 圏・ 陸 圏 の 両 方に 注 目 し 、 金属 を 中 心 に 、 そ の 汚 染 源 、 汚 染の 拡 大 様 式 、お よ び 汚 染 によ る 生 物 へ の 生体 影 響 を 明 らか に す る こ とを 目 的と し て 本 研 究を 行 っ た 。

第1章 で は 、 ザ ン ビ ア 広 域 の 土 壌 お よ び 河 川 と 湖 の 底 質（ 底 泥 ） に 注 目し 、 ザ ン ビ アに お け る 金 属汚 染 の 特 徴 を 明 ら か に し た 。 ザ ン ビ ア の 経 済 活 動 か ら 予 想 さ れ た よ う に 、 主 な 汚 染 源は 鉱 床 活 動 であ り 、広 大 な 鉱 床 があ る カ ブ エ およ び コ ッ パ ー ベル ト 地 域 の 土壌 か ら は 高 濃度 の 金 属 が検 出され た。さ ら に 、 鉱 床 の 下 流 に あ る イ テ ジテ ジ 湖 で は 、基 準 値 を 超 える 銅 濃 度 が 底 質か ら 検 出 さ れ、 コ ッ パ ー ベル ト 地 域 の 銅 鉱 床 由 来 の 汚 染 が 、 河 川 を 通 じ て450 kmも 下 流 に あ る カ フ エ 国 立 公 園 内 の イテ ジ テ ジ 湖 に まで 及 ん で い るこ と が 示 唆 され た 。

そ こ で 第2章 で は 、 水 圏 に お け る 金 属 汚 染 を 詳 細 に 明 らか に す る た め 、ザ ン ビ ア に おい て も 広 く 分布 し てい る 魚 類 （ オレ オ ク ロ ミ ス） を は じ めとす る広範 囲の水 棲生 物種に おける 金属の 蓄積 にっい て、コ ツ パ ー ベ ル ト 地 域 の 下 流 域 に ある カ フ エ 国 立公 園 内 の イ テジ テ ジ 湖 と ザ ンベ ジ 川 の 下 流に あ る カ リ バ湖 に お い て 比 較 す る こ と で 、 汚染 源 か ら 派 生す る 他 地 域 への 影 響 に っ い て初 め て 明 ら かに し た 。 イ テジ テ ジ 湖 に お け る 底 質 お よ び オレ オ ク 口 ミ スの 肝 臓 に は 、カ リ バ 湖 に 比 較し て 有 意 に 高濃 度 の 銅 が 蓄積 し て お り 、 コ ッ パ ー ベ ル ト 地域 で の 鉱 床 活動 に よ る 汚 染が 、 下 流 の 湖 に生 息 す る 魚 類に ま で 及 ん でい る こと が 考 え ら れた 。

さ ら に 第3章 で は、 イ テ ジ テ ジ湖 に お け る 銅汚 染 が コ ッ パー ベ ル ト 地 域 由来 で あ る こ とを 明 ら か に する

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こ と 、ま た オ レ オ クロ ミ ス に お ける 高 濃 度 の 銅蓄 積と食 性の関 係を 明らか にする ことを 目的と した 。地理 情 報 シ ス テ ム （GIS)解 析 を 用 い た 底 質 に お け る 銅 濃 度 の 水 平 分 布 の 結 果 か ら 、 湖 の 北部 に お い て 基 準 値 を 超 え る 高 濃 度 の 銅 が 蓄 積 し て いる こ と が 明 らか に な り 、 汚染 が コ ッ パ ーベ ル ト 地 域 の 鉱床 活 動 由 来 で あ る こ と が 示 唆 さ れた 。 食 性 の 異な る7種 の 魚類 に お け る 肝臓 中 の 銅 濃 度を 測 定 し た と ころ 、 第 2章 の 結 果 を 支 持 す る よう に オ レ オ ク ロミ ス の 肝 臓 にお い て 有 意 に高 濃 度 の 銅 が蓄 積 し て い た 。一 方 、 魚 類 の 胃 内 容 物 の 銅 濃 度 に 種 差 は 無 く 、 オ レ オ ク ロ ミ ス の 高 濃 度 の 銅 蓄 積 に は 食 性 以 外 の 原因 が 考 え られた 。そ こで、 オレオ クロミ スとメ ダカ を用い た実験 室内で の銅 暴露試 験を行 ったと ころ、 オレ オクロ ミ ス は暴 露 の 有 無 に関 係 な く 、 常に メ ダ カ よ りも 高濃度 に銅を 蓄積 してお り、オ レオク ロミス は生 理的条 件 下 にお い て 高 濃 度の 銅 を 蓄 積 して い る こ と が 考え ら れ た 。

  第4章 で は 、 カ ブ エ鉱 床 地 域 に おい て 、 陸 圏 の環 境 お よ び 生 物サ ン プ ル と して 土 壌 お よ び野 生 ラ ッ ト

（Ra ttus属 ）に 注 目 し て 金属 汚 染 の 状 況を 調 べ た 。 カ ブエ の 土 壌 中 から は 鉛 、 亜 鉛に 加 え て 、 高濃 度 の 銅 、 カ ド ミ ウ ム お よ び ヒ素 が 検 出 さ れた 。GIS解 析 の 結 果 、 これ ら の 金 属 は鉱 床 を 中 心 に拡 散 し て お り 、 鉱床 活 動 に よ る汚 染 で あ る こと が 分 か っ た。 また、 カブェ の野 生ラッ トの肝 臓、腎 臓中の 鉛濃 度は、

ル サ カ（ 対 照 地 域 ）の ラ ッ ト よ りも 高 濃 度 で あり 、土壌 の金属 汚染 が陸圏 の野生 ラット にも及 んで いるこ と が 明ら か に な っ た。

さ ら に 第5章 で は 、 カ ブェ に 加 え て コ ッパ ー ベ ル ト 地域 の チ ン ゴ ラに お け る 土 壌、 野 生 ラ ッ ト の金 属 蓄 積 濃 度 を 測 定 し た 。 土 壌 中 に お い て 高 濃 度 の 金 属 が 検 出 さ れ た の に 加 え て 、 鉱 床 地 域 に 生 息す る 野 生 ラ ッ 卜 の 肝 臓 お よ び 腎 臓 に は 、 対 照地 域 で あ る ルサ カ の ラ ッ トに 比 べ て 有 意に 高 濃 度 の 銅 、コ バ ル ト 、 鉛、 カ ド ミ ウ ムの 蓄 積 が 見 られ た 。 こ れ ら の金 属 蓄 積 濃 度は 毒 性 学 的 な影 響 を 及 ぽ すレ ベル ではな か っ た も の の 、 肝 臓 、 腎 臓 に お い て 金属 結 合 タ ン パク 質 で あ る メタ ロ チ オ ネ イン の 有 意 な 上 昇が 見 ら れ 、 野生 ラ ッ ト に 対し て 生 化 学 的反 応 を 引 き 起 こす ほ ど の 金 属が 蓄 積 し て いる こ と が 明 らか にな った。

ま た 、こ れ ま で 殆 ど情 報 が な ぃ ．ク ロ ム 暴 露 の生 物学的 指標と して へムオ キシゲ ナーゼ1 (HO―1） が有 用 で あ るこ と が 示 唆 され た 。

最 後 に 第6章 で は 、 水 圏 と 陸 圏 の 両 方 を 生 息 域 と す る 野 生 の カ バ に お け る 金 属 蓄 積 の 特 徴 を 明 ら か に し た 。 第1章 に お い て 非 汚 染 地 域 と 考 え ら れ た サ ウ ス ル ア ン グワ 国 立 公 園 に生 息 す る カ バ の肝 臓 に 加 え て 、 国 立 公 園 内 の 土 壌 、 河 川 底 質 お よ び カ バ の 食 料 源 で あ る 陸 上 植 物 の 金 属 蓄 積 濃 度 を 測 定 し た 。カ バ の 肝 臓 にお け る カ ド ミウ ム お よ び 水 銀濃 度 は 、 環 境サ ン プ ル や 植物 よ り も 有 意に 高濃 度であ っ た 。 従 っ て 、 水 圏 ・ 陸 圏 の い ず れ か一 方 で も 、 カバ の 生 息 環 境が 水 銀 や カ ドミ ウ ム な ど の 毒性 金 属 に よ っ て 汚 染 さ れ る と 、 生 物 濃 縮 に よ ル カ バ に 金 属 汚 染 の 影 響 を 及 ば す 可 能 性 が 示 さ れ た 。

以 上 の 結 果 か ら 、 中 山 翔 太 氏 は 、 ザ ン ビ ア に お ける 水 圏 ・ 陸 圏 の金 属 汚 染 の 現状 を 明 ら か にし 、 主 に 鉱 床 活 動 に 由 来 す る 金 属 汚 染 が 生 息 す る 野 生 動物 に 対 し て 影 響を 及 ば し て いる こ と を 示 した 。 本 研 究 成 果 は 、 ザ ン ビ ア に お け る 金 属 汚 染 の 対 策 を講 じ る 上 で 非 常に 有 用 な 科 学的 デ ー タ を 提供 し 、 また 、 ア フ リ カ 諸国 で 現 在 進 行し て い る 環 境汚 染 の 解 析モ デルと して基 礎デー タとな ると 考えら れる。

よ っ て 、 審 査 員 一 同 は 、 上 記 学 位 論 文 提 出 者 中 山 翔 太 氏 の 博 士 論 文 は 、 北 海 道 大 学 大 学 院 獣 医 学 研 究 科 規 程 第 6条 に よ る 本 研 究 科 の 行 う 博 士 論 文 の 審 査 等 に 合 格 と 認 め た 。

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