土壌の汚染と対策.ppt

土壌浄化学概論

環境と有害物質

法律： 環境基本法

     大気汚染防止法

     水質汚濁防止法

     騒音規制法

     振動規制法

     悪臭防止法

     ダイオキシン類対策特別措置法

     土壌汚染対策法

環境の法律

環境基準

環境基本法第

_16条第1項

政府は，大気の汚染，水質の汚濁，土壌の

汚染及び騒音に係る環境上の条件につい

て，それぞれ，人の健康を保護し，及び生活

環境を保全する上で維持されることが望まし

い基準を定めるものとする。

•行政が施策を実施する上での目標

•大気汚染，水質汚濁，土壌汚染，騒音の４公害について定める。

•全国一律基準と地域や水域により異なる基準の類型指定とがある。

環境基本法

水質汚濁の環境基準

• 水質汚濁の環境基準(健康項目)

  全ての公共用水域に適用。地下水にも適用。

• 水質汚濁の環境基準(生活環境項目)

  公共用水域に適用。河川，湖沼，海域別に

類型

を定め，公共用水

域の特性，利水目的などを考慮して環境大臣または都道府県知事

が水域により異なった類型を指定

水質汚濁防止法

 排水基準

• 「有害物質」と「その他の項目」

排水基準によって人の健康保護・生活環境保全が

困難なとき

上乗せ基準

… 都道府県条例

排水基準によって環境基準の確保が困難なとき

総量規制

… 都道府県知事が総量削減計画を策定

土壌汚染対策法

特定有害物質

_(第2条)：

鉛，ヒ素，トリクロロエチレンその他の物質

で，土壌に含まれることに起因して健康の被

害を生ずるおそれがあるものとして政令で

定めるものをいう。

・揮発性有機化合物

(11)，重金属等 (9)，農薬等(5)

水道水質基準

• 水道法による規定

  健康にたいして悪影響

(急性及び慢性)を生じさせない。

水道水質基準

-30 健康影響

平成

17年

 健康項目の

環境基準達成状況

(環境省)

平成

17年地下水質測定結果

（環境省

₎

湖沼・河川・地下水に共通して現れる

汚染物質

• 鉛

• ヒ素

• 硝酸態窒素

• フッ素

ここまでのまとめ

• さまざまな濃度基準

硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素

水道水基準

_{10 mg/l 以下}

WHO ガイドライン 3rd ed. 硝酸塩 50 mg/l，亜硝酸塩 3 mg/l

USEPA  硝酸塩中の窒素 10 mg/l，亜硝酸塩中の窒素 1mg/l

EU飲料水指令 硝酸塩 50 mg/l，亜硝酸塩 0.5 mg/l

問題：

NO

₃

で  

_{50 mg/l と，}

NO

₃

-N で 10 mg/l とではどちらが厳しい？

NO

₂

で

3 mg/l は？

(N=14, O=16)

硝酸態・亜硝酸態窒素の毒性

• メトヘモグロビン血症→チアノーゼ Blue baby

• 体内でアミン・アミドと反応してニトロソアミンを

硝酸・亜硝酸イオンの毒性

Fan & Steinberg, 1996, Regulatory

toxicology and Pharmacology

23:35-43.

窒素の形態変化

生物による窒素の形態変化

同化（有機化）

_{… 植物}

NH

₄

+

_・

_NO

3

-

からアミノ酸の NH

2

基(アミノ基)

無機化（アンモニア発生）

… たくさんの種類の細菌

 有機物（タンパク質→アミノ酸）→

NH

₄

+

硝化（

_NH

₄

+

_→

_NO

3

-

）

NH

₄

+

_→

_NO

2

-

… Nitrosomonas

NO

₂

-

_→

_NO

3

-

… Nitrobacter

脱窒

_{（ NO}

₃

-

_→

_N

2

）

窒素固定（

_N

₂

_{→ NH}

₂

_基）

原因と由来

• アンモニアより硝酸の方が土壌から水で運

ばれ易い

• 硝酸は硝化により生成，脱窒により除去。

 （過剰な施肥に注意が必要）

• 硝酸は野菜にも含まれる。

硝酸態，亜硝酸態窒素

• 地下水汚染

• 乳児でメトヘモグロビン血症

フッ素

フッ素の循環と利用

• 花崗岩地帯の井戸水・湧水(中部地方，京阪神，瀬

戸内海沿岸

_)。

_{フッ素イオン F}

-

_{として存在。}

• アルミニウム精錬，ガラス製造，金属表面処理，リン

酸肥料製造，陶器製造，合成樹脂製造，冷媒製造，

農薬製造などで用いられる。

フッ素の急性中毒

- フッ素症

• 骨フッ素中毒症 … 骨格構造に影響，歩行障害。

• 大量の摂取 … カルシウムと不溶性沈殿物を形成，血中のカル

シウム濃度を下げる。

健康影響

- フッ素と歯

• フッ素はカルシウムと強く結合

する。

• 永久歯の形成期にフッ素をたくさん

含む水を常時飲んでいると，斑状歯

という

 「歯のフッ素症」

Dental fluorosis

 になる。

• 適量のフッ素を含む水を飲んでいる

と虫歯を予防する効果がある。

中等度の歯のフッ素症

かすかな白斑

重度の歯のフッ素症

写真：ウイキペディアより

歯とフッ素

DMFT index: 一人平均う歯数

_{D:decayed, 未処理のう歯}

M:Missing, う歯になって喪失した歯

F:filled 処置完了した歯

日本の基準値

:0.8 mg/l 以下

WHO: 1.5 mg/l

米国

: 4.0 mg/l

EU: 1.5 mg/l

公衆衛生的なフッ化物の応用

• アメリカ合衆国，オーストラリアではフッ化物を

添加した上水道が供給されている。

• 昭和27年から約10年間，京都山科浄水場で 0.6 mg/l 添加し

ていたが，現在は中止。

• 歯磨きには使用されている。

公衆衛生的なフッ化物の応用の事故

• 1992年5月，アラスカでフッ化物を誤って大量に添加した水が

水道水に供給された。

296 人が中毒，1人が死亡。

1:

N Engl J Med.

1994 Jan 13;330(2):95-9.

L

inks

A

cute fluoride poisoning from a public water system.

Gessner BD

,

Beller M

,

Middaugh JP

,

Whitford GM

.

Division of Field Epidemiology, Centers for Disease Control and Prevention,

Atlanta.

BACKGROUND. Acute fluoride poisoning produces a clinical syndrome

characterized by nausea, vomiting, diarrhea, abdominal pain, and

paresthesias. In May 1992, excess fluoride in one of two public water

systems serving a village in Alaska caused an outbreak of acute

フッ素の摂取

主な食品のフッ素濃度

食品

濃度(ppm)

肉

0.14 0.2

魚

0.1 24

 イワシ

8 40

 エビ

0.4

緑茶

0.1 2.0

コーヒー豆

0.2 1.6

果物

0.03 0.84

穀物

0.18 2.8

野菜

0.02 0.9

葡萄酒

0.0 6.3

ビール

0.15 0.86

牛乳

0.04 0.55

コカコーラ

0.07

オレンジジュース

0.0 0.05

高いフッ素濃度の水

骨格と関節の変形

栄養失調と高濃度のフッ素による

フッ素のとりこみ

 食べ物

 石炭の燃焼ガス

フッ素のまとめ

• 歯のフッ素症と虫歯

• その他の健康障害

ヒ素

(As)は窒素・リンと同族

ヤギ，ブタ，ラットでは，ヒ素欠乏症が報告されている。ヤ

ギ，ブタで，

_{0.05 ppm 以下の餌で，繁殖の減少，出生率の}

低下，成育の遅れ。ラット

_{0.25-0.5 ppm で生育促進。}

砒素の毒性

• 急性毒性  70-200 mg の摂取

  消化器系障害

… コレラ様の嘔吐，下痢，

  循環器系障害

… 頻脈，ショック

  頭痛，けいれん，意識障害など

• 慢性毒性 3 6 mg の長期摂取

  皮膚症状

… 皮膚の色素沈着

  呼吸器症状

… 気管支炎，粘膜炎症

  貧血，悪性腫瘍，多発性神経炎

ヒ素は自然界に広く分布

• 日本の土壌 3-10 ppb，海水 3-10 ppb。

• 食品

  穀類・野菜・肉類  

0.01 1.0 µg/g

  魚介類        

0.2 18 µg/g

  海藻類        

10 60 µg/g

→日本人は

100 400 µg/日摂取している。

• 人体中総量 0.5-15 mg，血清中 2-9 µg/L

河川の細粒堆積物中の含量

日本の地球化学図

産業技術総合研究所

地質調査総合センター

2004.

地下水由来のヒ素

• インド，バングラデシュ，中国，タイ，ネパー

ル，ベトナム，カンボジア，メキシコ，チリ

• 表層水，浅い井戸の病原菌を避けて，開

発された深い井戸にヒ素が含まれる例が

見られる。

食品中のヒ素

濃度

ヒジキをお勧めしない

英国

_{Food Standards Agency}

Arsenic in seaweed

Wednesday 28 July 2004

Food Survey Information Sheet 61/04

The Food Standards Agency has completed a survey of total and inorganic arsenic in five varieties of imported seaweed. Results from this survey showed that one seaweed variety, hijiki, contains a significant level of inorganic arsenic, which is known to add to the risk of people getting cancer if it is regularly consumed. Arsenic is present in food in various chemical forms, with inorganic forms being the most toxic. Most arsenic in the diet is present in the less harmful organic forms.

The key facts of this survey are:

The survey was commissioned following a report that the Canadian Food Inspection Agency was advising consumers to avoid the consumption of hijiki seaweed due to its high inorganic arsenic content.

Concentrations of total and inorganic arsenic were measured in a total of 31 samples covering five varieties of seaweed (arame, hijiki, kombu, nori and wakame) found in a range of outlets in the London area. A list of the samples is provided in Table 1, below. Analysis was carried out by the Central Science Laboratory, Sand Hutton, York.

Seaweed is generally sold in dried form. Where preparation by soaking was recommended prior to consumption, measurements were carried out on both the initial and prepared forms and on the water collected after soaking.

Arsenic was detected in all samples. In most cases it was present in organic forms, which are not thought to represent a significant risk to health. Inorganic arsenic, a form that can cause cancer, was only detected in the nine samples of hijiki seaweed analysed. All of the results of the tests are shown in Table 2 from the link below.

Consumption of hijiki seaweed would significantly increase daily dietary exposure to inorganic arsenic. Consumers are therefore advised not to eat hijiki seaweed.

ヒ素の利用

• 治療薬(中国医学)

，梅毒，乾癬，関節炎

• 治療薬(白血病)

• 化粧水（白色）・顔料 (絵の具)

• 毒として

• 化学兵器

• 農薬

• 殺虫剤

• 木材防腐剤（CCA剤，ウォルマン塩系剤）

• 半導体産業 GaAs, InAs

砒素中毒

• 和歌山毒物カレー事件 1998

  夏祭りカレーを食べた

67人が腹痛や吐き気を訴えた。４名が

死亡。吐瀉物から亜ヒ酸を検出。

• 森永ヒ素ミルク事件 1955 (原因判明)

  「森永ドライミルク」の添加物，リン酸第２ナトリウムにヒ素が含

まれていて，これを飲んだ

1万人以上が砒素中毒。100名以上

が死亡。脳性麻痺，知的発達障害，てんかん，脳波異常，精神

疾患などの後遺症。

砒素中毒

• 土呂久ヒ素 1973年 (公害病に指定)

  宮崎県高千穂の土呂久鉱山で発生した慢性ヒ素中毒。

  1550年頃銀山として開発。明治中期亜ヒ酸の製造を開始。殺鼠剤，殺虫剤にもちいら

れた。

  住民の死亡，牛馬の狂い死，ミツバチ，椎茸の壊滅。

  1954 年，亜ヒ酸製造再開。1962年，休山。

  「土呂久地区は山々に囲まれた谷間にあり，鉱山操業当時はこの谷間一帯は鉱山か

ら出る粉塵とガスが充満し，周囲の山野，田畑は白い粉塵で覆われ，草木は枯れ，

虫も全然いなかった」

  末梢神経障害

… 感覚の鈍化(熱い，辛い)，緊張型頭痛，(川崎ほか，1992)

木材防腐・防蟻処理剤

（

_{CCA剤，ウォルマン塩系剤）}

CCA剤

   … クロム，銅，ヒ素

ウォルマン塩系剤

   … ヒ素，クロム，フッ素

  これらで処理した木材を燃すと，ヒ素

の一部は，亜ヒ酸となって気化する

(昇華点193℃) 。灰にも残る。沸点

457-465℃。融点 275-313℃。

  なお，クロムは六価クロムとして灰に

残る。

農薬

• 石見銀山ねずみとり

  鉱石から銀をとったのこり。亜ヒ酸を含む。

• ヒ酸鉛 PbHAsO4

  1892年アメリカで初めて使用され，日本でも戦

前では最も重要な殺虫剤であった。

老朽化学兵器・遺棄化学兵器

• 神奈川県寒川，2002

  道路工事中，作業員がマスタードガス

(ClCH

CH

)

S などが入ったビール瓶を発見，

11人が被災。

• 神奈川県平塚市，2003

  平塚第２合同庁舎工事現場で，不審な瓶。シアン化水素が入っていた。

• 茨城県神栖町，2003

  井戸水を飲用する住民に神経症状。井戸水から

ジフェニルアルシン酸

(DPAA)

が発見

され，慢性有機ヒ素中毒であることが判明。

DPAA

は旧日本軍の毒ガス

(くしゃみ剤)

由来の可能性が示唆された。

• 千葉県習志野

  陸軍習志野学校は化学戦を扱う学校であった。ガス弾が発見されている。まだ発見さ

れる可能性がある。

老朽化学兵器・遺棄化学兵器

中国の井戸水ヒ素汚染による高濃度ヒ素暴露者および慢性ヒ素中毒患者の発生地

域，並びにヒ素含有化学兵器による中毒の発症地域

•

先の大戦時に日本軍が中国で遺棄した。

•

きい剤

(マスタードと

ルイサイト

)

•

あか剤

(

ジフェニルシアノアルシン

と

ジフェニルクロロアルシン

)

化粧品からヒ素

• 固形白粉 21種類のうち 1種類から 60 ppm のヒ素化合物

を検出。

(昭和43年5月13日, 厚生省)

10 ppm 以下とすることが適当。

  タルク，カオリン由来。

毒か薬か

•

ファウラー 液（Fowler’s solution, 1786） 亜ヒ酸の水溶液

  万能薬として売られた。

  米国では

1950年代まで，マラリア，コレラ，梅毒に処方された。

•

トファナ水

(Aqua Toffana, Aqua tofana, Aqua tufaniaあるいは Mamma di San

Nicola)(ヒ素+鉛＋ベラドンナ)

1600年代，イタリアパレルモ出身の Giulia Toffana という女性が製造販売。

  表向きは化粧品。

  未亡人になりたい女性の手伝いをした。

薬

• サルバルサン (Salvarsan 1910)

  梅毒治療薬。特効薬。今日では使われない。

  合成物質による最初の化学療法剤

薬剤

• 2004年（亜ヒ酸）製剤が承認された。

  (薬価収載, 厚労省告示422号)

薬品名：トリセノックス注

10mg

メーカー

:日本新薬

成分: 三酸化ヒ素（亜ヒ酸）

適応:再発または難治性の急性前骨髄球性白血病。

日本骨髄腫患者の会

<http://www.myeloma.gr.jp/mm/trans_jp/id116.html>

ヒ素のまとめ

• 自然界に分布

  地層，海産物

• ヒトによる利用

 木材防腐剤・防蟻剤，農薬，治療薬，毒薬

• 中毒

 急性

_{… コレラ様嘔吐，下痢}

 慢性

_{… 皮膚の色素沈着}

今後の予定

• 27日 試験はノートテキスト持ち込み禁止。

_{… 12月の小テスト+それ以降の授業}

• 3年生前期 土壌浄化学概論

  土壌の水分，有機物，窒素成分の定量

  土壌細菌の計数，

  土壌中の有機溶剤濃度の定量，

  フィールド調査

_{… 水質，土壌化学，微生物学}