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環境科学や土壌科学におけるバイオアベイラビリティとは、生物が細胞膜を介して吸収または吸着できる元素または化合物の量を表します。[1] [2] [3]環境および農業の分野では、バイオアベイラビリティは土壌系における有機汚染物質や重金属などの汚染物質の利用可能性を指すことが最も多く、下水汚泥やその他の無機/有機廃棄物 の土地への施用の潜在的リスクを判断する際にも頻繁に使用されます。
ほとんどの場合、植物の根と土壌生物は、水に溶解している汚染物質を吸収します。そのため、これらのシステムでは、生物学的に利用可能な部分は溶解した（水性）部分とよく例えられます。化学的性質に応じて、汚染物質は水相に存在する場合と存在しない場合があります。有機汚染物質は、弱いファンデルワールス力による相互作用、または水素結合や共有結合によって有機物に吸着または隔離される場合があります。 [4] [5] 重金属などのイオン性化合物は、固相に沈殿することがあります。 [6]揮発性化合物は、エアロゾルとして土壌大気中に失われることがあります。これらの形態では、汚染物質は微生物や植物による吸収が比較的困難であり、生物学的に利用可能になるためには、土壌溶液に解離して再溶解する必要があります。
土壌のバイオアベイラビリティに影響を与える要因
バイオアベイラビリティは土壌の性質、時間、環境条件、植物や微生物の特性によって決まる[7]
- 土壌のpH、イオン交換容量、土壌有機物含有量、質感、多孔性などの特性は、生物学的利用能に影響を与えます。イオン交換と有機物含有量が高い土壌は吸着の機会が増えるため、通常は生物学的利用能が低くなります。[5]
- 汚染物質と土壌の接触時間が長くなると、土壌の鉱物や有機物による拡散と吸着のプロセスにより、生物学的利用能の低下が観察され、「老化」と呼ばれます。[5]
- 環境条件はバイオアベイラビリティに影響します。干ばつ状態は土壌水分含有量の低下をもたらします。これにより、溶解した汚染物質への植物や生物のアクセスが減少する可能性がありますが、溶液からの塩の沈殿も促進される可能性があります。
土壌生態系におけるバイオアベイラビリティの測定
汚染物質の生物学的利用能には、場所特有の特性が大きく影響し、標準化された試験法は開発されていない。[7]しかし、ミミズ（Eisenia fetida）における汚染物質の生体内蓄積の直接測定など、生物学的利用能を推定するために使用される化学的および生物学的試験は数多くある。 [1]生物学的利用能の推定値は、化学的固相土壌抽出からも得られる。[7]生物学的利用能のフガシティモデル化は、化合物の溶解度と水相および非水相への分配に基づいている。 [8]このモデルは、汚染物質が土壌溶液に溶解する傾向を説明する。
参考文献
- ^ ab 米国材料試験協会 (ASTM)。1998 年。ミミズEisenia foetidaを用いた土壌毒性または生物蓄積性試験の実験室実施に関する標準ガイド。E 1676-97。フィラデルフィア、ペンシルバニア州: ASTM。
- ^ カサレット、ドール。 2001年。毒物学。毒物の基礎科学、第 6 版。 CD クラーセン (編)
- ^ Semple, KT, Doick, KJ, Jones, KC, Burauel, P., Craven, A., & Harms, H. 2004.査読済み：汚染された土壌と堆積物のバイオアベイラビリティとバイオアクセシビリティの定義は複雑です。Environmental Science & Technology、38(12)、228A-231A。ニューヨーク：McGraw-Hill。
- ^ 米国国立研究会議（National Research Council）2003年、土壌および堆積物中の汚染物質の生物学的利用能に関する委員会。土壌および堆積物中の汚染物質の生物学的利用能：プロセス、ツール、およびアプリケーション。ワシントンDC：全米科学アカデミー出版。
- ^ abc Semple, KT, Morris, AWJ, & Paton, GI 2003.土壌中の疎水性有機汚染物質の生物学的利用能：分析のための基本概念と技術。ヨーロッパ土壌科学誌、54(4)、809-818。
- ^ Traina, SJ, & Laperche, V. 1999.土壌、堆積物、水生環境における汚染物質の生物学的利用能。米国科学アカデミー紀要96(7):3365-3371。
- ^ abc Naidu, R. (編). 2011.陸上環境における化学物質の生物学的利用能(第32巻). Elsevier.
- ^ Mackay, D. および Fraser, A., 2000. 残留性有機化学物質の生体内蓄積：メカニズムとモデル。環境汚染、110(3)、pp.375-391。