土壌汚染

土壌汚染、土壌汚染、または土地劣化の一環としての土地汚染は、人造の化学物質の存在または自然の土壌環境におけるその他の変化によって引き起こされます。通常、産業活動、農薬、または廃棄物の不適切な処分によって引き起こされます。関連する最も一般的な化学物質は、石油炭化水素、多環芳香族炭化水素（ナフタレンやベンゾ（a）ピレンなど）、溶剤、農薬、鉛、およびその他の重金属です。^{[1]汚染は、}工業化の程度および化学物質の強度と相関しています。土壌汚染に対する懸念は、主に、汚染された土壌との直接接触、汚染物質からの蒸気、または土壌内および土壌の下にある水供給の二次汚染による健康リスクに起因しています。^[2]汚染された土壌の地図作成とそれに伴う浄化作業は時間と費用のかかる作業であり、地質学、水文学、化学、コンピュータモデリング、環境汚染に関するGISの専門知識、および工業化学の歴史に対する理解が必要です。^[3]

北米と南西ヨーロッパでは、汚染された土地の広さは、これらの地域の多くの国がこの環境問題を特定し対処するための法的枠組みを持っていることから最もよく知られています。発展途上国は、一部の国が著しい工業化を遂げているにもかかわらず、規制がそれほど厳しくない傾向があります。

土壌汚染は、以下の原因によって引き起こされる可能性があります（これらを網羅したリストではありません）。

• マイクロプラスチック
• 石油流出
• 鉱業およびその他の重工業の活動
• アクティビティ中などに誤ってこぼしてしまう可能性があります。
• 地下貯蔵タンク（内容物を輸送する配管を含む）の腐食
• 酸性雨
• 集約農業
• 殺虫剤、除草剤、肥料などの農薬
• 石油化学製品
• 産業事故
• 道路の残骸
• 建設活動
• 外装用鉛塗料
• 汚染された表層水の土壌への排水
• 弾薬、化学兵器、その他の戦争物質
• 廃棄物処理
  • 石油と燃料の投棄
  • 核廃棄物
  • 産業廃棄物の土壌への直接排出
  • 汚水の排出
  • 埋め立てと不法投棄
  • 石炭灰
  • 電子廃棄物
  • 多量の有毒元素を含む岩石によって汚染されています。
  • 車の排気ガスによる鉛、タイヤの摩耗によるカドミウム、亜鉛による汚染。
  • 化石原料の焼却による大気汚染物質の強化による汚染。

最も一般的に関係する化学物質は、石油 炭化水素、溶剤、農薬、鉛、その他の重金属です。

他の形態の土壌劣化（浸食、圧縮など）につながる活動は、土壌修復がより面倒になるという点で、間接的に汚染の影響を悪化させる可能性があります。

住宅、商業、工業の暖房や鉱石精錬などの工業プロセスに使用された石炭灰の歴史的堆積は、1960 年頃以前に工業化された地域では一般的な汚染源でした。石炭は生成中に自然に鉛と亜鉛を濃縮し、その他の重金属も少量濃縮します。石炭が燃焼すると、これらの金属のほとんどが灰に濃縮されます (主な例外は水銀)。石炭灰とスラグには、米国でTCLP手順を使用して抽出可能な鉛が 5 mg/L 以上含まれると定義される「特性有害廃棄物」に該当するのに十分な鉛が含まれている場合があります。鉛に加えて、石炭灰には通常、さまざまな濃度の多環芳香族炭化水素（PAH、例：ベンゾ（a）アントラセン、ベンゾ（b）フルオランテン、ベンゾ（k）フルオランテン、ベンゾ（a）ピレン、インデノ（cd）ピレン、フェナントレン、アントラセンなど）が含まれています。これらのPAHはヒトに対する発がん性物質として知られており、土壌中の許容濃度は通常1 mg/kg程度です。石炭灰とスラグは、土壌中のオフホワイトの粒、灰色の不均質な土壌、または（石炭スラグの）泡立った小石大の小胞粒の存在によって認識できます。

業界ではバイオソリッドとして知られている処理済み下水汚泥は、 「肥料」として議論を呼んでいる。下水処理の副産物であるため、一般的に他の土壌よりも多くの微生物、農薬、重金属などの汚染物質が含まれている。^[4]

欧州連合では、都市廃水処理指令により、下水汚泥を土地に散布することが許可されている。その量は、2005 年には乾燥固形物で 185,000 トンに倍増すると予想されている。これは窒素とリン酸の含有量が高いため、農業に適する。1990/1991 年には、湿重量の 13% が土地の 0.13% に散布されたが、2005 年までに 15 倍に増加すると予想されている。 ^{[更新が必要]} 支持者^{[誰? ]は、}病原 微生物が水路に入り込まないように、また表土に重金属が蓄積しないように、これを制御する必要があると主張している。 ^[5]

農薬は害虫を殺すために使用される物質です。農薬は、化学物質、生物剤（ウイルスや細菌など）、抗菌剤、消毒剤、または害虫に対抗するために使用される装置である場合があります。害虫には、昆虫、植物病原体、雑草、軟体動物、鳥、哺乳類、魚、線虫（回虫）、微生物などがあり、人間と食物を奪い合ったり、財産を破壊したり、病気を広めたり媒介したり、迷惑をかけたりします。農薬の使用には利点がありますが、人間や他の生物に対する潜在的な毒性などの欠点もあります。^{[6] [7]}

除草剤は、特に歩道や線路の雑草を駆除するために使用されます。除草剤はオーキシンに似ており、ほとんどが土壌細菌によって生分解されます。しかし、トリニトロトルエンから派生した1つのグループ（2:4 Dおよび2:4:5 T）には不純物であるダイオキシンが含まれており、これは非常に有毒で、低濃度でも死を引き起こします。別の除草剤はパラコートです。これは非常に有毒ですが、土壌中で細菌の作用により急速に分解され、土壌動物を殺しません。^[8]

殺虫剤は、農作物に被害を与える害虫を農場から駆除するために使用されます。害虫は、立っている農作物だけでなく、貯蔵されている農作物にも被害を与え、熱帯地方では、総生産量の3分の1が食品貯蔵中に失われると推定されています。殺菌剤と同様に、19世紀に使用された最初の殺虫剤は、無機物（例：パリグリーンおよび他のヒ素化合物）でした。ニコチンも1690年から使用されています。^[9]

現在、合成殺虫剤には主に 2 つのグループがあります。

1.有機塩素系農薬には、 DDT、アルドリン、ディルドリン、BHCなどがある。これらは製造コストが安く、強力で残留性が高い。DDTは1930年代から大量に使用され、1970年にはピーク時の72,000トンが使用された。その後、環境への有害影響が認識されるにつれて使用量は減少した。DDTは世界中の魚や鳥に含まれており、南極の雪の中でも発見されている。水にはわずかに溶けるだけだが、血流には非常に溶けやすい。神経系や内分泌系に影響を及ぼし、鳥の卵殻のカルシウムが不足して割れやすくなる。1950年代にミサゴやハヤブサなどの猛禽類の数が激減したのはDDTが原因と考えられているが、現在は回復しつつある。 ^[10]食物連鎖を通じて濃度が上昇するだけでなく、DDTは透過性膜を介して侵入することが知られており、魚はエラからDDTを取り込む。水溶性が低いため水面に留まりやすく、そこで生息する生物が最も影響を受ける。人間の食物連鎖の一部を構成する魚からDDTが検出されたことは懸念を引き起こしたが、肝臓、腎臓、脳組織で検出された濃度は1 ppm未満、脂肪では10 ppmであり、害を及ぼす可能性のある濃度を下回っていた。しかし、DDTは食物連鎖におけるさらなる蓄積を阻止するために英国と米国で禁止された。米国の製造業者は、高価な代替化学物質を購入する余裕がなく、農薬の使用を規制する厳しい規制がない発展途上国にDDTを販売し続けた。^[11]

2.有機リン系殺虫剤、例えばパラチオン、メチルパラチオン、その他約40種の殺虫剤が国内で入手可能です。パラチオンは毒性が強く、メチルパラチオンはそれほど毒性が強くなく、マラチオンは毒性が低く、哺乳類の肝臓で急速に分解されるため、一般的に安全であると考えられています。このグループは、コリンエステラーゼが伝達物質アセチルコリンを分解するのを妨げ、正常な神経伝達を妨げ、制御不能な筋肉運動を引き起こすことによって作用します。^[12]

弾薬の廃棄や、生産の緊急性からくる弾薬製造時の不注意により、土壌は長期間にわたって汚染される可能性がある。多くの国の政府が戦争関連の資料の公開を制限しているため、この種の汚染に関する証拠はほとんど公表されていない。しかし、第二次世界大戦中に貯蔵されたマスタードガスは、いくつかの場所を最大50年間汚染しており^{[13] 、潜在的な}生物兵器としての炭疽菌の実験はグルイナード島全体を汚染した。^[14]

汚染された土壌は、土壌との直接接触や蒸発した土壌汚染物質の吸入を通じて人間の健康に直接影響を及ぼします。また、地上の汚染源から明らかに遠く離れた地域であっても、人間の消費に使われる地下水帯水層に土壌汚染物質が浸透することで、潜在的にさらに大きな脅威がもたらされます。有毒金属は、重金属を高濃度に含む土壌に生息する植物を通じて食物連鎖を通じて上昇することもあります。^{[15]これにより、}公害関連疾患の発症につながる傾向があります。

ほとんどの曝露は偶発的なものであり、曝露は以下を通じて起こる可能性がある。^[16]

• ほこりや土を直接摂取する
• 汚染された土壌で栽培された食品や野菜、または汚染物質に接触した食品を摂取する
• ほこりや土との皮膚接触
• 土壌からの蒸気
• 土壌や風の強い環境で作業中に粉塵を吸い込む

しかし、いくつかの研究では、曝露の90％は汚染された食品の摂取によるものだと推定されています。^[16]

土壌汚染への曝露による健康への影響は、汚染物質の種類、攻撃経路、曝露を受けた人々の脆弱性によって大きく異なります。研究者は、土壌中の農薬や重金属が炎症や体内時計の変化など、心臓血管の健康に悪影響を及ぼす可能性があると示唆しています。^[17]

クロム、鉛、その他の金属、石油、溶剤、多くの殺虫剤や除草剤の配合物への慢性的な暴露は、発がん性があり、先天性疾患を引き起こしたり、その他の慢性的な健康障害を引き起こしたりする可能性があります。農業活動による家畜の排泄物に関連する硝酸塩やアンモニアなどの自然発生物質の工業的または人為的な濃縮も、土壌や地下水の健康被害として特定されています。^[要出典]

十分な濃度のベンゼンに慢性的にさらされると、白血病の発生率が高くなることが知られています。水銀とシクロジエンは、腎臓障害やいくつかの不可逆的な疾患の発生率を高めることが知られています。PCB とシクロジエンは肝臓毒性に関連しています。有機リン酸塩と炭酸塩は、神経筋遮断につながる一連の反応を引き起こす可能性があります。多くの塩素系溶剤は、肝臓の変化、腎臓の変化、中枢神経系の抑制を引き起こします。上記の化学物質やその他の化学物質には、頭痛、吐き気、疲労、目の刺激、皮膚の発疹など、さらにさまざまな健康影響があります。十分な用量では、土壌汚染物質の多くは、土壌を介して汚染された地下水の汚染物質に直接接触、吸入、または摂取することで、死を引き起こす可能性があります。 ^{[引用が必要]}

スコットランド政府は、汚染された土地が人間の健康に及ぼすリスクを評価する方法の見直しを、産業医学研究所に委託しました。このプロジェクトの全体的な目的は、汚染された土地が人間の健康に重大な危害を及ぼす可能性 (SPOSH) があるかどうかを評価する際に、スコットランドの地方自治体にとって役立つガイダンスを作成することです。このプロジェクトの成果物は、特に関連性があり役立つと特定された既存の公開ガイダンスと方法論を参照しながら、健康リスク評価に関する高レベルのガイダンスを提供する短い文書になることが想定されています。このプロジェクトでは、人間の健康に対するリスクの許容度を決定するための政策ガイドラインがどのように策定されてきたかを調査し、法律とスコットランド法定ガイダンスで定義されている SPOSH の基準に沿って、許容できないリスクを構成するものを評価する方法を提案します。^{[引用が必要]}

土壌汚染物質が生態系に重大な悪影響を及ぼすことは予想通りである。^[18]汚染物質の濃度が低くても、多くの有害化学物質が存在すると、土壌の化学的性質が急激に変化することがある。これらの変化は、特定の土壌環境に生息する固有の微生物や節足動物の代謝の変化として現れる。その結果、主要な食物連鎖の一部が事実上根絶される可能性があり、捕食者や消費者種に大きな影響を及ぼす可能性がある。下等な生物に対する化学的な影響が小さい場合でも、食物連鎖のピラミッドの下位レベルは外来化学物質を摂取する可能性があり、通常、食物連鎖の消費段階が進むにつれて、化学物質の濃度は高くなる。これらの影響の多くは、鳥類の消費者にとって残留性DDT物質の濃度が高く、卵殻の弱化、ひなの死亡率の増加、種の絶滅につながるなど、今ではよく知られている。^[19]

特定の種類の土壌汚染がある農地では、影響が生じます。汚染物質は一般的に植物の代謝を変え、しばしば作物の収穫量を減少させます。これは土壌保全に二次的な影響を及ぼします。作物が枯渇すると、地球の土壌を浸食から守ることができなくなるからです。これらの化学汚染物質の中には半減期が長いものもあり、また、一次土壌汚染物質の崩壊によって派生化学物質が形成される場合もあります。^[20]

重金属やその他の土壌汚染物質は、土壌微生物の活動、種の構成、存在量に悪影響を及ぼし、それによって炭素と窒素の生化学的循環などの土壌機能を脅かす可能性があります。^[21]しかし、土壌汚染物質は時間の経過とともに生物学的利用能が低下する可能性があり、微生物と生態系は変化した条件に適応することができます。 pH、有機物含有量、質感などの土壌特性は非常に重要であり、汚染土壌中の汚染物質の移動性、生物学的利用能、毒性を変更します。^[22]同じ量の汚染物質がある土壌では有毒でも、別の土壌ではまったく無害である可能性があります。このため、土壌固有のリスク評価と対策の必要性が強調されています。

浄化または環境修復は、土壌化学物質の現地測定を活用し、土壌化学物質の移動^{[23]と運命を分析するための}コンピュータモデル（環境汚染におけるGIS ）を適用する環境科学者によって分析されます。油汚染土壌と堆積物の修復にはさまざまな技術が開発されています^[24]修復にはいくつかの主要な戦略があります。

• 土を掘り出し、人間や敏感な生態系が接触する可能性のある経路から離れた廃棄場に運びます。この技術は、毒素を含む湾の泥の浚渫にも適用されます。
• 汚染された場所の土壌の通気（大気汚染を引き起こすリスクを伴う）
• 熱を導入して地下温度を十分に高め、土壌から化学汚染物質を揮発させて蒸気抽出する熱処理修復。技術には、ISTD、電気抵抗加熱 (ERH)、ET-DSP などがあります。
• バイオレメディエーションは、特定の有機化学物質の微生物消化を伴います。バイオレメディエーションで使用される技術には、ランドファーミング、バイオスティミュレーション、市販の微生物による土壌生物のバイオオーグメンテーションなどがあります。
• アクティブな電気機械システムを使用して地下水または土壌蒸気を抽出し、その後抽出物から汚染物質を除去します。
• 土壌汚染物質の封じ込め（その場で覆ったり舗装したりするなど）。
• ファイトレメディエーション、つまり植物（柳など）を使用して重金属を抽出すること。
• マイコリメディエーション、つまり菌類を使って汚染物質を代謝し、重金属を蓄積する。
• 自己崩壊型空気マイクロバブルによる油汚染堆積物の修復^[25]
• 界面活性剤の浸出
• 湿った土壌から重金属イオンを抽出するための界面太陽蒸発^[26]

特定の汚染物質の濃度に関するさまざまな国家基準には、米国 EPA 地域 9 の予備的修復目標 (US PRG)、米国 EPA 地域 3 のリスクに基づく濃度 (US EPA RBC)、およびオーストラリア国立環境保護評議会の土壌および地下水の調査レベルに関するガイドラインが含まれます。

1970年代以降の中華人民共和国の急速かつ持続的な成長は、土壌汚染の増加という代償を国に強いてきた。生態環境省は、これが環境、食品の安全性、持続可能な農業に対する脅威であると考えている。科学的なサンプリングによると、中国の耕作地の1億5000万ムー（10万平方キロメートル）が汚染されており、汚染された水がさらに3250万ムー（21,670平方キロメートル）の灌漑に使用され、さらに200万ムー（1,300平方キロメートル）が固形廃棄物で覆われたり破壊されたりしている。合計で、その面積は中国の耕作可能な土地の10分の1を占め、ほとんどが経済的に発展した地域にある。推定1200万トンの穀物が毎年重金属で汚染されており、直接的な損失は200億元（25億7000万米ドル）となっている。^[27]最近の調査によると、農地土壌の19％が重金属や半金属で汚染されており、土壌中のこれらの重金属の割合は劇的に増加しています。^[28]

加盟国から受け取ったデータによると、欧州連合では、推定潜在的汚染地の数は250万以上^[29]、特定された汚染地は約34万2千である。都市廃棄物と産業廃棄物は土壌汚染に最も大きく寄与しており（38％）、次いで産業/商業部門（34％）となっている。鉱油と重金属は土壌汚染の約60％を占める主な汚染物質である。予算の面では、汚染地の管理には年間約60億ユーロ（€）かかると推定されている。^[29]

英国で一般的に使用されている一般的なガイドラインは、環境食糧農村省（DEFRA）と環境庁が発行する土壌ガイドライン値です。これらは、物質の最小許容レベルを示すスクリーニング値です。これを超えると、人間の健康に重大な危害を及ぼすリスクがあるという保証はありません。これらは、汚染土壌曝露評価モデル（CLEA UK）を使用して導き出されました。健康基準値、年齢、土地利用などの特定の入力パラメータがCLEA UKに入力され、確率的な出力が得られます。^[30]

汚染された土地の再開発に関する省庁間委員会（ICRCL）^{[31]によるガイドラインは、修復やさらなる評価の潜在的な必要性を判断するための規範文書として使用するために、} DEFRAによって正式に撤回されました。

2002年3月にDEFRAと環境庁（EA）が発表したCLEAモデルは、1990年環境保護法第IIA部で義務付けられている、汚染された土地による人間の健康へのリスクの適切な評価の枠組みを設定している。この枠組みの一環として、現在10種類の汚染物質について「介入値」として使用される一般的な土壌ガイドライン値（SGV）が導出されている。^[32]これらの値は修復目標としてではなく、それ以上の詳細な評価を検討すべき値として考慮されるべきである。オランダの基準を参照。

3つの異なる土地利用のために3セットのCLEA SGVが製造されました。

• 住宅（植物の吸収の有無にかかわらず）
• 割り当て
• 商業/工業

SGVは、以前のICRCL値に代わるものです。CLEA SGVは、慢性（長期）な健康リスクの評価に関係しており、建設中の地上作業員や、地下水、建物、植物、その他の生態系などの潜在的な受容体の保護には適用されません。汚染された土壌への直接的な暴露経路がないため、CLEA SGVは完全にハードスタンディングで覆われた敷地には直接適用されません。^[33]

現在までに、55 の汚染物質 SGV のうち最初の 10 が公表されており、ヒ素、カドミウム、クロム、鉛、無機水銀、ニッケル、セレン、エチルベンゼン、フェノール、トルエンについて公表されています。ベンゼン、ナフタレン、キシレンの SGV 草案は作成されていますが、公表は保留されています。これらの汚染物質のそれぞれについて、またベンゾ[a]ピレン、ベンゼン、ダイオキシン、フラン、ダイオキシン様 PCB、ナフタレン、塩化ビニル、1,1,2,2 テトラクロロエタン、1,1,1,2 テトラクロロエタン、1,1,1 トリクロロエタン、テトラクロロエテン、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、トリクロロエテン、キシレンについて、毒性データ (Tox) が公表されています。エチルベンゼン、フェノール、トルエンのSGVは土壌有機物（SOM）含有量（全有機炭素（TOC）含有量から計算可能）に依存します。初期スクリーニングとしては、1％SOMのSGVが適切であると考えられています。^[34]

2021年2月現在、カナダには合計2,500以上の汚染された場所があります。^{[35]悪名高い汚染場所の1つは、}オンタリオ州サドベリーのニッケル銅製錬所の近くにあります。製錬所周辺の重金属汚染を調査した研究によると、土壌中のニッケルと銅の濃度が高かったことが明らかになりました。製錬所の場所から1.1 kmの範囲内で、値はニッケル5,104 ppm 、銅2,892 ppmに達しました。土壌からは鉄、コバルト、銀などの他の金属も見つかりました。さらに、製錬所周辺のさまざまな植生を調べたところ、それらも影響を受けていることが明らかになりました。結果によると、植物には土壌汚染の結果としてニッケル、銅、アルミニウムが含まれていました。^[36]

2009年3月、パンジャブ州のウラン中毒問題が報道された。これは火力発電所のフライアッシュ池が原因であるとされ、パンジャブ州のファリドコットとバティンダ地区の子供たちに重度の先天性欠損症を引き起こしたとされている。報道では、ウラン濃度が最大安全限度の60倍以上であったと主張された。^{[37] [38]} 2012年にインド政府は、パンジャブ州マルワベルトの地下水に、国連の世界保健機関（WHO）が設定した痕跡限度を50％上回るウラン金属が含まれていることを確認した^[39]。様々なサンプリング地点から採取した1000以上のサンプルに基づく科学的研究では、当初主張されていたようにフライアッシュや火力発電所や産業にその発生源をたどることはできなかった。この研究ではまた、マルワ地区の地下水のウラン濃度はWHOの制限値の60倍ではなく、3か所でWHOの制限値を50％上回るだけであることも明らかになった。サンプル中に検出されたこの最高濃度は、フィンランドなど他の場所で現在人間の目的のために使用されている地下水に自然に検出された濃度よりも低かった。^[40]ウランの自然発生源またはその他の発生源を特定するための研究が進行中である。

• Panagos, Panos; Van Liedekerke, Marc; Yigini, Yusuf; Montanarella, Luca ( 2013 )。「ヨーロッパの汚染地域: ヨーロッパのネットワークを通じて収集されたデータに基づく現状のレビュー」。環境および公衆衛生ジャーナル。2013 : 1–11。doi : 10.1155/2013/ 158764。PMID 23843802  。

ウィキメディア・コモンズには、土壌汚染に関連するメディアがあります。

• ヨーロッパの土壌と水の管理に関するポータル。汚染された土地、土壌と水の管理など、土壌と水に関連するトピックについて、欧州委員会によって当初資金提供された独立した情報ゲートウェイです。
• 欧州土壌ポータル: 土壌汚染 EU レベルでは、汚染された場所 (局所汚染) と汚染された土地 (拡散汚染) の問題は、欧州土壌データセンター (ESDAC) によって検討されてきました。
• 中国の土壌汚染に関する記事
• 地下水中のヒ素 IAH オランダ支部とオランダ水文学協会による地下水中のヒ素に関する書籍