環境毒性学

環境毒物学は、様々な化学的、生物学的、物理的因子が生物に及ぼす有害な影響を研究する学際的な科学分野です。^{[1] [2]}生態毒性学は、環境毒物学のサブ分野であり、集団レベルと生態系レベルでの毒物による有害な影響を研究します。

レイチェル・カーソンは、1962年に著書『沈黙の春』を出版し、無秩序な農薬使用の影響を扱ったことで、環境毒物学を毒物学内の独自の分野にしたことから、環境毒物学の母とみなされている。カーソンの著書は、ルシール・ファリアー・スティッケルによる農薬DDTの生態学的影響に関する一連の報告書に大きく基づいている。^[3]

生物はライフサイクルのどの段階でもさまざまな種類の毒物にさらされる可能性があり、その中には他の毒物よりも敏感なものもあります。毒性は、食物連鎖における生物の位置によっても異なります。生物が脂肪組織に毒物を蓄積すると、生体内蓄積が起こり、最終的には栄養カスケードと特定の毒物の生物濃縮が確立される可能性があります。生分解により、二酸化炭素と水が副産物として環境に放出されます。このプロセスは通常、環境毒物の影響を受けている地域で限定されています。

汚染物質、殺虫剤、農薬、肥料などの毒性物質などの化学的および生物学的因子の有害な影響は、種の多様性と個体数を減少させることで、生物とそのコミュニティに影響を及ぼす可能性があります。このような個体群動態の変化は、生産性と安定性を低下させることで、生態系に影響を与えます。

1970年代初頭から施行された法律は、環境毒物があらゆる種に及ぼす有害な影響を最小限に抑えることを目的としていたが、マッカーティ（2013 ^{[4] ）は、「現在の}水生毒性試験プロトコルの基礎となっている単純な概念モデルの実装における長年の限界」が、差し迫った環境毒物学の「暗黒時代」につながる可能性があると警告している。

環境を保護するために、国家環境政策法（NEPA）が制定されました。^[5] NEPAが明らかにした主な点は、「環境に重大な影響を与える主要な連邦措置を講じる前に、すべての政府機関が環境に適切な配慮を払うことを保証する」ことです。^[5]この法律は1970年に可決され、環境品質評議会（CEQ）も設立されました。^[6] CEQの重要性は、政策分野をさらに推進するのに役立ったことです。

CEQは、連邦水質汚染防止法、有害物質規制法、資源保全回収法（RCRAおよびSafe）を含む環境プログラムを作成した。^[7] CEQは、「スーパーファンド法とアスベスト規制法を除く現在の環境法のほとんど」の基礎を築く上で不可欠であった。^[6]

NEPAの初期の影響の一部は、裁判所の解釈に関係しています。裁判所は、NEPAをあらゆるプロジェクト、特に連邦プロジェクトによる直接的な環境影響だけでなく、連邦プロジェクトによる間接的な行動にも拡大解釈しました。^[6]

TSCA は毒性物質規制法としても知られ、人体や環境に有害となる可能性のある工業用化学物質を規制する連邦法です。^[8] TSCA は特に「商業的に使用される化学物質の製造、輸入、保管、使用、廃棄、分解」を対象としています。^[8] EPA は以下を許可しています。「1. 健康または環境リスクを判断するための化学物質の製造前テスト 2. 商業生産開始前の重大なリスクに関する化学物質の検討 3. 特定の化学物質の製造または廃棄の制限または禁止 4. 米国への化学物質の輸入および輸出管理 (米国への入出国前)」^[8]

大気浄化法は、1990 年の修正条項の署名によって促進されました。これらの修正条項は、酸、オゾン層の削減、空気の質と有毒汚染物質の改善を保護しました。^[9]大気浄化法は実際に改訂され、ジョージ HW ブッシュ大統領の支援を受けて署名されました。^[9] この法律がターゲットとする最大の脅威は、都市部の大気汚染、有毒な大気放出、成層圏オゾン、酸性雨などです。これらの特定の領域をターゲットにする以外に、この法律は「法律をより実行可能にするためのプログラムを許可し、法律の遵守を確実にするために執行を強化した」国家運営も確立しました。^[9]

前述のように、米国はポリ塩化ビフェニル（PCB）の使用を禁止したが、1979年のPCB禁止以前に製造された製品にはPCBが含まれている可能性がある。環境保護庁（EPA）は1979年4月19日にPCBの禁止を発表した。^[10] EPAによると、「PCBは米国で生産されなくなったが、現在使用されているPCBの大部分を今後管理下に置く」とEPA長官ダグラス・M・キャッスルは述べた。「これにより、有毒で非常に残留性の高い人工化学物質による大気、水、食料供給のさらなる汚染を防ぐことができる」[ ^10]

PCB は実験動物でテストされ、がんや先天性欠損症を引き起こしました。PCB は人間の肝臓や皮膚に特定の影響を及ぼす疑いがあります。また、がんを引き起こす疑いもあります。EPA は「1 億 5000 万ポンドの PCB が空気や水道を含む環境中に拡散しており、さらに 2 億 9000 万ポンドがこの国の埋立地にあると推定しています。」^[10]繰り返しますが、禁止されているにもかかわらず、大量の PCB がまだ環境中に循環しており、人間の皮膚や肝臓に影響を及ぼす可能性があります。

PCB を不適切に廃棄した個人や企業もいくつかありました。現在までに、EPA が廃棄方法について個人や企業に対して法的措置を取らなければならなかったケースは 4 件あります。企業が関与した 2 件のケースでは、不適切な廃棄に対して 28,600 ドルの罰金が科されました。「ノースカロライナ州の 210 マイルの道路沿いに PCB を不法に廃棄した」として 3 名に課された罰金がいくらだったかは不明です。^[10]

PCB は禁止されているが、使用されている例外もある。完全に禁止されている分野は、「EPA によって特に許可または免除されていない限り、PCB の製造、加工、商業的流通、および「非密閉」（環境に開放された）使用である。「完全に密閉された」（密閉されているため、PCB にさらされる可能性は低い）使用は、機器の耐用年数にわたって継続することが許可される。」^[10] PCB を含む電気機器に関しては、特定の管理条件下で許可されている。7 億 5000 万ポンドの PCB のうち、電気機器は 5 億 7800 万ポンドを占める。PCB の新規製造は禁止されている。^[10]

環境毒性の原因は数多くあり、食品、水、空気中に有毒物質が存在する原因となります。これらの原因には、有機および無機汚染物質、農薬、生物剤などがあり、いずれも生物に有害な影響を及ぼす可能性があります。汚染の点源、たとえば特定の工場からの排水などもありますが、車のタイヤのゴムのように、環境に拡散する多数の化学物質や重金属を含む非点源（拡散源）もあります。

PCBは、米国やカナダを含む多くの国で禁止されているにもかかわらず、今日でも私たちの環境に存在している有機汚染物質です。PCBは水生生態系に残留するため、多くの水生種に高濃度のこの化学物質が含まれています。例えば、バルト海の野生のサケ（Salmo salar）は、汚染がひどい環境に生息しているため、養殖サケよりもPCB濃度が著しく高いことが示されています。^[11]

PCB は、人間が作り出した「塩素化炭化水素として知られる有機化学物質」のグループに属します^[12] PCS の化学的および物理的特性によって塩素の量と位置が決まり、他の化学物質とは異なり、識別方法はありません。^[12]毒性の範囲は一定ではなく、PCB には特定の特性 (化学的安定性、不燃性) があるため、膨大な量の商業および産業慣行で使用されてきました。それらのいくつかには、「電気、熱伝達、油圧装置、塗料、プラスチック、ゴム製品の可塑剤、顔料、染料、カーボンレスコピー用紙」が含まれます。^[12]

カドミウム、水銀、鉛などの金属は生体内でほとんど役割を果たさないため、たとえ少量でも蓄積すると健康上の問題を引き起こす可能性があります。^[13]

例えば、人間は魚を食べるので、魚に含まれる微量金属を監視することが重要です。^[13]これらの微量金属は生分解性または分解能力がないため、食物連鎖を通じて上位に受け継がれることは長い間知られていました。 ^[13]このような蓄積は、人間の肝臓障害や心血管疾患につながる可能性があります。^[13]また、公衆衛生のためだけでなく、沿岸生態系の健全性を評価するためにも、魚を監視することが重要です。^[13]

例えば、高濃度のカドミウムに曝露された魚（ニジマスなど）は、低濃度のカドミウムに曝露された魚や曝露されていない魚よりも成長が遅いことが示されています。 ^[14]さらに、カドミウムはこれらの魚の生産性と交尾行動を変える可能性があります。

重金属は水生生物の遺伝子構成も変える可能性がある。カナダでは、鉱山活動によって汚染された湖のさまざまな重金属濃度勾配に沿って野生のイエローパーチの遺伝的多様性を調べた研究がある。研究者らは、金属汚染がイエローパーチの個体群の進化的反応にどのような影響を与えたかを明らかにしたかった。勾配に沿って、すべての遺伝子座の遺伝的多様性は肝臓のカドミウム汚染と負の相関関係にあった。 ^{[15]さらに、銅汚染と遺伝的多様性の間には負の相関関係が観察された。一部の水生種は重金属耐性を発達させている。ユスリカ科の双翅目の一種である}Chironomus ripariusは、高重金属濃度への反応として、水生環境におけるカドミウム毒性に耐性を持つように進化した。変化した生活史、増加したカドミウム排泄、およびカドミウム曝露下での持続的な成長は、C. ripariusが遺伝に基づく重金属耐性を示すことを示す証拠である。^[16]

さらに、中国でのケーススタディでは、太湖に生息するナマズ科の魚であるPelteobagrus fluvidracoとコイ科の魚であるCyprinus carpioの食用部位に含まれるCu（銅）、Cr（クロム）、Cd（カドミウム）、Pb（鉛）の濃度が調べられました。 ^[13]これらの金属は、農業や鉱業から生じる産業廃棄物などの発生源から積極的に放出され、沿岸生態系に入り、地元の魚、特に臓器に蓄積されていました。 [13]銅を過剰に摂取すると、人間では下痢や吐き気、魚では肝臓障害を引き起こす可能性があるため、これは特に憂慮すべきことです。[13] さらに、鉛を過剰に摂取すると、^人間を含む一部の脊椎動物の学習、行動、代謝、成長に障害を引き起こす可能性があります。^[13]これらの重金属の多くは2種の魚の肝臓、腎臓、鰓で発見されましたが、その濃度は幸運にも中国の食品衛生基準で定められた人間の消費の閾値を下回っていることがわかりました。^[13]全体として、この研究では、ここでの修復努力により、魚に蓄積された重金属の量が実際に減少したことが示されました。^[13]

一般的に言えば、魚類における金属の蓄積率は、金属、魚種、水生環境、季節、魚の臓器によって異なります。^[13]たとえば、金属は肉食性種に最も多く見られ、雑食性種がそれに続くことが一般的に知られています。^[13]この場合、おそらく一年の異なる時期の水の性質が異なるため、2つの魚種で冬よりも夏に多くの重金属が見つかりました。^[13]全体として、魚の肝臓と腎臓に含まれる金属の量は、体内に積極的に蓄積された量を表すのに対し、えらに含まれる金属の量は周囲の水から蓄積された量を表すことが比較的理解されています。^[13]このため、えらは金属汚染のより良い生物指標であると考えられています。^[13]

放射線は、物質から純粋なエネルギーの光線または波、あるいは高速粒子として放出されます。電磁放射線としても知られるエネルギーの光線または波には、太陽光、 X線、レーダー、電波が含まれます。粒子放射線には、アルファ粒子、ベータ粒子、中性子が含まれます。^[17]人間や動物が高レベルの放射線にさらされると、がん、先天性障害、または皮膚の火傷を発症する可能性があります。植物も大量の放射線にさらされると問題に直面します。 1986年のチェルノブイリ原発事故の後、核放射線が周囲の植物の生殖組織を損傷し、これらの植物が生殖能力を取り戻すまでに約3年かかりました。^{[18]放射線と環境への影響の研究は、}放射線生態学として知られています。

最もよく知られている、または一般的な種類の重金属には、亜鉛、ヒ素、銅、鉛、ニッケル、クロム、アルミニウム、カドミウムなどがあります。これらの種類はすべて、人間の健康や環境に一定のリスクをもたらします。

これらの金属の一定量は、例えば、非常に低濃度の場合には生体内の特定の生化学的および生理学的機能を維持する上で実際に重要な役割を果たすが、「特定の閾値濃度を超えると有害になる」。^[19]重金属は環境汚染の大きな部分を占めており、その毒性は「生態学的、進化学的、栄養学的、環境的理由から重要性が増している問題である」。^[19]

アルミニウム

アルミニウムは地殻で最も一般的な天然金属であり、岩石の風化や火山の噴火などのプロセスを通じて環境全体で自然に循環しています。^[20]これらの自然プロセスは、人間よりも多くのアルミニウムを淡水環境に放出しますが、人為的影響により、その値は米国環境保護庁と世界保健機関が推奨する量を超えています。^[20]アルミニウムは、塗料、紙、家庭用電化製品、包装、食品や水の加工、制汗剤やワクチン製造などのヘルスケア製品などの工業製品に一般的に使用されています。^[20]これらの工業用途からの流出により、金属が環境に流入します。^[20]

一般的に、アルミニウムへの過剰曝露は運動能力や認知能力に影響を及ぼします。^[20]哺乳類では、この金属は遺伝子発現、DNA修復、DNA結合に影響を及ぼすことが示されています。^[20]ある研究では、アルミニウムの影響としてマウスの神経変性や神経細胞死が示されました。^[20]別の研究では、アルミニウムがアルツハイマー病、パーキンソン病、自閉症などの神経系に関連する人間の病気に関連していることが示されています。^[20]

汚染物質への曝露は、魚などの海洋生物の組織にも変化をもたらす可能性があります。例えば、その蓄積は、モザンビークティラピアとしても知られるO. mossambicusなどの脳の大脳領域で神経変性を引き起こすことが示されています。 ^[20]アルミニウムはまた、魚の酸素供給に悪影響を与えると考えられているため、魚の運動能力を低下させます。^[20]最後に、この金属は覚醒やその他の環境刺激に対する反応を遅くし、全体的な異常な行動を引き起こし、アドレナリンやドーパミンなどの神経伝達物質に変化をもたらします。^[20]

ヒ素は最も重要な重金属の1つであり、生態学的問題や人間の健康問題を引き起こします。ヒ素は「半金属的性質を持ち、毒性と発がん性が顕著で、酸化物や硫化物、鉄、ナトリウム、カルシウム、銅などの塩の形で広く利用されています。」^[19]また、地球上で最も豊富な元素の1つであり、その特定の無機形態は生物（動物、植物、人間）と環境にとって非常に危険です。

ヒ素は、人間の体内で膀胱、皮膚、肺、肝臓にがんを引き起こす可能性があります。ヒ素にさらされる人間の主な原因の 1 つは汚染された水であり、これは世界 30 か国以上で問題となっています。

人間は「自然な方法、産業源、または意図しない源」によってヒ素に遭遇する傾向がある。^[19]水はヒ素系殺虫剤や天然のヒ素化学物質によって汚染される可能性がある。ヒ素が自殺未遂に使用され、急性中毒を引き起こすケースもある。ヒ素は「主に細胞のスルフィドリル基に作用し、細胞呼吸、細胞酵素、有糸分裂の機能不全を引き起こすため、原形質毒である。」^[19]

非常に有毒な金属である鉛は、世界中の多くの地域で「広範囲にわたる環境汚染と健康問題」を引き起こす可能性があり、実際に引き起こしていることが知られています。鉛の外観は明るい銀色の金属です。環境における鉛汚染源には、金属メッキや漁業、土壌廃棄物、工場の煙突、鉱石の精錬、バッター産業からの廃棄物、肥料、農薬などがあります。銅などの他の金属とは異なり、鉛は生理学的側面のみを果たし、生物学的機能はありません。米国では、「年間10万～20万トン以上の鉛が自動車の排気ガスから排出され」ており、一部は植物によって持ち込まれたり、水に流れ込んだり、土壌に固定されたりします。^[19]

人間は、採鉱や化石燃料の燃焼を通じて鉛と接触する。燃焼により、鉛とその化合物は空気、土壌、水中に放出される。鉛は人体にさまざまな影響を及ぼし、中枢神経系に影響を与える。鉛と接触した人は、急性または慢性の鉛中毒になる可能性がある。急性中毒を経験した人は、食欲不振、頭痛、高血圧、腹痛、腎機能障害、疲労、不眠、関節炎、幻覚、めまいなどの症状を呈する。」^[19]一方、慢性的な暴露は、「精神遅滞、先天性欠損、精神病、自閉症、アレルギー、失読症、体重減少、多動、麻痺、筋力低下、脳損傷、腎損傷、さらには死に至ることもある」などのより重篤な症状を引き起こす可能性がある。^[19]

光沢のある銀白色の水銀は、加熱すると無色無臭のガスに変化します。^[19]水銀は海洋環境に大きな影響を与え、水環境への影響については多くの研究が行われています。水銀汚染の最大の原因は「農業、都市下水排出、鉱業、焼却、産業廃水排出」などであり、いずれも水と比較的関連があります。^[19]

水銀は3つの異なる形態で存在し、3つとも異なるレベルの生物学的利用能と毒性を持っています。3つの形態には、有機化合物、金属元素、無機塩が含まれます。前述のように、これらは海、川、湖などの水資源に存在します。^[19]研究では、水銀はメチル水銀（MeHg）に変化し、環境に浸透することが示されています。^[21]その後、プランクトンは金属を体内に取り込み、他の海洋生物に食べられます。^[21]このサイクルは食物連鎖の上位に続きます。^[21]このプロセスは生物濃縮と呼ばれ、「水生生物に重大な障害を引き起こします。」^[19]

水銀は海洋生物に害を及ぼすだけでなく、人間の神経系にも非常に有害です。水銀への曝露レベルが高いと、多くの脳機能に変化が生じる可能性があります。水銀は「内気さ、震え、記憶障害、神経過敏、視覚や聴覚の変化につながる可能性があります。」^[19]さらに、水銀を吸い込むと、人間の感覚や精神機能にも機能障害が生じ、運動能力、認知、視覚に障害が生じる可能性があります。^[21]

これらの懸念すべき副作用のため、金採掘による環境とそこに住む人々の水銀濃度を評価する調査がコロンビアの太平洋岸で行われました。^[21]研究者らは、キブドとパイマドの2つのコミュニティに住む人々の毛髪中の水銀濃度の中央値がそれぞれ1.26 g/gと0.67 g/gであることを発見しました。 ^[21]コロンビアの他の地域の住民も同様のレベルであることがわかっています。^[21]これらのレベルは、米国環境保護庁（EPA）が推奨する閾値を超えています。^[21]さらに、彼らは近くのアトラト川に生息する魚の水銀濃度を測定しました。^[21]この濃度は人間の健康や摂取に対するリスク要因が低いと判断されましたが、濃度（0.5 g/g）は世界保健機関（WHO）の推奨閾値を超えていました。^[21]${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \mu }$

また、川周辺の全地点の約44%が中程度の汚染レベルにあることが判明し、環境への水銀の浸出を抑制するためにさらなる介入プログラムを実施する必要があることが強調されました。^[21]チョコ地域は人間だけでなくあらゆる種類の生物にとって生物多様性のホットスポットであるため、これは特に大きな懸念事項でした。^[21]最終的に、空気中の水銀濃度が最も高かったのはダウンタウンの金鉱店であることが判明し、このような先住民コミュニティでの金採掘のコストと、その拡散を防ぐためのより良いプログラムの必要性がさらに強調されました。^[21]

ATSDRランキングによると、カドミウムは7番目に毒性の強い重金属です。カドミウムは、人間（職場）や動物の環境にさらされると、その人間や動物の生涯を通じて体内に蓄積されるという点で興味深いものです。^[19]カドミウムは第一次世界大戦ではスズの代替品として、また当時は塗料業界で顔料として使われていましたが、現在では充電式バッテリー、タバコの煙、一部の合金製造に主に使用されています。

毒性物質疾病登録局によると、「米国では毎年50万人以上の労働者が有毒なカドミウムにさらされている」とのこと。また、カドミウムへの曝露が最も高いのは中国と日本であるとも言われている。^[19]

カドミウムが腎臓と骨に与える影響は甚大です。カドミウムは骨の石灰化を引き起こします。これは「骨の基質にミネラルを沈着させるプロセス」です。^[22]これは腎機能障害や骨の損傷によって起こる可能性があります。

7番目に豊富な元素であるクロムは、石油や石炭を燃やすと自然に発生し、下水や肥料を通じて環境に放出されます。クロムの使用は、「冶金、電気メッキ、塗料や顔料の製造、なめし、木材保存、化学製品、パルプや紙の製造などの産業」で見られます。^[19]クロムの毒性は、「トウモロコシ、小麦、大麦、カリフラワー、柑橘類、野菜などのさまざまな植物の生物学的プロセスに影響を与えます。クロムの毒性は、植物にクロロシスや壊死を引き起こします。」^[19]

農薬は環境毒性の主な原因です。これらの化学的に合成された薬剤は、投与後も長期間にわたって環境に残留することが知られています。農薬の生分解性が低いため、さまざまな生物に化学物質が蓄積し、食物連鎖内で生物濃縮が起こる可能性があります。農薬は、標的とする害虫によって分類できます。殺虫剤は、さまざまな果物や作物を襲う農業害虫を駆除するために使用されます。除草剤は、作物の生産を減らす雑草やその他の不要な植物などのハーブ害虫を標的とします。^{[引用が必要]}

農薬は一般的に、さまざまな爬虫類や両生類の生殖系や内分泌系に悪影響を及ぼすことが示されており、世界中でこれらの種の個体数が減少している主な要因の 1 つであると慎重に考えられています。^[23]これらの農薬は、免疫系、神経系、行動系に悪影響を及ぼし、出生率の低下、ホルモンレベルの異常、子孫の適応度の低下を引き起こします。^[23]両生類の減少が特に少ないのは、農業用農薬の放出が繁殖期のフェロモンの分泌と同時に行われるためだと考えられています。^[23]たとえば、農薬の量が多いほど、ヒキガエルの障害の数が多くなることが実証されています。^[23]

例えば、クロロアセトアニリド系の除草剤は、世界中で農業用の雑草やイネの防除に使用されています。^[24]これらは主にトウモロコシ、米、大豆、ヒマワリ、綿などの作物に使用されており、長期間にわたって環境中に留まります。^[24]そのため、土壌浸食、浸出、表面流出により、土壌、地下水、表層水に存在する可能性があります。^[24]これらが環境中に留まる時間は、土壌の種類や、温度や湿度などの気候条件によって異なります。^[24]クロロアセトアニリド系除草剤には、アセトクロル、アラクロルなどがあります。^[24]これらはすべて、米国EPAによってB2、L2、Cクラスの発がん性物質としてリストされています。^[24]

アトラジンと呼ばれる別の除草剤は、欧州連合が2005年にその使用を禁止したにもかかわらず、世界中で今でも広く使用されています。[ ^25]驚くべきことに、その使用は2016年の米国ではまだ一般的であり、オーストラリアではしばらくの間使用されていました。[25]アトラジンは水に溶けるため、地表や地面の土壌や水を汚染する可能性があるという懸念が高まっています。^[25]アトラジンが野生生物に与える影響を判断するために、さまざまな研究が行われています。^[23]

例えば、研究ではアトラジンが水生生物の成長を阻害し、免疫系や生殖系を抑制または損傷することが示されている。^[25]また、魚類だけでなく、人間などの哺乳類のがんとも関連している。^[25]さらに、アトラジンはアロマターゼを誘導することが知られており、魚類や両生類の体は、本来生成すべきでないときにもエストロゲンを生成する。^[23]この除草剤はまた、親から子孫に受け継がれ、甲状腺の恒常性の妨げとなる遺伝子発現の変化を引き起こす。^[23]例えば、オスのアフリカツメガエルを対象に行われた研究では、アトラジンにさらされると精巣が小さくなり、テストステロン値が低下することが示された。^[23]キタヒョウガエルとブランチャードコオロギガエルを対象とした別の研究では、アトラジンが変態の成功率を低下させることが判明した。変態とは、オタマジャクシの初期段階から成体のカエルに変わる過程である。^[23]変態は甲状腺からのホルモンによって制御されており、アトラジンは甲状腺に悪影響を及ぼすことが知られているため、これは理にかなっています。^[23]

さらに、チェコ共和国に生息するキーストーン種である淡水ザリガニCherax destructorに対するアトラジンの影響を調査する研究が行われた。 ^[25]彼らは、これらの甲殻類の肝臓と膵臓の両方の役割を果たす体の一部である肝膵臓が、曝露後に損傷を受けたことを発見した。^[25]また、乳酸とアンモニアの蓄積も起こり、肝不全、組織低酸素症、乳酸アシドーシス、筋肉疲労、疼痛を引き起こした。 [ ^25]鰓にも損傷や劣化が見られたが、2週間後には治癒した。^[25]鰓の損傷は二枚貝のDiplodon expansusでも確認された。^[25]

ジクロロジフェニルトリクロロエタン(DDT) は、人間と野生動物の両方に悪影響を与えるため禁止されている有機塩素系殺虫剤です。DDT の殺虫特性は 1939 年に初めて発見されました。この発見に続いて、DDT はジャガイモの甲虫、コドリンガ、トウモロコシの穂虫などの農業害虫を駆除するために農家によって広く使用されました。1962 年、レイチェル カーソンは著書「沈黙の春」で、DDT の広範囲かつ無制限な使用の有害な影響について詳細に述べています。環境に放出された大量の DDT とその代謝産物であるジクロロジフェニルジクロロエチレン(DDE) は、動物と人間の両方に有毒でした。^{[引用が必要]}

DDT は容易に生分解されないため、土壌や堆積物の流出物に蓄積します。水系が汚染され、魚や貝などの海洋生物の組織に DDT が蓄積します。さらに、魚を食べた動物も化学物質を摂取すると、この影響は増幅され、食物連鎖内での生物濃縮が実証されます。生物濃縮のプロセスは、DDT と DDE が組織に蓄積して卵殻の薄化を引き起こすため、さまざまな鳥類に悪影響を及ぼします。その結果、ヨーロッパと北米で鳥の個体数が急速に減少しています。^{[引用が必要]}

DDT に汚染された動物や植物を摂取した人間は、健康に悪影響を及ぼします。さまざまな研究により、DDT は人間の肝臓、神経系、生殖系に有害な影響を及ぼすことがわかっています。

1972年までに、米国環境保護庁（EPA）は米国でのDDTの使用を禁止した。北米ではこの殺虫剤が規制されているにもかかわらず、世界の特定の地域では依然として使用されている。中国の揚子江の支流ではこの化学物質の痕跡が顕著な量で発見されており、この地域ではこの殺虫剤が依然として使用されていることを示唆している。

DDT は 1972 年に禁止されましたが、一部の殺虫剤 (およびその他の化学物質) は環境に残留しました。この残留毒性物質により、ハヤブサは絶滅寸前になりました。高濃度の DDT が「鳥の卵、脂肪、組織」など多くの場所で検出されました。^[26]政府は、汚染された地域で繁殖できるよう保護団体と協力しました。最終的に、1999 年にハヤブサは米国の絶滅危惧種リストから除外されました。^[26]

フッ化スルフリルは、環境に放出されるとフッ化物と硫酸塩に分解される殺虫剤です。フッ化物は水生生物に悪影響を与えることが知られています。フッ化物濃度の上昇は、コイ( Cyprinus carpio ) の摂食効率と成長を阻害することが証明されています。フッ化物にさらされると、これらの魚のイオンバランス、総タンパク質および脂質レベルが変化し、体組成が変化し、さまざまな生化学的プロセスが阻害されます。

パーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物は、PFAS として知られ、約 15,000 種類の化学物質のグループです。これらの化学物質の共通構造は、官能基と、完全にまたは部分的にフッ素化された長い炭素尾部で構成されています。最初の PFAS 化学物質であるポリテトラフルオロエチレン( PTFE ) は、1938 年にデュポン社の研究者Roy J. Plunkettが冷媒の製造中に偶然合成しました。この化学物質は、水、油、極端な温度に対する耐性など、ユニークで有用な特性があることがわかりました。1945 年にデュポン社は、 PFOAなどの他の PFAS 化学物質とともに、現在では一般に知られているテフロンという名称でこの化学物質の特許を取得しました。アメリカの多国籍コングロマリット3M は、1947 年にテフロンの大量生産を開始しました。その後、1960 年代に、アメリカ海軍と 3M は、PFAS 化学物質を使用した新しいタイプの消火泡「水性フィルム形成泡」またはAFFF を開発しました。これはその後、世界中に出荷され、空港、軍事施設、消防訓練センターで使用されました。この化学物質は現在、マニキュア、化粧品、シャンプー、石鹸、歯磨き粉、生理用品、衣類、コンタクトレンズ、トイレットペーパーなど、多くの家庭用品に使用されています。この化学物質は、水圧破砕、人工芝、潤滑剤 (機械、工業、自転車)、食品包装、雑誌、殺虫剤、冷媒、さらには外科的に埋め込まれた医療機器にも使用されています。

これらの化学物質は、極めて安定しており、環境中で自然に分解されにくいことから、「永遠の化学物質」というニックネームが付けられています。また、PFAS 化学物質の多くは半減期が数年で、人や動物に蓄積します。また、PFAS は「生物濃縮」するため、食物連鎖の上位の動物は血液中の化学物質の濃度が高くなる傾向があります。PFAS は、検査されたほぼすべての人間の血液サンプルで検出されており、ある研究では、アメリカ人の 97% の血液中に PFAS が含まれていることがわかりました。^[27] PFAS 化学物質は、高コレステロール、^[28]腎臓および甲状腺機能の変化、^[29]潰瘍性大腸炎、^[30]免疫抑制、^[31]ワクチンの効果の低下、^[32]低出生体重、^[33]生殖障害、^[34 ]腎臓がん、精巣がん、肝臓がんなどのがんと関連しています。^[35]しかし、これらの化学物質の健康への影響の全体像はまだ解明されていません。

PFAS 化学物質は今や環境中に遍在しており、最近の研究では調査したすべての雨水に PFAS 化学物質が含まれていることがわかった。^[36]デュポン社と 3M 社は、これらの化学物質の潜在的な有害作用について社内で研究を行っており、数十年前から癌や低出生体重を引き起こす可能性があることを知っていました。^[37]しかし、この研究は公表されず、両社は有害な化学物質で大きな利益を上げ続けました。2000 年に 3M 社は、PFOA と PFOS (技術的には「長鎖」化学物質として知られています) の生産を自主的に中止し、2002 年までに製品への使用を停止すると発表しました。同社はこれらの化学物質を新しい「短鎖」PFAS 配合物に置き換えましたが、科学者はこれらの代替品が同様に有害である可能性があることを発見しました。

これらの化学物質がもたらす害を知りながら使用し続けた企業や政府に対して、世界中で訴訟が起こされています。これらの化学物質の規制に関する話し合いは、現在世界中で行われています。これらの「永遠の化学物質」の修復は、汚染された土壌を埋め立てるか、非常に高温で加熱することによって、世界中のホットスポットで試みられてきました。しかし、これらはどちらも非常に高価であり、新しい、より安価な修復ツールが切実に必要とされています。

有機リン系化学物質

有機リン系農薬（OP）はリンのエステル誘導体です。^[38]これらの物質は農薬、除草剤、殺虫剤に含まれており、日光、空気、土壌があれば自然環境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きました。^[38]しかし、研究ではこれらの農薬が植物の光合成と成長に悪影響を与えることが示されています。 [ ^{38 ]}これらの物質は流出によって土壌に入り込み、土壌の肥沃度の低下も引き起こします。 [38]さらに、水生生物の不規則な泳ぎ、呼吸ストレス、行動の変化、変態の遅延を引き起こすことも知られています。^[38]

具体的な事例研究では、バングラデシュ北西部の農業で使用されているクロルピリホス、ダイアジノン、フェニトロチオン、キナルホスなどの有機リン系殺虫剤が、水生昆虫や甲殻類の表層水や土壌に高い、または急性の生態学的リスクをもたらすことが判明しました。^[39]より具体的には、ミジンコに対する生態学的リスクが他の海洋生物と比較して高いことが示されました。^[39]このような高濃度の殺虫剤が発見されたのは、地元の農家が推奨量を超える量の殺虫剤を使用しているためである可能性があります。 ^[39]これは、農業が同国最大の経済活動であるためである可能性があります。^[39]同国の人口増加に伴い、より多くの食糧の必要性が増すばかりで、それによって農家への圧力がさらに高まります。^[39]

シアノバクテリア、または藍藻は光合成細菌です。多くの種類の水で生育します。その急速な成長（「ブルーム」）は、高水温と富栄養化（これらの藻類の過度の成長を誘発する陸地からの流出によるミネラルや栄養素の濃縮の結果）に関連しています。多くのシアノバクテリア属は、いくつかの毒素を生成します。^{[40] [41]}シアノトキシンは皮膚毒性、神経毒性、および肝毒性がありますが、その暴露に関連する死亡はまれです。^[40]シアノトキシンとその非毒性成分はアレルギー反応を引き起こす可能性がありますが、これは十分に理解されていません。^{[42] : 589}毒性が知られているにもかかわらず、これらの毒素の作用機序が複雑なため、暴露の特定のバイオマーカーの開発は困難でした。^[43]

飲料水中のこの毒素の発生は、いくつかの要因に依存します。1つは、未処理の原水における飲料水のレベルであり、2つ目は、飲料水が実際に生産されるときに水からこれらの毒素を除去する効果に依存します。^[44] 飲料水中のこれらの毒素の有無に関するデータがないため、完成した水に存在する量を実際に監視することは非常に困難です。これは、米国には飲料水処理プラントでこの毒素の存在を実際に監視する州または連邦プログラムがないためです。^[44]

これら 2 つの毒素の影響に関するデータは限られているが、入手可能なデータから、毒素が肝臓と腎臓を攻撃することが示唆されている。オーストラリアのパーム島では、シリンドロスペルモプシンを生成するシアノバクテリアであるC. raciborskii を含む水を飲んだために、肝腸炎のような流行が 1979 年に発生した。 ^[44]ほとんどの場合 (典型的には子供が関与)、病院に搬送する必要がある。入院の結果、嘔吐、腎臓損傷 (水分、タンパク質、電解質の喪失による)、発熱、血便、頭痛などの症状が現れる。^[44]

• アメリカ毒性学会(ACT)
• 環境毒性学化学協会(SETAC)
• 毒性学会(SOT)

• 環境保健の視点
• 環境毒性学
• 環境毒性学および薬理学
• 環境科学と健康ジャーナル
• 毒性学と環境衛生ジャーナル
• 毒物学および環境化学

• 生態毒性学
• 環境化学
• 環境科学
• マンガン
• パラコート
• トルエン
• 毒物学
• 許容できないレベル（2013年のドキュメンタリー映画）

• ウィキメディア・コモンズの環境毒性学に関連するメディア
• 環境毒性学の簡単な歴史