残留有機汚染物質

残留性有機汚染物質（POPs）は、化学的、生物学的、光分解的プロセスによる分解に耐性のある有機化合物です。 ^[1] POPsは有毒であり、世界中の人々の健康と環境に悪影響を及ぼします。^{[1] POPsは}風や水によって運ばれるため、ある国で生成されたほとんどのPOPsは、使用および放出された場所から遠く離れた人々や野生生物に影響を及ぼす可能性があります。

POPs が人間と環境の健康に及ぼす影響については、 2001 年に開催された 残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約において、国際社会によってその生産を排除するか厳しく制限する目的で議論されました。

POPsのほとんどは農薬や殺虫剤ですが、溶剤、医薬品、工業用化学物質であるものもあります。^[1]一部のPOPsは自然に発生しますが（火山など）、ほとんどは人工的に生成されます。^[2]ストックホルム条約で特定されている「ダーティ・ダズン」POPsには、アルドリン、クロルデン、ディルドリン、エンドリン、ヘプタクロル、HCB、マイレックス、トキサフェン、PCB、DDT、ダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフランが含まれます。ただし、それ以来、多くの新しいPOPsが追加されています（PFOSなど）。

POPsは典型的にはハロゲン化有機化合物（以下のリストを参照）であり、脂溶性が高い。このため、脂肪組織に蓄積する。^{[3] [4] [5] [6]}ハロゲン化化合物はまた、加水分解や光分解に対してC-Cl結合が反応しないことを反映して、大きな安定性を示す。有機化合物の安定性と親油性は、多くの場合、そのハロゲン含有量と相関関係にあるため、ポリハロゲン化有機化合物は特に懸念される。^[1]これらは、発生源から遠くまで移動することを可能にする長距離輸送と、これらの化合物を潜在的に危険なレベルまで再濃縮する生体蓄積という2つのプロセスを通じて環境に悪影響を及ぼします。^[7] POPsを構成する化合物は、PBT（残留性、生体蓄積性、毒性）またはTOMP（毒性有機微量汚染物質）としても分類されます。^[8]

POPsは、特定の環境温度下で気相となり、土壌、植物、水域から大気中に揮発し、空気中での分解反応に抵抗して、再沈着する前に長距離を移動します。^{[9]この結果、POPsは、使用または排出された場所から遠く離れた地域、具体的には、}南極や北極圏などPOPsが導入されたことのない環境に蓄積されます。^[10] POPsは、大気中で蒸気として存在するか、固体粒子（エアロゾル）の表面に結合します。長距離輸送の決定要因は、エアロゾルに吸着されるPOPの割合です。吸着された形では、気相とは対照的に、光酸化、すなわち直接的な光分解やOHラジカルまたはオゾンによる酸化から保護されます。^{[11] [12]}

POPsは水への溶解度が低いが、固体粒子に容易に捕捉され、有機液体（油、脂肪、液体燃料）に溶解する。POPsは安定性と分解速度の低さから、環境中では容易に分解されない。この長距離輸送能力のため、POPsが使用されたことのない地域でもPOPsによる環境汚染は広範囲に及び、POPsは分解しにくいため、規制が実施されてから何年もこれらの環境に残留することになる。^{[1] [13] [14]}

POPsの生体内蓄積は、通常、化合物の脂溶性が高く、長期間にわたって人間の組織を含む生体の脂肪組織に蓄積する能力に関連しています。 ^{[13] [15]}残留性化学物質は濃度が高く、排出が遅い傾向があります。食事による蓄積または生体内蓄積はPOPsのもう一つの特徴的な特性であり、POPsが食物連鎖の上位に移動すると、生物の特定の組織で処理および代謝されるため、濃度が高くなります。動物の消化管が摂取した化学物質を濃縮する自然な能力と、POPsの代謝が悪く疎水性であるため、そのような化合物は生体内蓄積の影響を受けやすくなります。^[16]したがって、POPsは環境中に残留するだけでなく、動物に摂取されると生体内蓄積し、環境中での濃度と毒性が高まります。^{[9] [17]}この濃度の上昇は生物濃縮と呼ばれ、食物連鎖の上位の生物ほどPOPsの蓄積量が多くなります。^[18]生物濃縮と長距離輸送は、POPsが南極のような遠隔地であってもクジラなどの生物に蓄積される理由です。^[19]

ストックホルム条約は、2001年5月22日に国連環境計画（UNEP）によって採択され、実施されました。UNEPは、POP規制は将来的に世界規模で取り組む必要があると決定しました。この協定の目的は、「残留性有機汚染物質から人間の健康と環境を保護すること」です。2024年現在、185か国と欧州連合がストックホルム条約を批准しています。^[20]条約とその参加者は、POPの潜在的な人体および環境毒性を認識しています。彼らは、POPが長距離輸送および生体蓄積および生物濃縮の可能性があることを認識しています。条約は、技術と科学の進歩により開発されたいくつかの化学物質がPOPとして分類できるかどうかを研究し、判断することを目指しています。2001年の最初の会議では、POPとして分類される化学物質の「ダーティダズン」と呼ばれる予備リストが作成されました。^[21] 2024年現在、米国はストックホルム条約に署名しているが、批准していない。条約を批准していない国は他にもいくつかあるが、世界のほとんどの国は条約を批准している。^[20]

1995年5月、UNEP管理理事会はPOPsを調査した。^[22]当初、条約は人体と環境に悪影響を及ぼす12種類のPOPsのみを認定し、これらの特に有害で毒性のある化合物を世界的に禁止し、締約国に環境へのPOPsの放出を排除または削減する措置を講じるよう求めていた。^{[2] [21] [23]}

1. アルドリンは、土壌でシロアリ、バッタ、ウエスタンコーンルートワームなどを殺すために使用される殺虫剤ですが、鳥、魚、人間を殺すことでも知られています。人間は主に乳製品や動物の肉を通じてアルドリンにさらされます。
2. クロルデンはシロアリ駆除やさまざまな農作物に使用される殺虫剤で、マガモ、コリンウズラ、ピンクエビなどさまざまな鳥類に致命的であることが知られています。クロルデンは土壌に残留する化学物質で、半減期は 1 年と報告されています。クロルデンは人間の免疫系に影響を及ぼすとされ、人体に対する発がん性の可能性がある物質として分類されています。クロルデンの大気汚染が、人間への主な曝露経路であると考えられています。
3. ディルドリンは、シロアリ、繊維害虫、昆虫媒介性疾患、農地土壌に生息する昆虫の駆除に使用される殺虫剤です。土壌や昆虫の中では、アルドリンは酸化され、急速にディルドリンに変換されます。ディルドリンの半減期は約 5 年です。ディルドリンは魚類やその他の水生動物、特にカエルに対して非常に有毒で、低濃度にさらされたカエルの胎児は脊椎変形を起こす可能性があります。ディルドリンはパーキンソン病や乳がんとの関連が指摘されており、免疫毒性、神経毒性、内分泌かく乱作用があると分類されています。ディルドリンの残留物は、空気、水、土壌、魚類、鳥類、哺乳類で発見されています。人間がディルドリンにさらされるのは主に食物によるものです。
4. エンドリンは農作物の葉に散布され、げっ歯類の駆除に使用される殺虫剤です。動物はエンドリンを代謝できるため、脂肪組織への蓄積は問題になりませんが、この化学物質は土壌中で最長 12 年という長い半減期があります。エンドリンは神経毒として水生動物や人間に非常に有毒です。人間は主に食物を介してエンドリンにさらされます。
5. ヘプタクロルは、主に土壌昆虫やシロアリ、綿害虫、バッタ、その他の農作物害虫、マラリア媒介蚊の駆除に使用される殺虫剤です。ヘプタクロルは、たとえ非常に低用量であっても、カナダガンやアメリカチョウゲンボウなど、いくつかの野鳥の個体数の減少と関連しています。実験室でのテストでは、高用量のヘプタクロルは致死的であり、低用量でも有害な行動変化や繁殖成功率の低下が見られ、人体に対する発がん性の可能性がある物質として分類されています。人体への曝露は主に食品によるものです。
6. ヘキサクロロベンゼン（HCB）は、食用作物の菌を殺すことができることから、1945年から1959年にかけて種子処理に初めて導入されました。HCB処理された種子穀物の摂取は、光過敏性皮膚病変、疝痛、衰弱、および致命的となる可能性のあるトルコポルフィリン症と呼ばれる代謝障害に関連しています。胎盤と母乳を通じて乳児にHCBを移行する母親は、乳児死亡を含む生殖成功が限られています。ヒトへの曝露は主に食物によるものです。
7. マイレックスは、アリやシロアリ駆除、またはプラスチック、ゴム、電気製品の難燃剤として使用される殺虫剤です。マイレックスは最も安定しており、残留性の高い殺虫剤の 1 つで、半減期は最長 10 年です。マイレックスは、いくつかの植物、魚、甲殻類に対して有毒であり、人間に対しては発がん性があると言われています。人間は、主に動物の肉、魚、野生の狩猟動物を通じてマイレックスにさらされます。
8. トキサフェンは、綿花、穀類、穀物、果物、ナッツ、野菜、および家畜のダニ駆除に使用される殺虫剤です。米国ではトキサフェンが広く使用されており、土壌での半減期が最大 12 年と化学的に持続するため、環境にトキサフェンが残留します。トキサフェンは魚に対して非常に有毒で、劇的な体重減少と卵の生存率の低下を引き起こします。ヒトへの曝露は主に食物によるものです。トキサフェンの直接曝露によるヒトの毒性は低いものの、この化合物はヒトに対する発がん性の可能性がある物質として分類されています。
9. ポリ塩化ビフェニル（PCB）は、熱交換液、電気変圧器、コンデンサー、塗料、ノーカーボン紙、プラスチックの添加剤として使用されます。残留性はハロゲン化の程度によって異なり、半減期は10年と推定されています。PCBは高用量で魚類に有毒であり、低用量では産卵障害に関連しています。人間は食品を介して曝露し、生殖障害や免疫抑制に関連しています。PCB曝露の即時的な影響には、爪や粘膜の色素沈着、まぶたの腫れ、疲労、吐き気、嘔吐などがあります。影響は世代を超えて続き、化学物質は母親の体内に最大7年間残留し、子供の発達遅延や行動障害を引き起こします。食品汚染は大規模なPCB曝露につながっています。
10. ジクロロジフェニルトリクロロエタン（DDT）は、おそらく最も悪名高いPOPです。第二次世界大戦中はマラリアやチフス対策として殺虫剤として広く使用されました。戦後、DDTは農業用殺虫剤として使用されました。1962年、アメリカの生物学者レイチェル・カーソンは『沈黙の春』を出版し、DDT散布が米国の環境と人間の健康に及ぼす影響について記述しました。DDTは世界中のほとんどの国で禁止または厳しく制限されているにもかかわらず、土壌に散布後10～15年間も残留するため、北極圏を含む世界中にDDT残留物が広範囲かつ持続的に存在しています。DDTは多くの生物に有毒であり、鳥類では卵殻が薄くなるため繁殖に悪影響を及ぼします。DDTは世界中の食品で検出されており、食品媒介DDTは依然として人間の最大の暴露源となっています。 DDT が人間に及ぼす短期的な急性影響は限られていますが、長期にわたる曝露は、がんや糖尿病のリスク増加、生殖能力の低下、神経疾患などの慢性的な健康影響と関連付けられています。
11. ダイオキシンは、不完全燃焼や農薬製造などの高温プロセスの意図しない副産物です。ダイオキシンは、通常、病院廃棄物、都市廃棄物、有害廃棄物の燃焼、自動車の排気ガス、泥炭、石炭、木材から排出されます。ダイオキシンは、免疫疾患や酵素障害、塩素座瘡など、人間にいくつかの悪影響を及ぼすことが報告されており、人体に対する発がん性の可能性がある物質として分類されています。ダイオキシンの影響に関する実験室研究では、先天異常や死産の増加、致死的な暴露がこれらの物質に関連していることがわかっています。食品、特に動物由来の食品は、人間がダイオキシンにさらされる主な原因です。ダイオキシンは、米国がベトナムに対する化学戦争で使用したエージェントオレンジに含まれており、ベトナム人とアメリカ人の民間人に何世代にもわたる壊滅的な影響を及ぼしました。
12. ポリ塩化ジベンゾフランは、廃棄物焼却後の不完全燃焼や自動車、農薬製造、ポリ塩化ビフェニル製造などの高温プロセスの副産物です。ダイオキシンと構造が類似しており、この 2 つの化合物は毒性効果を共有しています。フランは環境中に残留し、人体に対する発がん性物質の可能性がある物質として分類されています。フランへの人体への曝露は、主に食品、特に動物性食品が原因です。

2001年以降、このリストは拡大され、多環芳香族炭化水素（PAH）、臭素系難燃剤、その他の化合物が含まれるようになりました。2001年のストックホルム条約の最初のリストに追加されたPOPsは次のとおりです。^{[24] [21]}

• クロルデコンは合成塩素化有機化合物で、DDT やマイレックスと関連して、主に農業用殺虫剤として使用されています。クロルデコンは水生生物に有毒であり、人体に対する発がん性がある可能性がある物質として分類されています。多くの国がクロルデコンの販売と使用を禁止しているか、備蓄を破棄する予定です。
• α-ヘキサクロロシクロヘキサン(α-HCH) とβ-ヘキサクロロシクロヘキサン(β-HCH) は殺虫剤であり、リンダンの製造における副産物でもある。α-HCH と β-HCH は寒冷地域の水中に非常に残留する。α-HCH と β-HCH はパーキンソン病やアルツハイマー病と関連している。^{[引用が必要]}
• ヘキサブロモジフェニルエーテル（ヘキサBDE）とヘプタブロモジフェニルエーテル（ヘプタBDE）は、市販のオクタブロモジフェニルエーテル（オクタBDE）の主成分です。市販のオクタBDEは環境中で非常に残留性が高く、唯一の分解経路は脱臭素化とブロモジフェニルエーテルの生成であり、ブロモジフェニルエーテル自体が有毒である可能性があります。
• リンダン（γ-ヘキサクロロシクロヘキサン）は、種子、土壌、葉、樹木、木材の処理、および動物や人間の外部寄生虫（アタマジラミや疥癬）に対する広範囲の殺虫剤として使用される殺虫剤です。リンダンは急速に生物濃縮し、免疫毒性、神経毒性、発がん性があり、さまざまな実験動物で肝臓や腎臓の損傷、生殖や発達への悪影響に関連しています。リンダンの製造により、意図せずに他の2つのPOPs、α-HCHとβ-HCHが生成されます。^[25]
• ペンタクロロベンゼン(PeCB) は、農薬であり、意図しない副産物です。PeCB は、PCB 製品、染料キャリア、殺菌剤、難燃剤、化学中間体としても使用されています。この化合物は、人間に対して中程度の毒性がありますが、水生生物に対しては非常に有毒です。
• テトラブロモジフェニルエーテル(tetraBDE) とペンタブロモジフェニルエーテル (pentaBDE) は工業用化学物質であり、市販のペンタブロモジフェニルエーテル (pentaBDE) の主成分です。この 2 つの分子は、世界中のあらゆる地域で人体から検出されています。
• パーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS) および関連化合物は極めて持続性が高く、容易に生物濃縮します。
• エンドスルファンは、コーヒー、綿花、米、モロコシ、大豆などの作物の害虫、ツェツェバエ、牛の外部寄生虫を駆除するために使用される塩素系殺虫剤のグループです。木材防腐剤として使用されます。エンドスルファンの世界的な使用と製造は、2011年のストックホルム条約の下で禁止されましたが、禁止が発表された時点で多くの国が以前にこの化学物質を禁止または段階的に廃止していました。人間、水生生物、陸生生物に有毒で、先天性身体障害、知的障害、死亡に関連しています。エンドスルファンの健康への悪影響は、主に抗アンドロゲンとして作用する内分泌かく乱能力によるものです。
• ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD) は、主に建築業界の断熱材として使用される臭素系難燃剤です。HBCD は持続性、毒性、生態毒性があり、生体蓄積性と長距離移動性を備えています。

POPsへの曝露は、発達障害、慢性疾患、および死亡を引き起こす可能性があります。IARCによると、いくつかは発がん性物質であり、乳がんも含まれる可能性があります。[1] 多くのPOPsは、生殖系、中枢神経系、または免疫系内で内分泌をかく乱する可能性があります。[ 26 ]^人間や動物は、主に食事、^職業上、または子宮内での成長中にPOPsに曝露します。^[1] 偶発的または職業上の手段でPOPsに曝露していない人間の場合、曝露の90％以上は脂肪組織への生体内蓄積と食物連鎖を通じての生体内蓄積により動物性食品に起因します。一般に、POPの血清レベルは加齢とともに増加し、男性よりも女性の方が高くなる傾向があります。^[15]

研究では、POPsの低レベル曝露と様々な疾患との相関関係が調査されています。特定の場所におけるPOPsによる疾患リスクを評価するために、政府機関は汚染物質の生物学的利用能と用量反応関係を考慮したヒトの健康リスク評価を作成する場合があります。^[27]

POPsの大部分は、内分泌系の正常な機能を阻害することが知られています。胎児、新生児、子供の重要な発達期間中のPOPsへの低レベルの曝露は、生涯にわたって永続的な影響を及ぼす可能性があります。2002年の研究^[28]は、生物の生涯の重要な発達段階でのPOPsへの曝露による内分泌かく乱と健康上の合併症に関するデータをまとめています。この研究は、POPsへの慢性的な低レベルの曝露が、さまざまな種の生物の内分泌系と発達に健康上の影響を与えるかどうかという疑問に答えることを目的としていました。この研究では、重要な発達期間中のPOPsへの曝露は、生物の発達経路に永続的な変化を生み出す可能性があることがわかりました。重要でない発達期間中のPOPsへの曝露は、その後の人生で検出可能な疾患や健康上の合併症につながらない可能性があります。野生生物では、重要な発達期間とは、子宮内、卵子内、および生殖期間です。人間では、重要な発達期間とは、胎児の発達期間です。^[28]

2002年の同じ研究^{[28]では、POPsと}内分泌かく乱との関連を示す証拠があり、POPsの低用量曝露と生殖健康への影響も関連付けられています。この研究では、POPs曝露は、精子の質と量の低下、性比の変化、思春期の早期開始など、特に男性の生殖器系に悪影響を及ぼす可能性があると述べています。POPsに曝露した女性では、生殖組織の変化や妊娠の結果、子宮内膜症が報告されています。^[2]

2014年のギリシャの研究では、妊娠中の母親の体重増加、母親のPCB曝露レベルと新生児の PCB レベル、出生体重、在胎週数、頭囲との関係が調査された。出生体重と頭囲が低いほど、出生前発育中の POP レベルが高かったが、これは母親が妊娠中に過剰または不十分な体重増加をした場合のみであった。POP 曝露と在胎週数の間に相関関係は見られなかった。^[29] 2009年にインドの母親とその子孫を対象に実施された 2013年の症例対照研究では、2種類の有機塩素系殺虫剤（HCH、DDT、DDE ）への出生前曝露が胎児の成長を阻害し、出生体重、身長、頭囲、胸囲を減少させたことが示された。^{[30] [31]}

POPsの健康への影響の評価は、実験室環境では非常に困難です。たとえば、POPsの混合物に曝露された生物の場合、その影響は相加的であると想定されます。^[35] POPsの混合物は、原理的には相乗効果を生み出す可能性があります。相乗効果では、混合物中の他の化合物の存在によって各化合物の毒性が強化（または低下）されます。これらを合わせると、その影響はPOP化合物混合物の推定相加効果をはるかに超える可能性があります。^[7]

伝統的に、ヒトのPOPsへの曝露は主に食物を通じて起こると考えられてきましたが、特定のPOPsを特徴付ける屋内汚染パターンはこの概念に異議を唱えています。最近の屋内の塵埃と空気の研究では、屋内環境が吸入と摂取によるヒトの曝露の主な発生源であることが示唆されています。^[36]さらに、現代の傾向として生活の大部分を屋内で過ごすことを考えると、重大な屋内POP汚染はヒトのPOPs曝露の主な経路であるに違いありません。いくつかの研究では、屋内（空気と塵埃）のPOPレベルが屋外（空気と土壌）のPOP濃度を上回ることが示されています。^[35]

環境中のPOPsを最小限に抑えることを目的とした現在の研究では、光触媒酸化反応におけるそれらの挙動を調査しています。^{[46]ヒトと}水生環境 に最も多く存在するPOPsがこれらの実験の主な対象です。これらの反応では芳香族および脂肪族の分解生成物が特定されています。光化学的分解は光触媒分解と比較するとごくわずかです。^[2]海洋環境からPOPsを除去する方法として研究されているのは吸着です。これは、吸収可能な溶質が多孔質表面構造を持つ固体と接触したときに発生します。この技術は、エジプトのアスワン大学のモハメド・ナギーブ・ラシェドによって研究されました。^[47]現在の取り組みは、POPsの除去よりも、世界中でPOPsの使用と製造を禁止することに重点を置いています。^[15]

• 残留性有機汚染物質に関するオーフス議定書
• 国際環境法センター（CIEL）
• 国際POPs撲滅ネットワーク（IPEN）
• 沈黙の春
• 環境残留性医薬品汚染物質（EPPP）
• 残留性、生体蓄積性、毒性のある物質（PBT）
• 四エチル鉛
• トリクロカルバン
• トリクロサン

• 世界保健機関残留有機汚染物質：子どもの健康への影響
• Pops.int、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約
• 残留有機汚染物質（POPs）に関するリソース
• Monarpop.at、アルプス地方（ヨーロッパ）の POP モニタリング