土壌汚染

殺虫剤とは、害虫を殺すために使用される物質です。殺虫剤は、化学物質、生物剤（ウイルスや細菌など）、抗菌剤、消毒剤、またはあらゆる害虫に対して使用される装置である可能性があります。害虫には、有害な昆虫、植物病原体、雑草、軟体動物、鳥類、哺乳類、魚類、線虫（回虫）、および人間と食料をめぐって競合したり、財産を破壊したり、病気を拡散または媒介したり、迷惑を引き起こしたりする微生物が含まれます。殺虫剤の使用には利点がありますが^{[ 39 ] 、人間[ 40 ]や他の生物[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}に対する潜在的な毒性などの欠点もあります。

除草剤は、特に歩道^{[ 44 ]}や鉄道[ ^{45 ]の}雑草を駆除するために使用されますが、農作物においても、植物全体を破壊するため（例：グリホサート）または望ましくない植物の特定のクラスのみを破壊するため（例：2,4-D）に使用されます。いわゆるオーキシン除草剤はオーキシンに似ており、双子葉植物に選択的です。^{[ 46 ]}グリホサートは、主要な植物アミノ酸の合成に使用される酵素と競合する非選択性（広範囲スペクトル）全身性除草剤です。^{[ 47 ]}ほとんどの除草剤は土壌細菌によって生分解されます。^{[ 48 ]}しかし、トリニトロトルエン由来のグループ（2,4-Dおよび2,4,5-T）には、低濃度でも致死性があり非常に毒性の強い不純物ダイオキシンが含まれています。^{[ 49 ]}もう一つの一般的な除草剤はパラコートで、欧州連合では禁止されているが、米国やアジアの農業地域では依然として頻繁に使用されている。^{[ 50 ]}これは人間^{[ 51 ]}や他の動物^{[ 52 ]}に対して非常に毒性が強く、土壌中では速やかに分解されず、粘土格子に吸着されて保護される。^{[ 53 ]}グリホサートは土壌細菌によってAMPAに急速に変換されるが、その残留物は飲料水、農業、食品で検出され、生殖器系の健康に大きな影響を与える。^{[ 54 ]}グリホサートは、特に環境や人間の健康に対する懸念が高まっているにもかかわらず、収量と利益の増加をもたらす発展途上国において、対象作物以外のすべての植物を枯らすために遺伝子組み換え作物に使用されている。^{[ 55 ]}

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。昆虫は、立っている作物だけでなく貯蔵されている作物にも被害を与え、熱帯地域では、総生産量の3分の1が食料貯蔵中に失われると推定されています。^{[ 56 ]}殺菌剤と同様に、19世紀に最初に使用された殺虫剤は、パリグリーンやその他のヒ素化合物などの無機物でした。^{[ 57 ]}ニコチンも1690年から使用されています。 ^{[ 58 ]}ネオニコチノイド、つまりニコチンから誘導された合成殺虫剤は、最後の世代の殺虫剤です。これらは昆虫害虫に対して非常に選択的であるように指定されていますが、アセタミプリド、IMI、チアクロプリドは鳥類に有毒であり、チアクロプリドは魚類に有毒であり、いくつかのネオニコチノイドは直接接触または摂取によりミツバチに有害であることがわかりました。 ^{[ 59 ]}

現在、合成殺虫剤は主に3つのグループに分類される。

1.有機塩素化合物には、 DDT、アルドリン、ディルドリン、ベンゼンヘキサクロリド（BHC）などがあります。これらは製造コストが安く、強力で残留性がありますが、微生物^{[ 60 ]}から広範囲の植物や動物、人間^{[ 61 ]}まで、多くの有益な生物に有害な影響を及ぼします。そのため、多くの（すべてではない）国で禁止されています^{[ 62 ]} 。これは、多くの標的害虫に耐性が生じたためです^{[ 63 ]} 。DDTは1930年代から大規模に使用され、1970年には72,000トンが使用されました^{[ 64 ]。}その後、有害な環境影響が認識されるにつれて使用量は減少しました^{[ 65 ]}。DDTは世界中の魚や鳥から検出され^{[ 66 ]} 、南極の雪からも発見されました。^{[ 67 ]}水にはわずかにしか溶けませんが^{[ 68 ]}血流や脂肪には非常に溶けやすいです。神経系 [70] や内分泌系 [71] に影響を与え^、鳥の卵殻^{のカルシウム不足を引き起こし、}卵殻が割れやすくなります。^{[ 72 ]} 1950 年代にミサゴやハヤブサなどの猛禽類の個体数が減少した原因と考えられており、現在は回復傾向にあります。 ^{[ 73 ]}食物連鎖を通じて濃度が上昇するだけでなく、透過性膜を介して体内に入ることも知られており、魚はエラから摂取し、脂肪組織に蓄積します。^{[ 74 ]} DDTは水溶性が低く、空気と水の界面への親和性が高いため、 ^{[ 75 ]}水面にとどまりやすく、そこに生息する生物、特にマラリア対策の標的生物である蚊の幼虫が最も影響を受けます。^{[ 76 ]} DDTとその分解生成物で^あるDDE^は、人間の食物連鎖の一部を構成する魚から検出されたことは懸念を引き起こし、1970年には人間の肝臓、腎臓、脳組織で約13 ppmのレベルが検出されました^{[ 78 ]}。DDTが発展途上国から禁止されて以来、全体的に減少していますが、マラリア対策としてDDTが使用されているアジアとアフリカでは依然として高レベルです^{[ 79 ]} 。DDTは食物連鎖でのさらなる蓄積を阻止するために、2001年にストックホルム条約で禁止されました。しかし、世界保健機関は2006年に、一部の熱帯諸国で媒介性疾患の制御のためだけにDDTの再導入を許可しました^{[ 80 ]。}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、殺虫剤の使用を規制する厳格な規則がない発展途上国にDDTを売り続けました^{[ 81 ] 。}

2.パラチオン、メチルパラチオン、その他約40種類の有機リン系殺虫剤が国内で入手可能です。パラチオンは非常に毒性が強く、メチルパラチオンはそれほどではありませんが[ ^{82 ] 、}健康上の懸念から、米国ではほとんどの食用作物でメチルパラチオンの使用が中止されています^{[ 83 ]} 。マラチオンが人間の生殖能力に影響を与えるという証拠はありません。また、マラチオンが人間に癌を引き起こすという決定的な証拠もありませんが、農家や農薬散布者など、農薬に定期的に曝露される人々の間で、一部の癌の発生率が増加していることがいくつかの研究で判明しています^{[ 84 ]} 。このグループの殺虫剤は、アセチルコリンエステラーゼが神経伝達物質であるアセチルコリンを分解するのを阻害することで正常な神経伝達を妨げ、結果として筋肉が制御不能な動きを起こすことで作用します^{[ 85 ] 。}

3.ネオニコチノイド系殺虫剤（例：アセタミプリド、イミダクロプリド）は、最後の世代の殺虫剤であり、現在では主に作物保護に使用されています。^{[ 86 ]}これらは昆虫の中枢神経系に作用し、有機リン系殺虫剤や有機塩素系殺虫剤よりも昆虫に対する選択性が高いです。^{[ 87 ]}しかし、その殺生物作用は、害虫だけでなく、送粉昆虫^{[ 88 ]} 、捕食昆虫、寄生蜂[ ⁸⁹ ]などの有益な生物にも及びます。また、幼虫のミツバチに対して内分泌かく乱物質として作用することもあります。 ^{[ 90 ]}例えば、ミツバチ^のコロニーの劇的な減少^{[ 91 ]は}、ネオニコチノイド系殺虫剤の使用と関連しているか、少なくとも悪化している可能性があります。^{[ 92 ]}ニコチンと同様に、それらの分子ベースは土壌中で分解されるが、大規模な使用によりネオニコチノイドの環境残留物は著しく増加している。^{[ 93 ]}

弾薬の廃棄、および生産の緊急性から生じた弾薬製造における注意不足は、土壌を長期間汚染する可能性がある。 ^{[ 94 ]}この種の汚染に関する公表された証拠はほとんどないが、これは主に多くの国の政府が戦争努力に関連する資料の公表を制限しているためであり、特に進行中の紛争シナリオではそうである。^{[ 95 ]}しかし、第二次世界大戦中に保管されたマスタードガスは、一部の場所を最大50年間汚染しており^{[ 96 ]} 、潜在的な生物兵器としての炭疽菌の実験はグルイナール島全体を汚染し、48年間隔離されたままになっている。^{[ 97 ]}ベルギーとフランスの第一次世界大戦の旧戦線周辺には、放棄された処理場があり、今でもヒ素と鉛で汚染されている。^{[ 98 ]}

汚染された土壌は、土壌との直接接触^{[ 99 ]}や、蒸発した土壌汚染物質の吸入^{[ 100 ]}によって、人間の健康に直接影響を与えます。灌漑^{[ 101 ]}や直接的な人間の摂取^{[ 102 ]}に使用される地下水帯水層への土壌汚染物質の浸透は、より大きな脅威となる可能性があります。これは、地上の汚染源が明らかにない地域（長距離拡散土壌汚染）でも発生することがあります^{[ 103 ]} 。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介して食物連鎖を上昇することもあります^{[ 104 ]} 。これは、汚染関連疾患の発症につながる傾向があります。

土壌汚染への曝露のほとんどは偶発的なものであり、次のような経路で発生する可能性があります。^{[ 105 ]}

• 粉塵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こと
• ほこりや土が皮膚に接触した場合
• 土壌からの蒸気
• 土壌作業中や風の強い環境で作業中に粉塵を吸い込む

しかし、一部の研究では、人間の曝露の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る。^{[ 105 ]}

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、および曝露された人々の脆弱性によって大きく異なります。^{[ 106 ]}研究者らは、土壌中の農薬や重金属が、炎症や体内時計の変化など、心血管の健康に害を及ぼす可能性があると示唆しています。^{[ 107 ]}

クロム、鉛、その他の金属、石油、溶剤、および多くの農薬や除草剤製剤への慢性的な曝露は、発がん性（変異原性）があり、^{[ 108 ]}先天性障害、^{[ 109 ]}またはその他の慢性疾患を引き起こす可能性があります。^{[ 110 ]}農業活動からの家畜糞尿に関連する硝酸塩やアンモニア などの天然物質の工業的または人為的な濃度も、土壌や地下水の健康被害として特定されています。^{[ 111 ]}

ベンゼンに十分な濃度で慢性的に曝露すると、白血病の発生率が高くなることが知られています。^{[ 112 ]}水銀とシクロジエンは、腎臓障害や不可逆的な疾患の発生率が高くなることが知られています。 ^{[ 113 ] [ 114 ]} PCBとシクロジエンは肝毒性に関連しています。^{[ 115 ]}有機リン化合物は、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。^{[ 116 ]}多くの塩素化溶剤は、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。^{[ 117 ]}上記の化学物質や、農業で一般的に使用されているものを含むその他の化学物質には、頭痛、吐き気、疲労、眼の刺激、皮膚の発疹など、さらに幅広い健康影響があります。^{[ 118 ]}十分な量であれば、多くの土壌汚染物質は直接接触、吸入、または摂取による曝露によって死を引き起こす可能性がある。^{[ 119 ]}

重金属やその他の土壌汚染物質は、土壌微生物の活動、種構成、および存在量に悪影響を及ぼし、炭素や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。^{[ 132 ]}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可能性が低下することもあります（自然減衰）^{[ 133 ]} 、また、微生物や生態系は変化した条件に適応することができます。^{[ 134 ]} pH、有機物含有量、土壌構造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、生物学的利用可能性、および毒性を変化させます。^{[ 135] 同じ量の汚染物質でも、ある土壌では有毒であっても、別の土壌では全く無害である場合があります。[136 ]}この^{ため、土壌}固有のリスク評価^{[ 137 ]}と修復措置^{[ 138 ]}の必要性が強調されます。

1970年代以降の中華人民共和国の巨大かつ持続的な成長は、土壌汚染の増加という形で土地に代償を強いてきた。^{[ 156 ]}生態環境部は、これを環境、食料安全保障、持続可能な農業に対する脅威とみなしている。^{[ 157 ]}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、さらに3250万ムー（2万1670平方キロメートル）が汚染された水で灌漑され、さらに200万ムー（1300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。合計すると、この面積は中国の耕作可能地の10分の1を占め、そのほとんどは経済的に発展した地域にある。毎年推定1200万トンの穀物が重金属で汚染され、200億元（25億7000万米ドル）の直接的な損失が発生している。^{[ 158 ]}最近の調査によると、農地の19%が重金属やメタロイドで汚染されており、汚染率​​は依然として劇的に増加している。^{[ 159 ]}中国は中国土壌汚染防止管理法に基づき一連の土壌汚染修復システムを確立したが、修復基準が不完全で国民の参加が不十分なため、まだ改善の余地がある。^{[ 160 ]}

2012年に加盟国から受け取ったデータによると、欧州連合では推定される汚染の可能性のある場所の数は250万以上、特定された汚染の場所は約34万2千でした。^{[ 161 ]}土壌汚染に最も寄与したのは都市および産業廃棄物（38%）で、次いで産業/商業部門（34%）でした。鉱物油と重金属が主な汚染物質で、土壌汚染の約60%を占めていました。予算面では、汚染された場所の管理には年間約60億ユーロ（€）の費用がかかると推定されています。^{[ 161 ]} 2025年12月16日に発効したEUの土壌モニタリング法は、土壌を保護し、回復させ、持続可能な利用を保証します。^{[ 162 ]}

英国で一般的に使用されている一般的なガイダンスは、環境・食糧・農村地域省（DEFRA）と環境庁が発行する土壌ガイドライン値です。^{[ 163 ]}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害を及ぼすリスクに関して保証はありません。これらは、汚染地曝露評価モデル（CLEA UK）を使用して導出されています。^{[ 164 ]}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。^{[ 165 ]}

汚染地の再開発に関する省庁間委員会（ICRCL）^{[ 166 ]}によるガイダンスは、修復またはさらなる評価の必要性を判断するための規定文書として、 2002年にDEFRAによって正式に撤回されました。 ^{[ 167 ] [ 168 ]}

2002 年 3 月に DEFRA と環境庁 (EA) が発表し、2009 年 9 月に更新された CLEA モデルは、1990 年環境保護法第 IIA 部で要求されているように、汚染された土地から人体へのリスクを適切に評価するための枠組みを定めています。^{[ 169 ]}この枠組みの一部として、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)が導出されています。^{[ 170 ]}これらの値は修復目標としてではなく、さらに詳細な評価を検討すべき値として考慮されるべきです。^{[ 171 ]}

3つの異なる土地利用のために3つのCLEA SGVセットが作成されました^{[ 172 ]}。

• 住宅地（植物の取り込みあり・なし）
• 区画
• 商業/工業

SGVは、以前のICRCL値に取って代わることを意図していました。^{[ 167 ]} CLEA SGVは、人間の健康に対する慢性（長期）リスクの評価に関連するものであり、建設中の地盤作業員の保護、または地下水、建物、植物、その他の生態系などの他の潜在的な受容体には適用されません。CLEA SGVは、汚染された土壌への直接的な曝露経路がないため、完全に舗装された場所には直接適用されません。 ^{[ 173 ]}

現在までに、55 種類の汚染物質 SGV のうち 15 種類が公表されており、対象物質はヒ素、カドミウム、クロム、鉛、水銀、ニッケル、セレン、ベンゼン、エチルベンゼン、フェノール、キシレン、トルエン、ダイオキシン、フラン、およびダイオキシン様PCBです。 [ 172 ]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、ナフタレン、塩化ビニル^{、 1,1,2,2-テトラ}クロロエタンおよび 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、およびトリクロロエテンについても、毒性データ( Tox )が公表されています。^{[ 174 ]}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。^{[ 175 ]}初期スクリーニングとして、1% SOMのSGVが適切であると考えられます。^{[ 165 ]}

2025年7月現在、カナダ には合計24,000か所以上の汚染サイトがあり、そのうち19,000か所以上は、過去の調査、検査、浄化、または長期監視活動により、それ以上の措置は不要と判断された後に閉鎖されています。^{[ 176 ]}悪名高い汚染サイトの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。製錬所の近隣の重金属汚染を調査した研究では、土壌中に高濃度のニッケルと銅が見つかり、製錬所の場所から1.1 kmの範囲内で、ニッケルが5,104 ppm、銅が2,892 ppmという高い値が出ています。土壌中には、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た。^{[ 177 ]} 32種類の土壌汚染物質について土壌品質ガイドラインが公表されている。^{[ 178 ]} 

2009 年 3 月、パンジャブ州でのウラン中毒問題が報道の注目を集めた。火力発電所のフライアッシュ池が原因とされ、パンジャブ州のファリドコット地区とバティンダ地区の子供たちに深刻な先天異常を引き起こしたと報じられた。報道では、ウラン濃度が安全上限の 60 倍以上であると主張された。^{[ 179 ] [ 180 ]}パンジャブ州南西部で収集・分析された合計 140 サンプルのうち、76% は世界保健機関(WHO、30 μg.L−1) の化学毒性限界を超えるウラン濃度を示し、34% のサンプルは原子力規制委員会(AERB、60 μg.L−1)が定めた放射線毒性限界を超える濃度を示した。^{[ 181 ]}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。ある研究では、ウラン含有肥料の長期施用が土壌中のウラン濃度の上昇に寄与した可能性が示唆されているが^{[ 182 ]} 、より最近の研究では、モンスーンの影響下での水地球化学的プロセスの複雑な相互作用が、ウランの移動と許容閾値を超える地下水の汚染に決定的な役割を果たした可能性が示唆されている^{[ 183 ] ​​。}