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FS研究会プレゼンテーション
広島大学
大学院工学研究院
尾崎則篤
汚染物質の下流域底質への
蓄積を評価する
 問題意識：汚染物質の蓄積が生態系の利
用可能性を狭める？
 蓄積のメカニズムをさぐる
 それはどの程度のリスクなのか
研究
 汚染物質を微生物試験で測定し、その蓄
積を定量化する
 広島湾の表層底質を対象として海洋性の細
菌に対する毒性試験を実施(いわゆる
Microtox毒性試験)、そこから毒性量をあらわ
す
 その毒性の由来をさぐるために、大気の粉塵
の毒性と比較
 特徴を知るために、PAHsをマーカーとする。
太田川
広島市街
広島湾
PAHsの環境動態=
こげのもつ変異原性の動態に
関する研究
20
(B
P)a
D
ha(
A)
(B
ihg
A)
nI
1(d
)32
(%)
30
(B
+b
F)k
(B
P)e
広島市街
D
ha(
A)
(B
ihg
A) I
dn
21(
P)3
(B
+b
F)k
(B
P)e
(B
P)a
a(B
A)
rhC
太田川 , Nov. 2003
Dry deposition
ryP
(B
+b
F)k
(B
P)e
(B
P)a
D
ha(
A)
(B
ihg
A)
dnI
21(
P)3
a(B
A)
rhC
Fine particle , Nov. 2003
a(B
A)
rhC
10
0
Wet deposition
10
0
Sea sediment ,St. 4
10
0
B
+b(
F)k
(B
P)e
(B
P)a
a(D
A)h
(B
ihg
A) I
dn
21(
P)3
Tyre
(B
A)a
rhC
B
+b(
F)k
(B
P)e
(B
P)a
a(D
A)h
(B
ihg
A) I
dn
21(
P)3
ryP
(B
A)a
rhC
a(D
A)h
(B
ihg
A) I
dn
21(
P)3
ryP
B
+b(
F)k
(B
P)e
B
(
P)a
(B
A)a
rhC
Gasoline
P
広島湾
D
ha(
A)
(B
ihg
A)
dnI
21(
P)3
ryP
(B
+b
F)k
(B
P)e
(B
P)a
a(D
A)h
(B
ihg
A) I
dn
21(
P)3
ryP
Diesel
ryP
20
(B
+b
F)k
(B
P)e
(B
P)a
D
ha(
A)
B
(
ihg
A) I
dn
21(
P)3
(%)
30
a(B
A)
rhC
ryP
20
a(B
A)
rhC
(%)
30
ryP
B
+b(
F)k
(B
P)e
(B
P)a
20
(B
A)a
rhC
ryP
(%)
30
Asphalt
10
0
Coarse particle , Nov. 2003
発生源
(ディーゼル，ガソリン，アスファルト，タイヤ)
↓
大気中濃度
↓
地表面降下
↓
流出
↓
広島湾底質
観測点の概況
Population: Approximately
one million.
Ota river cathment area
Hiroshima city
Sea sediment sampling sites
(St. W1~W3, E1~4)
St. E1
St. W1
W2
E2
W3
E3
E4
Hiroshima bay
Atmospheric
sampling site
1 0 km
6
PAHsさえ測っていれば
PAHsのリスク評価は可能なのか？
 PAHsとはお焦げで知られる発癌性物質
の代表的な物質に過ぎない
 いろいろな混ざり物のひとつとして
PAHsは排出されている
だからPAHsのリスク評価はその辺も
ふくめなければならないだろうと
(or more toxic substances are generated?)
PAHs
Other toxicants
Other sources not including PAHs
Final sedimentation
Emission
Decomposition
8
なぜ大気と底泥に絞ったのか
 両方時空間的に平均化されている
 海は明らかにシンクであり、大気も結構シンクっぽい
Emission source
Dispersion
PAHs
Deposition
Atmosphere
River
discharge
Sea sediment
9
Sedimentation
Sampling station and points
Ota river cathment area
Sed. West
Open sea area
Hiroshima city
Sea sediment
Collected in 2004,
2005 sampling sites
Atmospheric
n=9
(St. W1~W3, E1~4)
sampling site
St. E1
St. W1
W2
E2
W3
E3
E4 Sed. East
Closed
1 0 k m sea area
Hiroshima bay
Collected in 2004, 2005
n=12
Atmosphere
FPM: Fine PM (0.6~7µm)
CPM: Coarse PM
(>7µm)
are collected in:
Warmer seasons:
Sept. and Oct. 2002 and Aug.
2009; n=10 for FPM and 3 for
CPM
Colder seasons:
Dec. 2002, Jan. 2003 and Dec.
2009; n=10 for FPM and 3 for
CPM
10
Sample collection and
measuremental methods
 Sample collection
 Atmospheric PM:
 Collected by a high-volume air sampler (500L min-1)
 Sediments
 Collected by an sediment core sampler
 Extraction
 Extracted with DCM in a sonication water batch
 Measurements and toxicity testing
 PAHs are measured with a GC/MS
 DCM (toxic to bacteria) solution of extracts is transferred to
DMSO (not toxic to bacteria) and exposed to Vibrio fischeri.
11
Measured PAHs
12
Toxicity to marine bacteria Vibrio fischeri
(®Microtox testing)
Exposure to toxicants
(in this study, extracts by DCM)
Bacteria
Are
exposed to
toxicants
After that,
Photo of the
bacteria in the
dark.
They die..
13
Toxicity to marine bacteria Vibrio fischeri
(®Microtox testing)
Unit is: L g-1
E. g. 30 L g-1 : “One
gram of toxicant can kill
the half of bacteria in
30L of water.”
EC50 concentration
TU (toxicity unit) = 1/EC50 conc.
represents amount of toxicity
(If the linearity and additivity are satisfied.)
測定結果
15
Atmospheric samplings
16
PAHs concentrations of
atmospheric particles
Sea sediments:
Water depth Water content
(m)
Sed. West
Open sea
area
18~32
Sed. East
Closed sea 11~22
area
CHN contents
(%)
16PAHs
Grain size distribution
C
H
N
Clay (<5µm)
(%)
(%)
(%)
(%)
Silt (5~75µm) Sand (75µm~2mm)
(%)
(%)
ng g -1
Ota river
cathment
area 0.31±0.03 24.1±3.7
92.2±0.4
2.8±0.2
1.04±0.02
75.8±3.5
0.1±0.1
227±139
87.7±7.1
70.8±4.7
0.1±0.1
824±255
3.5±0.4
1.19±0.04 0.35±0.04 29.2±4.7
Sed. West
Open sea area
Sed. East
Closed sea area
Collected in 2004, 2005
n=9
Collected in 2004, 2005
n=12
1 0 km
18
PAHs concentrations of sea
sediments
Ota river cathment area
Sed. West
Open sea area
Sed. East
Closed sea area
Collected in 2004, 2005
n=9
Collected in 2004, 2005
n=12
1 0 km
FPM (warm)
CPM (warm)
FPM (cold)
CPM (cold)
Sed. West
Sed. East
Open sea
Closed sea
20
Relation of PAHs and toxicity
CPM
Open sea
Sed. East
FPM
Sed. West
Closed sea
21
つまり単純に考えると
Toxic but not
include PAHs?
Emission
source
Atmosphere
TU
16PAHs
Sea sediment
diluted ~100
times by the
inflow of no toxic
solid substances
(e.g. soils etc.)
22
ではPAHs同士の濃度比は一致するの？
Emission
source
Is pattern
similar each
other?
Atmosphere
Sea sediment
23
Diagnostic ratio analysis
Acenaphthylene
Acenaphthene
Anthracene
Fluoranthene
Chrysene
Benzo(b)fluoranthene
Benzo(e)pyrene
Fluorene
Pyrene
Benzo(k)fluoranthene
Dibenzo(a,h)anthracene Benzo(ghi)perylene
Phenanthrene
Benzo(a)anthracene
Benzo(a)pyrene
Indeno(1,2,3 -cd)pyrene
24
Five isomer ratios
Atmosphere
Sediments
Ota river cathment area
Sed. West
Open sea area
Sed. East
Closed sea area
1 0 km
25
どうもそう単純ではなかった…
Emission
source
Atmosphere
Sea sediment
diluted ~100
times by the
inflow of no toxic
solid substances
(e.g. soils etc.)
26
「隠れた発生源」のもつべき性質は？
Other emission sources
Emission
source
that do not pass through atmosphere,
and toxic property is similar to
atmospheric emission sources
Atmosphere
Sea sediment
27
…たとえば野焼きは？
Emission
source
Other emission sources
that do not pass through atmosphere,
and toxic property is similar to
atmospheric emission sources
Biomass burning? Atmosphere
(Open burning?)
Sea sediment
28
底質/水域のリスクをどう考えるか?
 行政も研究者も考えあぐねている。
 一般的には：
 底生生物等への悪影響を基準
 PCB, 水銀、DXN、重金属
 「静かな底質の奥深くに、毒物が
入った瓶が、そっと置かれている」
 確かに良いことではないが、さしあたり
害はないし、それに、だからといってど
うすればよいのか？それこそ「寝た子
を起こす」ことになりかねない。
リスクを考える際の基本手順は
シナリオの設定である…
 考えるべき重要な基本：そうはいっても
我々は底質を廃棄物処分場か何かのよう
に考えているわけではないし、それでいい
わけでもない
 大震災で明らかになったこと：あきらかにリ
スクは「ある」
 現実的な対応としては：これまでたまった
ものについては浚渫などをするほとではな
い。ただしこれからも負荷低減のための努
力をすべき。→努力目標と現状の差を考
えることが重要？
Disasterまで含んだシナリオとは？
 Disasterの起こる確率×そのときのHazard
 (Disastor確率→0、Hazard深刻度→∞の状況でこ
ういった計算は向かないような気もする…)
 「底質も、土壌に匹敵する接触がありうる」
という前提で土壌環境基準の考え方を準
用する
 土壌中PAHs含有量ガイドライン値
~1000ng g-1 (オランダ、デンマーク)
 非汚染土壌中のPAHs含有量：5~100 ng g1 (WHO health environmental criteria,
1992)
もうひとつの考え方は
 現実的な対応としては：これまでたまった
ものについては浚渫などをするほとではな
い。ただしこれからも負荷低減のための努
力をすべき。→努力目標と現状の差を考
えることが重要？
 こういう考え方ならばなにを目標とするの
が適当か？
 近代以前の水準？
 たとえば17~19世紀あたりの宍道湖のPAHs含有
量は50~100 ng g-1
現状と目標?
ご静聴ありがとうございました
34
Polycyclic aromatic hydrocarbons
Acenaphthylene
Acenaphthene
Anthracene
Fluoranthene
Chrysene
Benzo(b)fluoranthene
Benzo(e)pyrene
Fluorene
Pyrene
Benzo(k)fluoranthene
Dibenzo(a,h)anthracene Benzo(ghi)perylene
Phenanthrene
Benzo(a)anthracene
Benzo(a)pyrene
Indeno(1,2,3 -cd)pyrene