鉛の環境への影響

by Deni Greene

この記事は、Deni Greeneが上級研究員を務めるRMIT（ロイヤルメルボルン工科大学）コンサルタントチームのNHMRCへの中間報告（「鉛に関するオーストラリアのガイドライン改訂」 1993年7月）より抜粋したものです。 最終報告書は1993年7月末に発表される予定である。

鉛は生態系に入り込み、生態系全体を移動する。 大気中の鉛は植生、地面、水面に沈着する。 鉛の化学的・物理的特性および生態系内の生物地球化学的プロセスは、生態系を介した鉛の移動に影響を与えるだろう。 金属は環境のすべての構成要素に影響を与え、平衡に達するまで生態系を移動することができる。 鉛は環境中に蓄積されるが、特定の化学環境においては、溶解度（例えば、土壌中の硫酸鉛の形成）、生物学的利用能、または毒性を増加させるような形で変化することになる。 生態系レベルでの鉛の影響は、通常ストレスの一形態とみなされる（US EPA 1986）。

一般に、鉛が生態系に悪影響を与える方法として知られているのは3つである。 土壌中の鉛濃度が1,000ppm以上の場合、微生物の集団が一掃され、物質の分解速度が遅くなる可能性がある。 植物、微生物、無脊椎動物の個体群は、500から1,000ppmの鉛濃度で影響を受け、同じ種または異なる種のより多くの鉛耐性を持った個体群がその場所を占めるようになるかもしれない。 これにより、存在する生態系の種類が変化する。 すべての環境大気中鉛濃度において、植生や動物の表面に鉛を添加すると、放牧動物や分解生物のカルシウムプールを浄化・再浄化する通常の生化学的プロセスを妨げることができる（UNEP 1991）。

環境への鉛の暴露経路

生態系に入る鉛の主な原因は、大気中の鉛（主に自動車の排出ガス）、塗料片、使用済み弾薬、肥料や農薬、鉛酸バッテリーや他の工業製品などである。 固定および移動の主要排出源からの鉛の輸送と分配は、主に大気を介して行われる(UNEP 1991)。 大気中に排出された鉛のほとんどは排出源の近くに落ちますが、約20%は広く分散しています。 グリーンランドにおける鉛の測定値は、過去1世紀にわたる米国ユーラシア大陸とカナダにおけるアルキル鉛ガソリンの使用の増減に伴って上昇・下降したことが研究で証明されている（Isotopic evidence for the source of lead in Greenland snows since late 1960s; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach; Nature 362, 333 – 335; 25 March 1993）。 鉛粒子の大きさは、鉛が発生源からどれだけ移動するかを支配する。

土壌に対する鉛の影響

土壌、特に有機物を多く含む土壌に鉛が蓄積することが知られている（US EPA 1986）。 地面に堆積した鉛は、土壌表面の上層に移動し、そこで何年も（最大2000年）保持される可能性があります。 攪乱されていない生態系では、土壌表面の上層にある有機物が大気中の鉛を保持する。 耕作された土壌では、この鉛は25C1llの深さ（すなわち根圏内）まで土壌と混合される。 土壌中の大気中の鉛は、平衡に達するまで、微生物や放牧の食物連鎖に移動し続ける。

土壌中の鉛の化学的性質を考慮すると、米国EPA (1986) は、生態系における鉛の偏在が、有機物上の結合部位から他の金属を置換することを示唆する。

植物に対する鉛の影響

陸上の植物は土壌から鉛を吸収する傾向があり、その大部分を根に保持する。 植物の葉にも鉛が取り込まれる可能性があるという証拠がいくつかある（そして、この鉛が植物の他の部分に移動する可能性もある）。 植物の根による鉛の取り込みは、土壌にカルシウムとリンを施用することにより減少する可能性がある。 植物の種類によっては、高濃度の鉛を蓄積する能力がある（UNEP, WHO and ILO 1991）。

植物の葉にある孔は、光合成に必要な二酸化炭素を取り込み、酸素を排出する。 鉛汚染は葉の表面をコーティングし、そこに届く光の量を減らします。 その結果、光合成速度の低下、呼吸の阻害、根の発達に影響を及ぼす植物細胞の伸長の促進、早期老化を引き起こすことによって、植物の成長を阻害したり、枯らしたりすることになります。 鉛が集団遺伝学に影響を与えることを示唆する証拠もある。 これらの影響はすべて、土壌水分中の鉛が約1～2ppmの溶液中で、単細胞または水耕栽培された植物で観察されている。

空気中の鉛は、降下物を通して直接、または土壌からの取り込みを通して間接的に植物に移行する可能性がある。 鉛の蓄積のパターンと程度は、植生の成長状態に大きく影響される；すなわち、秋と冬にかけての低成長期と比較して、春の活発な成長期。

微生物に対する鉛の影響

道路脇で時々見られる濃度の鉛（すなわち、乾燥重量 10,000 – 40,000 ppm）が、葉面や土壌中の細菌や菌類の集団を一掃できることを示す証拠がある。 これらの微生物の多くは、分解される食物連鎖の重要な一部であることを考えると、これは大きな影響を与える可能性がある。 影響を受けた微生物集団は、有機物の分解効率は落ちるかもしれないが、同じ種または異なる種の微生物に取って代わられる可能性が高い。 また、微生物が鉛をより溶解しやすくし、植物がより吸収しやすくすることを示唆する証拠もある。 すなわち、バクテリアは植物の根のすぐ近くのpHを下げる有機酸を滲出する。

動物に対する鉛の影響

鉛は動物の中枢神経系に影響を与え、赤血球を合成する能力を阻害する。 鉛の血中濃度が40μg/dlを超えると、家畜に観察可能な臨床症状を引き起こす可能性があります。 カルシウムとリンは鉛の腸管吸収を減少させることができる（US EPA 1986）。 US EPAの報告書では、体重1kgあたり1日2-8mgの鉛を長期間にわたって常食した場合、ほとんどの動物が死に至ると一般化している。 放牧動物は、空気中の鉛に汚染された飼料や餌の消費により直接影響を受け、植物の根から鉛が取り込まれることにより多少間接的な影響を受ける。 無脊椎動物もまた、捕食者にとって有毒なレベルの鉛を蓄積する可能性がある。

鉛の射撃と鉛の重量は、個々の生物に深刻な影響を与え、生態系を脅かす可能性がある（WHO 1989）。 水鳥が鉛の弾丸を摂取して 3 日から 10 日後に、毒は血流に達し、心臓、肝臓、腎臓などの主要な臓器に運ばれるようになる。 17～21日目には鳥は昏睡状態に陥り、死亡する。 鉛の射撃の摂取後、カササギガン、黒鳥、数種のカモ類（黒カモ、マスクガモを含む）、ハードヘッド種で鉛中毒が観察されている (OECD 1993)。 水生生物は、水と堆積物からの鉛の移動により無機鉛を取り込むが、これは比較的遅いプロセスである。 有機鉛は、水生生物によって水や堆積物から急速に取り込まれる。 水生動物は、これまで野生動物にとって安全と考えられていた濃度よりも低い水中濃度で、鉛の影響を受ける。 このような濃度はしばしば発生するが、水生鉛濃度の高い特定の場所に対する大気中の鉛の影響は明らかではない（US EPA 1986）

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