環境毒物学
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環境毒物学はある学際的な様々な化学物質の有害な影響、生物学的および物理の研究に関わる科学の分野の薬剤の生物。[1] [2] 生態毒性学は、人口および生態系レベルでの毒物の有害な影響の研究に関係する環境毒性学の下位分野です。
レイチェル・カーソンは、環境毒物学の母と見なされています。彼女は、無規制の農薬使用の影響を扱った「サイレントスプリング」という本を出版して、1962年に毒物学の分野を明確にしました。カーソンの本は、殺虫剤DDTの生態学的影響に関するLucille Farrier Stickelの一連の報告に広く基づいていました。[3]
生物はあらゆるライフサイクルの段階でさまざまな種類の毒物にさらされる可能性があり、その中には他のものよりも敏感なものもあります。毒性は、食物網内での生物の配置によっても異なります。生物蓄積は、生物が最終的に確立することができる脂肪組織において毒性物質、格納したときに発生する栄養カスケードおよび生物濃縮特定毒物のを。生分解は、副産物として二酸化炭素と水を環境に放出します。このプロセスは通常、環境毒物の影響を受ける地域で制限されています。
有害から毒物などの化学的および生物学的薬剤の効果汚染物質、殺虫剤、農薬、及び肥料は、その種の多様性と豊かさを減らすことによって、生物とそのコミュニティに影響を与えることができます。このような人口動態の変化は、生産性と安定性を低下させることにより、生態系に影響を与えます。
1970年代初頭から実施法案はすべての種に応じた環境毒性物質の有害な影響を最小化することを意図していたが、マッカーティは（2013 [4]）「と警告した電流に基づいている、単純な概念モデルの実装における長年の制限水生毒性試験プロトコル」は差し迫った環境毒物学「暗黒時代」につながるかもしれません。
環境毒性に関する管理ポリシー
国際政策
環境を保護するために、国家環境政策法（NEPA）が作成されました。[5]NEPAが明らかにする主なポイントは、「環境に重大な影響を与える主要な連邦政府の行動をとる前に、政府のすべての支部が環境を適切に考慮することを保証する」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、政策分野のさらなる推進に役立ったことでした。
CEQは、非常に有益な有用な環境プログラムを作成しました。いくつかには、連邦水質汚濁防止法（RCRA）、有害物質管理法、資源保護および回復法（RCRAおよびSafe）が含まれます。[7] CEQは、「スーパーファンドおよびアスベスト規制法を除く現在の環境法」の大部分の基盤を作成するのに不可欠でした。[6]
NEPAの最初の影響のいくつかは、裁判所内の解釈に関係しています。裁判所は、NEPAを解釈して、あらゆるプロジェクト、特に連邦政府からの直接的な環境影響を拡大するだけでなく、連邦政府プロジェクトからの間接的な行動も拡大しました。[6]
有害物質規制法
有害物質規制法としても知られるTSCAは、人間と環境に有害であ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、「商業用途の化学物質の製造、輸入、保管、使用、廃棄、および分解」を特に対象としています。[8] EPAは、以下を行うことを許可しています。 "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.商業生産の開始前の重大なリスクについての化学物質のレビュー3.生産または廃棄の制限または禁止特定の化学物質の4。米国に出入りする前の化学物質の輸出入管理。[8]
空気清浄法
大気浄化法は、1990年改正の署名によって支援されました。これらの修正により、酸、オゾン層の減少、大気質および有毒汚染物質の改善が保護されました。[9]クリーンエア法が実際に改訂され、ジョージ・H・W・ブッシュ大統領からの支援として、それがで調印された。[9] この行為の標的であることを最大の主要な脅威：都市部の大気汚染、有害大気排出量、成層圏オゾン、酸これらの特定の領域をターゲットとすることとは別に、それは「法律をより実行可能にするプログラムを許可し、法律のより良い順守を確実にするのを助けるために施行を強化する」全国事業を確立しました。[9]
砒素
最も重要な重金属の1つであるヒ素は、生態系と人間の健康に問題を引き起こします。それは、「半金属特性、顕著な毒性と発癌性があり、酸化物または硫化物の形で、または鉄、ナトリウム、カルシウム、銅などの塩として広く利用可能です」[15]それだけでなく、これは地球上で最も豊富な要素でもあり、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。
ヒ素が人間に及ぼす影響は、膀胱、皮膚、肺、肝臓に癌を引き起こす可能性があることです。人間がヒ素にさらされる主要な分野の1つは、汚染された水によるものであり、これは世界30か国以上で問題となっています。
人間は、「自然の手段、産業源、または意図しない源から」のヒ素に遭遇する傾向があります。[15]水は、ヒ素農薬または天然のヒ素化学物質によって汚染される可能性があります。自殺の試みでヒ素が使用され、急性中毒を引き起こす可能性のある場合があります。ヒ素は、「細胞のスルフヒドリル基に主に影響するため、細胞呼吸、細胞酵素、および有糸分裂の機能不全を引き起こすため、原形質形成毒です。」[15]
PCBに関する規制と施行措置
米国は、PCBの使用を禁止しなかったものの、前述したように、彼らは1979年ザ・環境保護庁におけるPBCバンドの前に作られた製品中に存在している1979年4月19日にプリント基板上の禁止をリリースしている可能性がある[10 ]米国環境保護庁によると、「この国ではPCBはもう生産されていませんが、現在使用中のPCBの大部分を制御できるようになります」と、EPAの管理者ダグラスM.キャッスルは述べました。「これは、有毒で非常に持続的な人工化学物質による空気、水、食料のさらなる汚染を防ぐのに役立ちます。」[10]
PCBは実験動物でテストされており、癌や先天性欠損症を引き起こしています。PCBは、人間の肝臓と皮膚に特定の影響があると疑われています。彼らはまた、癌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、空気や水を含む環境全体に分散していると推定しています。この国の埋め立て地にはさらに2億9000万ポンドがあります。」[10]繰り返しますが、禁止されているにもかかわらず、環境内で大量のPCBが循環しており、人間の皮膚と肝臓に影響を与えている可能性があります。
PCBを誤って処分した人や会社がいくつかありました。これまで、EPAは、処分方法について人々/企業に対して法的措置を講じなければならなかった4つのケースがありました。企業に関係する2件の訴訟は、不適切な処分により28,600ドルの罰金を科されました。「ノースカロライナ州の210マイルの道路に沿ってPCBを違法に投棄」したことで、3人に対して罰金が課せられたことは不明です。[10]
PCBは禁止されましたが、使用されているいくつかの例外があります。完全に禁止されている領域は、EPAによって特に許可または免除されていない限り、「製造、加工、商業における流通、およびPCBの「非密閉」（環境に開放）使用です。「完全密閉」使用（含まれているため、PCBへの暴露はほとんどありません）、機器の寿命が続くまで許可されます。」[10] PCBを含む電気機器に関しては、特定の管理された条件下で許可されています。7億5,000万ポンドのPCBのうち、電気機器は5億7800万ポンドに相当します。PCBの新規製造は実際には禁止されています[10]。
環境毒性の原因
私たちの食物、水、空気中に有毒物質が存在する可能性のある環境毒性の原因はたくさんあります。これらのソースには、有機および無機汚染物質、農薬、生物学的因子が含まれ、これらはすべて生物に有害な影響を与える可能性があります。いわゆるポイント汚染源、例えば特定の工場からの排水だけでなく、環境中に拡散する多くの化学物質と重金属を含む自動車タイヤのゴムのような非ポイント汚染源（拡散源）もあります。
PCB
ポリ塩化ビフェニル（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、現在も私たちの環境に存在する有機汚染物質です。水生生態系におけるPCBの永続的な性質により、多くの水生種はこの化学物質を高レベルで含んでいます。たとえば、バルト海の野生のサケ（Salmo salar）は、汚染された環境で野生の魚が生息するため、養殖サケよりもPCBレベルが著しく高いことが示されています。[11]
PCBは、人間が生産する「塩素化炭化水素として知られる有機化学物質」のグループに関連します[12]。PCS の化学的および物理的特性は、塩素の量と位置を決定します。[12]毒性の範囲は一貫しておらず、PCBには特定の特性（化学的安定性、不燃性）があるため、大量の商業的および産業的慣行で使用されています。それらの一部には、「電気、熱伝達、油圧機器、塗料の可塑剤、プラスチックおよびゴム製品、顔料、染料、カーボンレスコピー用紙」などがあります。[12]
ヘビーメタル
魚などの食料源に含まれる重金属も有害な影響を与える可能性があります。これらの金属には、水銀、鉛、カドミウムが含まれます。魚（すなわちニジマス））より高いレベルのカドミウムにさらされており、低いレベルにさらされた魚または全くさらされていない魚よりも遅い速度で成長します。さらに、カドミウムはこれらの魚の生産性と交尾行動を潜在的に変える可能性があります。重金属は行動に影響するだけでなく、水生生物の遺伝子構造にも影響を与えます。カナダの研究では、採掘作業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た野生の黄色のとまり木の遺伝的多様性を調査しました。研究者たちは、イエローパーチの個体群の中で、金属汚染が進化的反応にどのような影響を与えたかを判断したかったのです。勾配に沿って、すべての遺伝子座にわたる遺伝的多様性は、肝臓のカドミウム汚染と負の相関がありました。[13]さらに、銅汚染と遺伝的多様性の間に負の相関関係が観察されました。いくつかの水生種は重金属耐性を進化させました。高い重金属濃度双翅目の種に応じて、ユスリカのripariusは、ユスリカ科のユスリカ、水生環境におけるカドミウム毒性に対して耐性となるように進化してきました。生活史の変化、Cd排泄の増加、およびCd曝露下での持続的な成長は、Chironomus ripariusが遺伝に基づく重金属耐性を示すことを示す証拠です。[14]
金属毒性
最もよく知られている、または一般的なタイプの重金属には、亜鉛、ヒ素、銅、鉛、ニッケル、クロム、カドミウムが含まれます。これらのタイプはすべて、人間と環境の健康に特定のリスクをもたらします。
これらの金属の特定の量は、例えば、特定の生化学的および生理学的維持において、「非常に低い濃度では生体の機能を維持しますが、特定の閾値濃度を超えると有害になります」という重要な役割を果たします。[15]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、進化的、栄養的、環境的理由により重要性が増している問題です」。[15]
鉛
別の非常に有毒な金属である鉛は、「世界の多くの地域で広範な環境汚染と健康問題」を引き起こす可能性があり、知られています。鉛の物理的な外観は、明るい銀色の金属です。環境中の鉛汚染の原因には、金属めっきおよび漁業、土壌廃棄物、工場の煙突、鉱石の製錬、バッター産業からの廃棄物、肥料および農薬などがあります。銅などの他の金属とは異なり、鉛は生理的側面のみを果たし、生物学的機能は果たしません。米国では、「年間100〜200,000トン以上の鉛が車両の排気ガスから放出されています」があり、一部は植物、水中の流れ、土壌への固定によって持ち込まれる可能性があります。[15]
人間は、採掘、化石燃料の燃焼を通じて鉛と接触します。燃焼中、鉛とその化合物は空気、土壌、水にさらされます。鉛は体にさまざまな影響を与え、中枢神経系に影響を与えます。鉛と接触した人は、急性または慢性のいずれかの鉛中毒になります。急性中毒を経験した者は、そのような、食欲不振、頭痛、高血圧症、腹痛、腎機能障害、疲労、不眠、関節炎、幻覚やめまいなどの症状を持っている。」[15]一方、慢性暴露を、のようなより重篤な症状を引き起こす可能性があります、「精神遅滞、先天異常、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、腎臓損傷、さらには死を引き起こすことさえある」[15]
水銀
以前の重金属である水銀と同様に有毒な光沢のある銀白色は、加熱されると無色で無臭のガスに変化します。[15]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多くの研究が行われています。水銀汚染の最大の発生源には、「農業、都市下水の排出、鉱業、焼却、および産業廃水の排出」があり、これらはすべて水に比較的関連しています。[15]
水銀は3つの異なる形態で存在し、3つすべてが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つの形式には、有機化合物、金属元素、無機塩が含まれます。前述のように、それらは海、川、湖などの水資源に存在します。[15] それらは微生物に吸収され、「水生生物に著しい混乱を引き起こす生物濃縮」を経験します。[15]
水銀は海洋生物を傷つけますが、人間の神経系に対しても非常に有害です。より高いレベルの水銀曝露は、多くの脳機能を変化させる可能性があります。「内気、震え、記憶障害、いらいら、視力や聴力の変化につながる」ことがあります。[15]
カドミウム
ATSDRランキングによると、カドミウムは7番目に毒性の高い重金属です。カドミウムは、（職場で）人間やその環境の動物にさらされると、人間/動物の生涯を通じて体内に蓄積するという点で興味深い。[15]カドミウムは第一次世界大戦のスズと塗料産業の顔料の代替として使用されていましたが、現在では主に充電式バッテリー、タバコの煙、およびいくつかの合金の生産に見られます。
有害物質および疾病登録局が述べているように、「米国では、毎年500,000人以上の労働者が有毒カドミウムにさらされています。」また、カドミウムへの最も高い曝露は中国と日本で見られると述べられています。[15]
カドミウムの腎臓と骨への影響は非常に大きいです。それは、「骨のマトリックス上にミネラルを置くプロセスである」骨石灰化を引き起こす可能性があります[16]。これは、腎機能障害または骨の損傷によって起こります。
クロム
7番目に多い元素であるクロムは、石油と石炭を燃やし、下水や肥料を介して環境に放出されるときに自然に発生します。クロムの使用量は、「冶金、電気めっき、塗料および顔料の製造、日焼け、木材の保存、化学製品の製造、パルプおよび紙の製造などの産業」で見ることができます。[15]クロムの毒性は、「トウモロコシ、小麦、大麦、カリフラワー、シトルラスなどのさまざまな植物および野菜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の白化および壊死を引き起こします」。[15]
農薬
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、投与後も環境中に持続することが知られています。農薬の貧しい生分解性をもたらすことができる生物濃縮と一緒に様々な生物における化学物質の生物濃縮食物網内。農薬は、対象とする害虫に従って分類できます。殺虫剤は、さまざまな果物や作物を攻撃する農業害虫を排除するために使用されます。除草剤は、作物生産を減らす雑草やその他の望ましくない植物などのハーブ害虫を対象としています。
DDT
ジクロロジフェニルトリクロロエタン（DDT）は有機塩素系殺虫剤であり、人間と野生生物の両方に悪影響を及ぼすため禁止されています。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はジャガイモカブトムシ、コドリンガ、コーンイヤーワームなどの農業害虫を殺す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・カーソンが著書「サイレント・スプリング」で、DDTの広範囲にわたる制御されない使用の有害な影響を詳述しました。環境に放出されたこのような大量のDDTとその代謝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。
DDTは容易に生分解されないため、化学物質は土壌および堆積物の流出に蓄積します。水系は汚染され、魚や貝などの海洋生物は組織にDDTを蓄積します。さらに、この効果は、魚を食べる動物が化学物質も消費するときに増幅され、食物網内の生物濃縮を示します。DDTとDDEが組織に蓄積して卵殻のthin薄化を引き起こすため、生物濃縮のプロセスはさまざまな鳥種に有害な影響を及ぼします。その結果、ヨーロッパと北米で鳥の個体数の急激な減少が見られました。
DDTで汚染された動物または植物を消費する人間は、健康への悪影響を経験します。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与えることが示されています。
1972年までに、米国環境保護庁（EPA）は、米国でのDDTの使用を禁止しました。北米でのこの農薬の規制にもかかわらず、それはまだ世界の特定の地域で使用されています。この化学物質の痕跡がの支流で顕著な量で発見されている長江における中国の農薬を示唆し、この地域ではまだ使われています、。
DDTは1972年に禁止されましたが、一部の農薬（およびその他の化学物質）は環境に残留しました。この有毒物質の残留により、ハヤブサはほぼ絶滅しました。「鳥の卵、脂肪、組織」などの多くの地域で高レベルのDDTが見つかりました。[17]政府。汚染地域からの繁殖を支援するために保全グループと協力しました。最後に、1999年に鳥は米国の絶滅危species種リストから除外されました。[17]
フッ化スルフリル
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。フッ化物は水生野生生物に悪影響を与えることが知られています。フッ化物レベルの上昇は、コイ（Cyprinus carpio）の摂食効率と成長を損なう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、脂質レベルが変化し、体組成が変化し、さまざまな生化学プロセスが中断されます。
シアノバクテリアとシアノトキシン
藍藻類、または藍藻類は光合成細菌です。多くの種類の水で成長します。それらの急速な成長（「ブルーム」）は、水温の上昇と富栄養化（これらの藻類の過度の成長を引き起こす土地からの流出に起因することが多いミネラルや栄養素の濃縮から生じる）に関連しています。シアノバクテリアの多くの属はいくつかの毒素を産生します。[18] [19]シアノトキシンは皮膚毒性、神経毒性、および肝毒性の可能性がありますが、それらの暴露に関連した死はまれです。[18]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、これはよくわかっていません。[20]：589既知の毒性にもかかわらず、これらの毒素が持つ複雑な作用メカニズムのために、暴露の特定のバイオマーカーを開発することは困難でした。[21]
飲料水中のシアノトキシンの発生
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、原水における飲料水のレベルです。2つ目は、実際に飲料水が生産されているときに、これらの毒素を水から除去する有効性に依存します。[22] 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、最終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、米国が飲料水処理施設でこの毒素の存在を実際に監視する州または連邦のプログラムを実施していないためです。[22]
人に対する毒素の影響
これら2つの毒素の影響に関するデータは限られていますが、入手可能なものから、毒素が肝臓と腎臓を攻撃することが示唆されています。オーストラリアのパーム島で肝臓腸炎のようなアウトブレイクが発生しました（1979年）。「C。raciborskii、シリンドロスペルモプシンを生成できるシアノバクテリア」を含む水を消費したためです。[22]ほとんどの場合（通常は子供が関係している）、病院に連れて行く必要があります。入院の結果には、嘔吐、腎障害（水分、タンパク質、電解質の損失による）発熱、血性下痢、頭痛が含まれます。[22]
社会
- アメリカン・カレッジ・オブ・トキシコロジー（ACT）
- 環境毒性化学学会（SETAC）
- 毒性学会（SOT）
ジャーナル
- 環境衛生の視点
- 環境毒性
- 環境毒性および薬理学
- 環境科学と健康
- Journal of Toxicology and Environmental Health
- 毒性化学および環境化学
