鉛は、他の多くの金属と同様に (「重金属」とは呼ばないでください。Pourret, 2018 を参照)、地球規模の汚染物質です。サタニズムとしても知られる鉛中毒は、金属の摂取によって最も頻繁に発生します。鉛の摂取の主な原因は、鉛を含む粉塵や塗料の破片の摂取です。これは小さな子供にとって特に心配です。
今月 (2019 年 8 月) いくつかの通信社によると、ノートルダム大聖堂の尖塔と屋根の数百トンの鉛が 4 月 15 日の火災で溶け、大聖堂を破壊する寸前でした。パリの地域保健機関は、建物内の一部の場所と、火災以来一般に公開されていない隣接する公園と前庭の土壌で、鉛濃度が高いままであると報告しました.しかし、私たちはメディアで多くのばかげたことを読んだり聞いたりしています。
毒物学では、化学元素のスペシエーションはほとんど無視されます。炭素以外の元素は、それらが発生する化学種のほんの一部にのみ毒性に関する証拠があるため、しばしば有毒であると判断されます.それらの物理的、化学的、および生物学的特性は、その元素構成要素ではなく分子構造に依存するため、毒性も同様です。実際、鉛のようなしばしば「有毒」元素と呼ばれる元素の毒性は、定量的な方法だけでなく、定性的な方法でもその種分化と濃度に依存します。したがって、有意義なデータを作成するためには、毒物学的研究では、元素の構成要素ではなく、存在する種を常に考慮することが不可欠です。したがって、元素の化学的スペシエーションを適切に考慮しないと、リスク評価が不十分になり、法律が不適切に使用される可能性があることが明らかになります。単純な元素分析に基づく法律や規制は、環境媒体や製品を有毒と誤って見なす可能性があります。
スペシエーション分析は、全化学元素の測定結果からは得られない活性種の影響を説明するために必要な情報を提供します。追加情報は、有毒種に関連する健康リスクの軽減などの行動を指示するのに非常に役立ちます。
特定のマトリックス内の元素の総濃度を合計するさまざまな個々の化学種の濃度を決定することができない場合、それはスペシエーションを決定することが不可能であることを意味します。このような場合は、代わりに分画を行うと便利です。分画は、実験室またはモデルを使用して、物理的 (サイズ、溶解度など) または化学的 (結合、反応性など) 特性に従って、特定のサンプルから化学元素を分類するプロセスです。
人為的活動の影響とその結果生じる毒性を判断するには、土壌地球化学に関する幅広い知識が必要です。鉛の環境への影響が総土壌含有量に依存しないことは、科学界では広く認識されています (しかし、一般大衆にはそれほどではありません)。確かに、それは溶解種を介して媒介されます。したがって、鉛のバイオアベイラビリティとその環境への影響を評価するには、化学種を調べる必要があります。鉛は、遊離イオンとして、またはさまざまな配位子に結合した無機または有機錯体として、土壌溶液中に存在します。鉛のスペシエーションは、その pH、濃度、およびリガンド濃度に依存します。多数の配位子の中で、溶存有機物は鉛と強く結合することができます。溶存有機物は、反応性フミン物質 (主にフミン酸とフルボ酸) を含む複雑な混合物です。
フミン物質と鉛などの金属との間の静電的および特異的な相互作用を説明するために、多数のモデルが開発されてきました。最も信頼性が高く十分にテストされたモデルには、WHAM (サブモデル Model VI を使用) と ECOSAT (サブモデル NICA-Donnan を使用) があります。これらのモデルを使用する際の重要な不確実性の 1 つは、モデリングで考慮される腐植物質が、土壌溶液の溶存有機物を本当に代表しているかどうかです。これらのモデルを使用して溶存有機物と鉛との相互作用を説明するには、活性な溶存有機物の割合 (つまり、金属と効果的に錯化できる溶存有機物の割合) とその組成 (フミン酸とフルボ酸の相対的な割合) を次のように表します。
このように、これら 2 つのパラメーターについて仮定を作成し、テストしました。しかし、溶存有機物中のフミン酸とフルボ酸の割合、およびそれらの濃度は、有機物の種類に依存するため、土壌によって異なります。石灰質土壌 (ケーススタディのように) では、炭酸塩の存在とアルカリ性 pH が鉛の種分化とその移動性に強く影響します。
Journal of Geochemical Exploration (Ponthieu et al., 2016) に掲載された私たちの研究の目的は、(i) 2 つの異なるモデルによって得られた土壌溶液中の鉛スペシエーションの結果を比較すること、および (ii) 溶解した有機物の影響を評価することでした。鉛種の物質組成。分配係数を使用してアルカリ土壌中の鉛移動度を評価した後、土壌溶液中の鉛のスペシエーションを、モデル VI およびさまざまな割合のフミン酸とフルボ酸を含む NICA-Donnan を使用して評価しました。アルカリ性 pH とさまざまな汚染レベルによって特徴付けられる 36 のサンプルの土壌溶液中の他の金属 (銅、ニッケル、亜鉛など) 中の鉛のスペシエーションが決定されました (図 1)。
溶存有機物の組成に関する 4 つの仮定がテストされています。 2 つの異なるモデルで得られた結果は、同程度の大きさです (図 2)。この研究の主な結果は、2 つのモデルで計算された遊離鉛濃度 (すなわち毒性) は、溶解有機物を表すためにフミン酸および/またはフルボ酸が使用されているかどうかによって、1 桁異なる可能性があるということです。この研究は、鉛のスペシエーション モデリングにおける溶存有機物の性質に関する仮定の影響を示しています。
