Development and application of the assessment of urinary mercury using gold nanoparticles
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20K12204
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
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| Research Institution | National Institute for Minamata Disease |
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Principal Investigator |
原口 浩一 国立水俣病総合研究センター, 国際・総合研究部, 室長 (80500660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 峰至 国立水俣病総合研究センター, その他部局等, 所長特任補佐 (60344420)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | バイオモニタリング / 金属水銀 / 加熱気化-原子吸光法 / 金メッキ / 水俣条約 / 金精錬 |
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| Outline of Research at the Start |
水銀に関する水俣条約が発効され、金採掘で水銀を用いた金精錬過程におけるヒトへの金属水銀蒸気（Hg0）曝露評価の重要性が注目されている。尿中水銀濃度はHg0 曝露評価の有用な指標であり、尿中水銀は腎臓で無機化された二価の水銀（Hg2+）が主体である。しかし開発途上国では尿の常温保存・常温輸送中に細菌が繁殖し易く、細菌によるHg2+の還元により、尿中のHg2+がHg0となって失われてしまうという問題がある。本課題では金ナノ粒子を使った尿中のHg2+捕集条件、および金ナノ粒子に捕集された水銀の分析条件を確立することで、尿中水銀の常温保存、常温輸送とラボでの正確な尿中水銀濃度の分析を可能にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでには、1)金ナノ粒子を使っての水銀-金アマルガム化方法の最適化、２）水銀-金アマルガムの加熱気化条件の最適化、及び3）水銀を使用する金メッキ作業場での調査を行った。１）金（III）とシリカゲルの低温焼結によって作成した金ナノ粒子は１分間の振とう（150 rpm）では83%の水銀（Hg2+）回収率であったが、３分間の振とうによってHg2+溶液のほぼ全量を回収した。抽出時のpHを1から10に調整したHg2+溶液の回収率は、pH5-6では0.97-1.02であったのが、＜pH3の酸性領域では徐々に低下し、pH1では0.02であった。すなわちpH酸性領域（pH <3）ではHｇ2+の溶解度が大きく、微細表面構造の金には捕集されない。抽出pHを調整後、金ナノ粒子>40 mg/mlになるように充填すると職業性非曝露者レベルの水銀であってもほぼ全量を回収した。２）加熱気化金アマルガム法では耐熱ボートにのせた試料を加熱炉に入れ800℃に昇温し、発生した水銀蒸気を原子吸光計で測定する。金ナノ粒子の担持体としたシリカゲルの耐熱温度は800℃以下のため温度設定が必要となる。あらかじめ金(III)とクロマトグラフィー用シリカゲルの低温焼結によって作成した金シリカゲル粒子に水銀を吸着させた試料を用意し、試料中水銀の99%以上が吸光セルに導入できる気化条件として、昇温速度6℃/秒、到達温度610℃、加熱時間4.5分を設定した。金ナノ粒子を使った尿中モニタリング手法のフィージビリティ・スタディはネパールで実施中であり、同国の金メッキ産業による水銀排出量は人為起源由来排出の35%に相当する。調査の結果、金メッキ作業場では許容濃度0.025 mg/m3を超える水銀濃度が確認された。調査はネパール森林環境省と実施しており、現地でのヒト試料の入手は現地保健機関の倫理審査終了後に直ちに実施する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
年次計画の１年目は、水銀-金アマルガム化方法と水銀の加熱気化条件を最適化することであった。水銀-金アマルガム化方法については、溶液中水銀を高い回収率で得るためのpH条件を決定した。加熱気化条件に関しては、加熱気化原子吸光装置の昇温速度、到達温度、測定流量の最適条件を決定した。これらの取り組みによって、金被膜多孔質粒子を利用した抽出によって試料中の二価と金属状の水銀を効率良くアマルガム化して安定化できるようになった。しかし、一般被験者によるサンプル採取後の酸使用という安全面や、粒子を損失しないような固液分離の操作面には改良の必要がある。現時点では、自宅でサンプルを採取し、直接研究所に送ることができるレベルにまで簡便化することはできていない。また、安定性の妥当性試験に必要な水銀曝露者の尿試料を入手しての検証を予定であったが、新型コロナウィルス感染症による移動制限のため小規模金採掘での調査が行えず、調査地域の再選定に時間がかかることになった。この遅れにより、計画が約1年遅れることになったが、ネパール森林環境省の協力を得て、予備調査を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
金ナノ粒子を使った尿中モニタリング手法のフィージビリティ・スタディは、ネパールカトマンズ市内の金メッキ作業員の尿を入手して、現地にて水銀-金アマルガム化した水銀試料と採取尿を、常温輸送と冷凍管理輸送のそれぞれの方法で日本国内に輸送し、輸送方法を含めた分析法の頑健性を評価する。ヒト試料入手にあたっての倫理承認を含め、環境省水銀対策推進室との連携し、ネパール森林環境省とUNEPと連携して取り組む。さらに。一般被験者によるサンプル採取後の酸使用という安全面や、粒子を損失しないような固液分離の操作面にも取り組む。基礎的抽出に関しては試験数を増やしてより堅牢なデータを入手する。これらのデータを元に論文投稿を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
