汚染土壌の重金属濃度を下げずに生物・人への移行、蓄積、毒性影響を低減する技術

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23H03545
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中山 翔太 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (90647629)
• 研究分担者: 伊藤 真由美 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10339690) ; 山崎 淳平 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (20732902) ; 江口 哲史 千葉大学, 予防医学センター, 講師 (70595826) ; 内田 義崇 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70705251)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 金属汚染 / 低減技術 / メタボローム解析 / エピジェネティクス解析

研究実績の概要

本研究では「土壌や粉塵の鉛形態を農学・工学的に改善し、土壌や粉塵の鉛濃度は低下させずに、生物に吸収される鉛量を低減させ、鉛（Pb）曝露レベルや曝露による毒性影響を低減可能では無いか？」と仮説を立て、マウスを用いたIn Vivo試験を実施した。汚染土壌由来の曝露を模擬し、C57/BL6マウス（1群6匹）をPbを添加した土壌および、さらに改良剤で処理した土壌の上で3ヶ月間飼育曝露した。塩基性炭酸鉛（2PbCO3-Pb(OH)2）、硫酸鉛（PbSO4）、硫化鉛（PbS）をPb源として用い、土壌中の濃度は3000mg Pb/kgとした。農学的手法として鶏糞を用い、工学的手法としてリン酸（PA）、三重過リン酸塩（TSP）、ドロマイトをPbを添加した土壌の改良剤として使用し、添加の有無によるマウスにおける鉛の血液中、臓器中の濃度を比較した。鶏糞を用いた場合、30日目の脳、腎臓、肺のPb濃度は、それぞれ28.58、26.63、25.62％の減少率で有意差を示した。肺と気管を除く脳、腎臓、肝臓、骨も98日目に同様の減少を示し、減少率はそれぞれ11.82、4.63、29.87、14.54％であった。脳におけるNrf2、HMOX1、SOD1、CAT、BCL2、Baxのレベルには、曝露98日後で改良剤処理群の間で有意差が見られ、濃度低下に伴う毒性学的な影響の低減効果が考えられる。PA、TSPを用いた実験では、脳（40-80％）、肝臓（40-70％）、腎臓（30-40％）における蓄積する鉛濃度の低減効果が認められた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予定通り土壌改良剤を用いたIn Vivo試験を実施し、期待していた成果をあげることができている。2年度目に予定している実験もスケジュール通りに進められる準備が整っている。

今後の研究の推進方策

土壌改良剤を用いて実施したマウスのIn Vivo試験において、引き続き毒性学的な影響評価を実施する。ザンビアにおいてはイヌを対象とした実証試験を予定通り進めていく。

研究成果

• [国際共同研究] ザンビア大学/ザンビア保健省/ザンビア鉱山省(ザンビア)
  • 国名: ザンビア
  • 外国機関名: ザンビア大学/ザンビア保健省/ザンビア鉱山省
  • 他の機関数: 3
• [雑誌論文] Current situation of lead (Pb) exposure in raptors and waterfowl in Japan and difference in sensitivity to in vitro lead exposure among avian species (2024)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Mizuki、Ushine Nana、Watanabe Yukiko、Ishii Chihiro、Saito Keisuke、Sakai Hidefumi、Kuritani Takeshi、Doya Rio、Ogasawara Kohei、Ikenaka Yoshinori、Yohannes Yared Beyene、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M.M.
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 349 ページ: 123907～123907
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2024.123907
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of chicken manure amendment on lead burden in mice: exposure to lead-spiked soil (2024)
  • 著者名/発表者名: Soe Nyein Chan、Yohannes Yared Beyene、Ohigashi Takamitsu、Nakata Hokuto、Tatsumi Chikae、Uchida Yoshitaka、Mufalo Walubita、Ito Mayumi、Sato Tsutomu、Igarashi Toshifumi、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M. M.
  • 雑誌名: Journal of Soils and Sediments 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11368-024-03769-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metals and arsenic distribution in stray dogs’ tissues around a lead?zinc mine in Kabwe, Zambia (2024)
  • 著者名/発表者名: Soe Nyein Chan、Yohannes Yared Beyene、Kataba Andrew、Tembo Madalitso、Yabe John、Zyambo Golden、Chawinga Kenneth、Muzandu Kaampwe、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M. M.
  • 雑誌名: Environmental Science and Pollution Research 巻: 31 ページ: 12083～12093
  • DOI: 10.1007/s11356-024-31948-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Insights on hazardous metal bioaccessibility, and groundwater impacted by Zn residues from a legacy mine and risk evaluation of adjacent soils (2024)
  • 著者名/発表者名: Mufalo Walubita、Arima Takahiko、Igarashi Toshifumi、Ito Mayumi、Sato Tsutomu、Tomiyama Shingo、Nyambe Imasiku、Tabelin Carlito Baltazar、Nakata Hokuto、Nakayama Shouta、Ishizuka Mayumi
  • 雑誌名: Environmental Geochemistry and Health 巻: 46 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10653-024-01864-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lead speciation in body tissues, gastrointestinal contents, and feces of lead-exposed wild rats (Rattus rattus) (2024)
  • 著者名/発表者名: Fujimori Takashi、Toyomaki Haruya、Shiota Kenji、Nakata Hokuto、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Chawinga Kenneth、Doya Rio、Soe Nyein Chan、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M.M.
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 908 ページ: 168297～168297
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168297
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of the Effect of Pb Pollution on Avian Influenza Virus-Specific Antibody Production in Black-Headed Gulls (Chroicocephalus ridibundus) (2023)
  • 著者名/発表者名: Ushine Nana、Ozawa Makoto、Nakayama Shouta M. M.、Ishizuka Mayumi、Kato Takuya、Hayama Shin-ichi
  • 雑誌名: Animals 巻: 13 ページ: 2338～2338
  • DOI: 10.3390/ani13142338
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between Chronic Environmental Lead (Pb) Exposure and Cytokines in Males and Females of Reproductive Age from Kabwe, Zambia (2023)
  • 著者名/発表者名: Kataba Andrew、Yohannes Yared Beyene、Nakata Hokuto、Yabe John、Toyomaki Haruya、Muzandu Kaampwe、Zyambo Golden、Ikenaka Yoshinori、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi、Nakayama Shouta M. M.
  • 雑誌名: International Journal of Environmental Research and Public Health 巻: 20 ページ: 5596～5596
  • DOI: 10.3390/ijerph20085596
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray analytic microscopy with CT-guided sample extraction to analyze potential projectile fragments in a dead serow (2023)
  • 著者名/発表者名: Kihara Yuko、Makino Yohsuke、Yokoyama Masaaki、Chiba Fumiko、Tanaka Aki、Nakayama Shouta M.M.、Hayama Shin-ichi、Ishizuka Mayumi、Nolte Kurt B.、Iwase Hirotaro
  • 雑誌名: Legal Medicine 巻: 63 ページ: 102257～102257
  • DOI: 10.1016/j.legalmed.2023.102257
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immobilization of Pb and Zn leached from mining residue materials in Kabwe, Zambia: Performance of calcined dolomite in column experiments (2023)
  • 著者名/発表者名: Mufalo Walubita、Tangviroon Pawit、Arima Takahiko、Igarashi Toshifumi、Ito Mayumi、Sato Tsutomu、Noto Kenta、Kawashima Takeshi、Nyambe Imasiku、Nakata Hokuto、Nakayama Shouta、Ishizuka Mayumi
  • 雑誌名: Journal of Geochemical Exploration 巻: 249 ページ: 107209～107209
  • DOI: 10.1016/j.gexplo.2023.107209
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 日本における野鳥の鉛（Pb）汚染：鉛（Pb）汚染のモニタリングと毒性評価、及び今後の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 近藤充希、大沼学、中山翔太、鍋島 圭、大田和朋紀、石塚 真由美
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2023～セッションM-ZZ41：環境汚染が進行する現代における環境、生物、人の調和を考える
  • 招待講演
• [学会発表] Land-Use Based Mapping of Lead Exposure Risk around a Former Mining Site in Zambia; using Lizard Biomonitoring Data. (2023)
  • 著者名/発表者名: Rio Doya, Shouta M.M. Nakayama, Hokuto Nakata, John Yabe , Kaampwe Muzandu, Yoshinori Ikenaka , Mayumi Ishizuka
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2023～セッションM-ZZ41：環境汚染が進行する現代における環境、生物、人の調和を考える
  • 招待講演
• [学会発表] 日本の野生猛禽類及びガン・カモ類における鉛汚染の実態と鉛同位体比を用いた曝露源の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 丸山瑞貴、銅谷理緒、牛根奈々、小笠原浩平、渡辺有希子、齊藤慶輔、栗谷豪、中川光弘、池中良徳、石塚真由美、中山翔太
  • 学会等名: 第２回環境化学物質3学会合同大会
• [学会発表] アフリカにおける金属汚染：ザンビアの鉛汚染を例に (2023)
  • 著者名/発表者名: 中山翔太、石塚真由美
  • 学会等名: 第50回日本毒性学会学術年会：シンポジウム「途上国で「今」起こっている環境汚染とその毒性影響」
  • 招待講演
• [学会発表] Lead Exposure in Namibia: A Comparative Analysis Among Captive Cheetahs (Acinonyx jubatus), Wild Cheetahs, and Wild Leopards (Panthera pardus) (2023)
  • 著者名/発表者名: Catherine Hauw, Anne Schmidt Kuntzel, John Yabe, Maria Diez-Leon, Niall McCann, Gerhard Iiputa, Mark Jago, Esther Mukete-Hilundutah, Trevor Nzehengwa, Nelly Banda, Shouta M.M. Nakayama, Mayumi Ishizuka, Matti Nghikembua, Becky Johnston, Jacqueline Ehrlich, Laurie Marker
  • 学会等名: WRC2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] オナガガモにおける鉛汚染およびインフルエンザ抗体量の免疫との関連性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 森口紗千子、牛根奈々、若山絵夢、加藤卓也、嶋田哲郎、杉野目斉、足利直哉、中山翔太、石塚真由美、羽賀淳、大沼学、山口剛士、田中良和、羽山伸一
  • 学会等名: 日本鳥学会2023年度大会
• [学会発表] 国内の猛禽類及びガンカモ類における2022年以降の鉛汚染状況と曝露源の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 丸山瑞貴，銅谷理緒，牛根奈々，小笠原浩平，渡辺有希子，齊藤慶輔，栗谷豪，中川光弘，池中良徳，石塚真由美，中山翔太
  • 学会等名: 日本鳥学会2023年度大会
• [学会発表] 北海道における近年の猛禽類の鉛中毒症発生状況 (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡辺有希子、河野晴子、石井千尋、丸山瑞貴、石塚真由美、中山翔太、齊藤慶輔
  • 学会等名: 第29回日本野生動物医学会大会
• [学会発表] Health and development impacts of environmental lead contamination in children in the vicinity of a lead-zinc mine in Kabwe, Zambia (2023)
  • 著者名/発表者名: Yabe J, Nakayama SMM, Nakata H, Munyinda NS, Toyomaki H, Yohannes YB, Muzandu K, Kataba A, Zyambo G, Mufune T, Liazambi A, Chawinga K, Choongo K, Ikenaka Y, Ishizuka M
  • 学会等名: -International Symposium- Impact of Chemical and Biological Hazards on the Environment, Animals and Human Health and its Countermeasure
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Comparison of δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) sensitivity to in vitro lead exposure among avian species (2023)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Maruyama, Yukiko Watanabe, Chihiro Ishii, Keisuke Saito, Nana Ushine, Rio Doya, Kohei Ogasawara, Yoshinori Ikenaka, Yared Beyene Yohannes, Mayumi Ishizuka, Shouta M.M. Nakayama
  • 学会等名: -International Symposium- Impact of Chemical and Biological Hazards on the Environment, Animals and Human Health and its Countermeasure
  • 国際学会
• [学会発表] Identifying lead exposure pattern in wild lizards and its relation with geographical features using lead isotopic ratio analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Rio Doya, Shouta M.M. Nakayama, Hokuto Nakata, Haruya Toyomaki, John Yabe, Kaampwe Muzandu, Yared B. Yohannes Andrew Kataba Takeshi Kuritani Yoshinori Ikenaka, Mayumi Ishizuka
  • 学会等名: -International Symposium- Impact of Chemical and Biological Hazards on the Environment, Animals and Human Health and its Countermeasure
  • 国際学会
• [学会発表] In vivo assessment of phosphate and liming amendments on lead contaminated soil (2023)
  • 著者名/発表者名: Nyein Chan Soe, Mayumi Ito, Yoshinori Ikenaka, Mayumi Ishizuka, Shouta M.M. Nakayama
  • 学会等名: -International Symposium- Impact of Chemical and Biological Hazards on the Environment, Animals and Human Health and its Countermeasure
  • 国際学会
• [学会発表] Sex Dependent Effects of Lead on Conception via Soil as Medium of Exposure in Mouse Model (2023)
  • 著者名/発表者名: Banda Nelly, Soe Nyein Chan, Beyene Yared, Doya Rio, Ikenaka Yoshinori, Ishizuka Mayumi, Nakayama Shouta
  • 学会等名: -International Symposium- Impact of Chemical and Biological Hazards on the Environment, Animals and Human Health and its Countermeasure
  • 国際学会
• [学会発表] Lead level in blood of Asian black bears in two different areas in central Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamazaki, Mayumi Ishizuka, Shouta MM Nakayama, Nelly Banda, Shinsuke Koike, Goto Yusuke, Kozo Yamazaki, Yui Nemoto, Boris Fuchs, Jon M. Arnemo
  • 学会等名: 16th International Conference of Asian Society of Conservation Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Differences in blood δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) sensitivity to in vitro lead exposure among avian species（δ-アミノレブリン酸脱水酵素のin vitro鉛曝露に対する鳥類種間における感受性の違い） (2023)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Maruyama, Yukiko Watanabe, Chihiro Ishii, Keisuke Saito, Nana Ushine, Rio Doya, Kohei Ogasawara, Yoshinori Ikenaka, Yared Beyene Yohannes, Mayumi Ishizuka, Shouta M.M. Nakayama
  • 学会等名: 7th International Chemical Hazard Symposiumおよび第7回環境化学討論会 北海道東北地区部会、中国四国地区部会合同シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Sex Dependent Effects of Lead on Conception via Soil as Medium of Exposure in Mouse Model (2023)
  • 著者名/発表者名: Banda Nelly, Soe Nyein Chan, Beyene Yared, Doya Rio, Ikenaka Yoshinori, Ishizuka Mayumi, Nakayama Shouta
  • 学会等名: 7th International Chemical Hazard Symposiumおよび第7回環境化学討論会 北海道東北地区部会、中国四国地区部会合同シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] In vivo Evaluation of the Effects of Phosphate and Liming Amendments on Lead-Contaminated Soil (2023)
  • 著者名/発表者名: Nyein Chan Soe, Mayumi Ito, Yoshinori Ikenaka, Mayumi Ishizuka, Shouta M.M. Nakayama
  • 学会等名: 8th One Health Lecture Series: Enhance Scientific Collaboration for Healthier Society
  • 国際学会
• [学会発表] Variation in inhibitory effect of Pb on δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) among avians (2023)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Maruyama, Yukiko Watanabe, Chihiro Ishii, Keisuke Saito, Nana Ushine, Rio Doya, Kohei Ogasawara, Yoshinori Ikenaka, Yared Beyene Yohannes, Mayumi Ishizuka, Shouta M.M. Nakayama
  • 学会等名: 8th One Health Lecture Series: Enhance Scientific Collaboration for Healthier Society
  • 国際学会
• [備考] 北海道大学大学院獣医学研究院毒性学教室
  • URL: http://tox.vetmed.hokudai.ac.jp/
• [学会・シンポジウム開催] -International Symposium- Impact of Chemical and Biological Hazards on the Environment, Animals and Human Health and its Countermeasure (2023)