水銀体温計は本当に危険なのでしょうか？ 「水銀吸収」に関しては、彼はあまりにも多くのことを耐えてきました...

水銀体温計は皆さんもよくご存知だと思いますが、ご存知のとおり、水銀は生物学的に毒性のある重金属です。水銀に関する水俣条約でも「2026年1月1日から水銀を使用した体温計、血圧計の製造を禁止する」と明記されている。

そこで疑問になるのが、水銀は生物にどのような害をもたらすのかということです。自然界に存在する水銀は植物に吸収されるのでしょうか？

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水星：狡猾な殺人者

水銀は特殊な物理的、化学的性質を持っています。常温常圧下では、水銀は液体であり、大気中で気体元素の形で長期間安定して存在できる唯一の重金属です。自然界では水銀は含有量が非常に少ない微量重金属元素ですが、その生物学的毒性は極めて強いです。特にメチル水銀の場合、非常に低レベルの曝露でも重大な生態毒性を引き起こす可能性があります...

1960年代に日本で発生した「水俣病」事件は、歴史上最も深刻な水銀中毒事件でした。工場は工業生産から生じた水銀を含む大量の未処理の排水を水俣湾に排出した。水生環境中の水銀は毒性の強いメチル水銀に変換され、食物連鎖を通じて100万倍に生物濃縮される可能性があります。こうした水銀を含んだ魚介類を長年摂取してきた住民が、今回のメチル水銀汚染事件の被害者となった。

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水銀は地球規模の汚染物質として、大気の循環によって長距離輸送される可能性があります。水銀汚染の影響から人類と環境を守るため、「水銀に関する水俣条約」が2017年8月16日に正式に発効しました。署名国は国際水銀条約を遵守し、水銀含有製品の使用と人為的水銀排出を削減する必要があります。

地球全体の大気中の水銀貯蔵量は約 5,000 ～ 5,500 トンで、そのうち人為的発生源からの水銀排出フラックスに関する研究は比較的明確で、年間約 2,000 トンです。しかし、自然発生源からの水銀の排出プロセスには大きな不確実性があり、科学界がその排出量を正確に推定することは現時点では困難です。特に、地球全体の森林生態系と大気の間の水銀の交換は「-727〜703トン/年」と推定されており、科学者が森林生態系が大気中の水銀の発生源なのか、それとも吸収源なのかを判断することは不可能です。

したがって、森林と大気の間の水銀の排出源と吸収源の関係を正確に推定することは、水俣条約の実施における責任の合理的な分担に役立ち、科学的な実施交渉に合理的な支援を提供します。

水銀は人間に害を与えるだけでなく、植物にも害を与えるのでしょうか?

このような疑問を念頭に、中国科学院地球化学研究所環境地球化学国家重点実験室の馮新斌研究員が率いる地域水銀生物地球化学循環研究チームは、雲南省哀牢山の亜熱帯常緑広葉樹林を研究対象とし、植物の葉による水銀の吸収と根における水銀の生物地球化学循環について研究を行った。彼らは天然水銀安定同位体を用いて植物の葉や根における水銀の発生源と移動メカニズムを分析し、重要な研究の進展をもたらしました。

ほとんどの重金属は土壌から植物の根によって吸収され、蒸散などの生物学的プロセスを通じて植物の地上組織に上方に移動し、最終的に葉に到達しますが、植物による水銀の吸収プロセスは大きく異なります。

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植物の葉の表面は大気中のガス状元素水銀を吸収する可能性があり、また、水銀の一部は気孔の光合成/呼吸プロセスを通じて葉の内部に入り込む可能性もあります。また、植物の根は土壌から水銀イオンを水溶液の形で吸収しますが、根の導管内で吸収された水銀の伝達距離は非常に限られているため、地上部に伝達することはできません。

したがって、植物中の水銀濃度は通常、数ppbから数十ppb（10-9g/g）の間であり、これは非常に低い濃度であり、植物に毒性の影響を与えることはありません。しかし、一部の汚染地域などの特殊な状況下では、植物中の水銀濃度が数十～数百ppm（10-6g/g）に達すると、植物の生理学的プロセスに重大な影響を及ぼします。

植物中の水銀はどこから来て、どこへ行くのでしょうか?

水銀の安定同位体組成シグネチャは、水銀の発生源とそれが関与する特定の反応を追跡する指紋のような役割を果たすため、水銀の生物地球化学的指紋と呼ばれることがよくあります。

原子は原子核と原子核外電子で構成されており、原子核は一定数の陽子と中性子で構成されていることは知られています。同位体とは、陽子の数は同じだが中性子の数が異なる原子のことです。自然界では水銀には 196Hg、198Hg、199Hg、200Hg、201Hg、202Hg、204Hg の 7 つの安定同位体が存在します。自然界では水銀は、さまざまな末端成分で明確に異なる水銀同位体特性を示すため、水銀同位体を使用して水銀の起源を効果的に示すことができます。

例えば、植物の根における水銀同位体非質量分別の指紋特性は、土壌プロファイルにおける水銀同位体分別の指紋特性を継承していますが、地上部（幹、葉など）の指紋特性とは明らかに異なります。これは、植物の根の水銀は、地上組織の移行によるものではなく、主に土壌に由来することを証明しています。

植生の根のバイオマスは膨大で、全植生の 22% を占めています。植物を支えるだけでなく、植物体の物質輸送にも重要な役割を果たします。これまでは、葉に吸収された大気中の水銀が植物の根へと運ばれる可能性があると考えられていました。したがって、植物の根は大気中の水銀の重要な吸収源である可能性がある。

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中国科学院地球化学研究所の最新の研究により、植物の根は主に細根の根皮を通して土壌溶液中の水銀イオンを吸収することが確認された。一部の水銀は根皮から根髄に移行し、根皮の水銀濃度は根髄の約 6 ～ 10 倍になります。また、細根の水銀濃度は粗根の水銀濃度よりも大幅に高くなります。根に吸収された水銀が導管に沿って上方へ移動するプロセスは非常に弱いため、表層の根の水銀濃度は底層よりも大幅に高くなります。

さらに、根系の死滅により、根に吸収された水銀が土壌に放出され、これが植物の解毒メカニズムとなり、土壌中の根圏水銀濃度の上昇を引き起こす可能性があります。

あまり知られていない事実ですが、世界中の森林は大量の水銀を吸収しており、毎年吸収される総量は人間の活動によって排出される水銀とほぼ同量です。しかし、地下の根に含まれる水銀の発生源や蓄積される水銀の量についての理解が不足しているため、森林の水銀吸収量を推定することは非常に不確実です。

中国科学院地球化学研究所の研究では、植物の根に含まれる水銀は、地上部の輸送によるものではなく、主に土壌から来ていることが確認されました。これは、根が大気中のゼロ価水銀の吸収源であるというこれまでの研究者らの見解を否定するものである。したがって、植物の根は地球全体の大気中の水銀吸収量の推定に含めるべきではありません。

現在、私たちは水銀排出削減と条約遵守という二重のプレッシャーに直面しており、水銀に関する水俣条約を積極的に実施しています。遵守関連政策の策定と排出削減対策の有効性のテストは、水銀の地球規模の生物地球化学的循環に関する科学的理解に基づいて行われなければなりません。中国の科学者たちは真実を探求する道を歩み続け、進歩を続けています。

この記事は中国科学普及協会が作成したものです。転載の際は出典を明記してください。

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編集者 |孫晨宇

著者 |袁偉、賈龍宇、馮新斌（中国科学院地球化学研究所）

プロデューサー |中国科学博覧会