水稲におけるカドミウムとヒ素の吸収を管理する技術開発(荒尾知人): 第27回土・水研究会プレゼンテーション

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1 水稲におけるカドミウムとヒ素の吸収を 管理する技術開発 平成 22 年 2 月 2 日 独立行政法人農業環境技術研究所重金属リスク管理 RP リーダー荒尾知人 1

2 食品中の Cd に係る動向 2

3 ( 我が国のカドミウム汚染に関する取り組み ) 1968 年富山県神通川流域で発症したイタイイタイ病の原因物質がカドミウム (Cd) であると断定 1970 年 食品衛生法 により玄米の Cd 濃度を 1mg kg -1 (1ppm) 以下とする ( ただし 自主流通基準は玄米当たり 0.ppm) 1971 年 土壌汚染防止法 により Cd 汚染地域の指定と客土事業開始 ( 国際基準値の検討 ) 2006 年 7 月のコーデックス委員会 (FAO/WHO の合同食品規格委員会 ) で 精米あたり 0.ppm に決定 ( 国際基準値に対する我が国の対応 ) 国際基準値の策定を受けて 食品衛生法による国内基準値の見直しが行われている

4 コーデックスの基準値 ( 平成 18 年 7 月現在 ) コード番号基準値食品群 (mg/kg) CM120 精米 0. GC06 小麦 0.2 備考 GC0081 穀類 ( そばを除く ) 0.1 VD0070 VP0060 小麦 米を除くふすま 胚芽を除く 豆類 0.1 大豆 ( 乾燥したもの ) を除く VR089 ばれいしょ 0.1 皮を剥いたもの VR007 VS0078 根菜 茎菜 0.1 セロリアック ばれいしょを除く VL00 葉菜 0.2 VA00 VB000 VC00 VO000 その他の野菜 ( 鱗茎類 アブラナ科野菜注 2 ウリ科果菜 その他果菜 ) 0.0 食用キノコ トマトを除く

5 農用地土壌汚染防止対策の概要より 基準値 : カドミウム : 玄米 1kg につき 1mg (1ppm) 96 地域 : 6,9ha 銅 : 土壌 1kg につき 12mg 7 地域 : 1,0ha ヒ素 : 土壌 1kg につき 1mg 1 地域 : 91ha 基準値以上検出等地域面積 7,87 haのうち 6,ha(87.%) が対策事業等を完了 ( 平成 20 年 12 月 環境省水 大気環境局 )

6 客土 非汚染土壌 20~ 0c m 汚染土壌 汚染土壌 汚染土壌 カドミウム汚染水田における客土 6

7 食品中のヒ素に係る動向 7

8 農用地土壌汚染防止対策の概要より 基準値 : カドミウム : 玄米 1kg につき 1mg (1ppm) 96 地域 : 6,9ha 銅 : 土壌 1kg につき 12mg 7 地域 : 1,0ha ヒ素 : 土壌 1kg につき 1mg 1 地域 : 91ha 基準値以上検出等地域面積 7,87 ha のうち 6,ha(87.%) が対策事業等を完了 ( 平成 20 年 12 月 環境省水 大気環境局 )

9 Rice yield (kg a -1 ) 10% yield decrease 0% yield decrease 1 mgas kg -1 7 mgas kg -1 1M HCl soluble As conc. in topsoil (mg kg -1 ) 山根忠昭水稲におけるヒ素被害の発生機構と対策 (1989) 島根県農業試験場研究報告, 2, 1-9 より

10 安藤正典 (2000) インド バングラデシュにおける地下水ヒ素汚染と健康影響 J. Natl. Inst. Public helth, より

11 地下水中ヒ素濃度 μg/l 水田土壌中ヒ素濃度 μg/g Meharg AA, Rahman MM. (200) Arsenic contamination of Bangladesh paddy field soils: Implication for rice contribution to arsenic consumption. Environ Sci Technol, 7, 229- より

12 (1) 国内 ヒ素の基準値など 1. 食品中の基準値 ( 残留農薬基準値 )( 食品衛生法 ) 1.0ppm(As 2 O 換算 ): もも なつみかん いちご ぶどう ばれいしょ きゅうり トマト ほうれんそう.ppm (As 2 O 換算 ): 日本なし りんご なつみかんの外果皮 2. 食品添加物中の不純物の基準 ( 食品衛生法 ). 水質 ( 水道水 ) 基準 ヒ素及びその化合物 :0.01mg/l 以下 (As 換算 ). 環境基準 ( 公表用水域の水質汚濁に係る環境基準 ) ヒ素及びその化合物 :0.01mg/l 以下 (As 換算 ). 環境への排出規制 改善対策等 排ガス 排水 廃棄物に関する規制あり 土壌中ヒ素濃度 1mg/kg( 水稲の生育障害防止の観点から設定 ) 以上の汚染水田を対象に客土等の対策を実施食品安全に関するリスクプロファイルシート ( 農水省 WEB より ) 12

13 (2) 海外 無機態ヒ素暫定耐容摂取量 (PTWI):1μg/kg bw/week (1988 JECFA) ( コーデックス委員会 ) 1999 年の第 1 回 CCFAC において以下の理由から基準値の検討を中断 1 ヒ素利用減少 排出源対策進展により環境中の濃度が減少 2 一部の地域や食品を除き 食品からの無機態のヒ素の摂取による PTWI の超過は認められない 飲料水を除くヒ素の摂取は有機態のヒ素の寄与が大きい 食品に含まれるヒ素の化学的な形態や形態別の毒性の明確化 形態別の分析法が開発されるまでは 最大基準値をどの形態に適用すべきかの十分な根拠がない 将来 無機態のヒ素の規制値は毒性の面から 価のヒ素 価のヒ素について設定する必要がある 食品安全に関するリスクプロファイルシート ( 農水省 WEB より ) 1

14 推定一日摂取量 総ヒ素の摂取量体重当たり一週間摂取量 21(μg/kg bw/w)(s-9) 29 (S60-H1) 体重当たりの一週間摂取量は日本人の平均体重を 0kg として計算 無機態ヒ素暫定耐容摂取量 (PTWI):1 μg/kg bw/w (1988 JECFA) 総ヒ素の食品群別摂取量 ( 平成 10~19 年度平均 ) 食品群体重当たり一週間摂取量 ( μg/kg bw/week ) 米 2.0 (8 %) 野菜 海藻 7.8 (0%) 魚介類 1.9 (8%) トータルダイエット調査結果 ( 厚生労働省 ) 食品安全に関するリスクプロファイルシート ( 農水省 WEB より ) 1

15 国産産農産物の総ヒ素含有実態 (1 年産 ) 定量限 作物 分析点数定量限界界未満割合最高値平均値 の点数 mg/kg mg/kg 米 % 小麦 % 大豆 % かんしょ % さといも ( 皮つき ) % だいこん % - - にんじん % - - ばれいしょ % - - キャベツ % - - ブロッコリー % はくさい % - - レタス % - - ほうれんそう % ねぎ % たまねぎ % - - きゅうり % - - なす % トマト % - - ピーマン % - - いちご % - - しいたけ %

16 HO As V O ヒ酸 H C As V O メチルアルソン酸 (MAA) H C CH As V O ジメチルアルシン酸 (DMA) CH H C As V CH O トリメチルアルシンオキシド (TMAO) 還元 酸化 HO As III 亜ヒ酸 米 :DMA 魚介類 : アルセノベタインなど海藻 : ヒ素糖など マウスに対する急性毒性 亜ヒ酸 > ヒ酸 >DMA>MAA>TMAO 安藤正典 (2000) インド バングラデシュにおける地下水ヒ素汚染と健康影響 J. Natl. Inst. Public helth, より 16

17 稲の化学形態別ヒ素吸収パターンの解明 節水条件 湛水条件 O H As V O O H 還元 O H As Ⅲ O H カドミウムが玄米へ転流 ヒ酸 SO 2- 酸化 S 2- 亜ヒ酸 ヒ素が玄米へ転流 Cd 2+ CdS 沈澱 根から吸収 湛水条件 移植 週間前出穂 週間後収穫 土壌からヒ素が溶出 水管理のちがい 17

18 2008 /28 7/11 8/1-8/2 9/8 移植後日数 移植 週間前出穂 週間後収穫 湛水期間 18

19 Eh (mv) Eh (mv) 土壌 土壌 Day Day Eh の推移 0. 土壌 土壌 2 As concentration mg L ,2 1 2 As concentration mg L , day day 土壌溶液ヒ素濃度の推移 湛水期間 19

20 Eh (mv) Eh (mv) 土壌 1 Eh の推移 Eh の推移 土壌 Day -00 Day As concentration mg L 土壌 1 As concentration mg L 土壌 day day 土壌溶液ヒ素濃度の推移 湛水期間 20

21 Cd concentration mg L 土壌 1 Cd concentration mg L 土壌 day day 0.00 土壌 土壌 2 Cd concentration mg L Cd concentration mg L day 2008 /28 7/11 8/1-8/2 9/8 移植後日数 移植 週間前出穂 週間後収穫 湛水期間 土壌溶液カドミウム濃度の推移 day 湛水期間 21

22 玄米 Cd 濃度 mg/kg 玄米 As 濃度 mg/kg 土壌 1 土壌 2 Arao, T, et al. (2009) Effects of water management on cadmium and arsenic accumulation and dimethylarsinic acid concentrations in Japanese rice. Environmental Science & Technology :

23 水稲におけるヒ素の体系的なリスク低減技術の開発 1110 水田土壌中のヒ素の化学形態別の存在実態の解明 1120 稲の化学形態別ヒ素吸収パターンの解明 土壌微生物 酸素の侵入 品種間差 落水 As(V) 還元 H AsO 可溶化 湛水 As(V) 土壌に吸着不溶化 酸化 H AsO 水管理 玄米へ転流 抑制資材 土壌からヒ素が溶出 根から吸収 110 土壌特性に基づく玄米のヒ素汚染リスク予測技術の開発 各種土壌から玄米へのヒ素移行リスク評価 110 土壌及び食品中の各化学形態別ヒ素の分析方法の確立と妥当性確認 110 加工 調理 保管による米中ヒ素の化学形態別ヒ素濃度の変動解明 家庭用炊飯器 電子レンジ 家庭用精米機 分解 抽出 HPLC-ICPMS

24 1110 水田土壌中のヒ素の化学形態別の存在実態の解明 ヒ素存在形態に及ぼす土壌微生物の影響解明 ( 千葉大 ) ヒ素存在形態に及ぼす土壌物理特性の影響解明 ( 中村 ) 酸素の侵入 落水 As(V) 還元 H AsO 可溶化 湛水 As(V) 酸化 H AsO 土壌に吸着不溶化 ヒ素存在形態に及ぼす土壌化学特性の影響解明 ( 牧野 ) 土壌中ヒ素 As(III) As(V) X 線エネルギー (ev) 線エネルギー (ev) X 線吸収スペクトルによる水田土壌中ヒ素化学形態の直接分析 ( 山口 ) 2

25 2

26 稲の化学形態別ヒ素吸収パターンの解明 カドミウムが玄米へ転流 節水条件 O H As V O ヒ酸 O H 還元 湛水条件 SO 2- 酸化 S 2- Cd 2+ O H As Ⅲ 亜ヒ酸 CdS 沈澱 O H 移植 週間前出穂 週間後収穫 ヒ素が玄米へ転流 根から吸収 水管理のちがい 湛水条件 土壌からヒ素が溶出 水稲収穫時の危害要因 (As) の変動を把握し 合理的なサンプリング法を検討する 空間変動 時間変動 玄米 As の時空間変動 玄米 As の変動に及ぼす土壌特性値の時空間変動の影響解析 収穫後のロット間変動との比較 合理的な自主検査サンプリング法

27 課題番号 110 土壌特性に基づく玄米のヒ素汚染リスク予測技術の開発 As in brown rice = a ph + b T-C + c Clay + d Pads + e (Fe, Al) + f As As 還元 酸化 As + As + As + As + 1)pH 2) 炭素含量 ) 粘土含量 ) リン酸 ) 非晶質 吸収係数 Fe, Al 含量 各種土壌から玄米へのヒ素移行リスク評価 (1) 各種土壌特性から玄米のヒ素汚染リスクを評価できる予測式を提案 (2) 玄米のヒ素汚染リスクマップ作成へ

28 加工 調理 保管による米中ヒ素の化学形態別ヒ素濃度の変動解明 食品総合研究所食品分析研究領域分析ユニット堀田博 門倉雅史 目的 : 搗精 炊飯 保管による 国産米の種々のヒ素濃度変化解明 玄米 試料米など ぬか 精米 家庭用精米機 ヒ素類を測定 抽出 分解 無機態 有機態 密閉系での分解 HPLC-ICP-MS 開放系での分解 ICP- 発光分析装置 家庭用炊飯器 電子レンジ 炊飯などの加工 調理 米中の濃度 ( 処理前後 ) 玄米, 精米, 米粉の保管 総ヒ素無機 Ⅲ 無機 Ⅴ 有機 1 有機 2 前後 消費者への有用な情報提供

29 110. 土壌及び食品中の各化学形態別ヒ素の分析方法の確立と妥当性確認 分析対象となるヒ素化学形態 HO As III As(III) HO As V O As(V) H As V C MAA O 簡易分析法 : ボルタンメトリー法 H As V C O CH DMAA

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