植物と大気汚染 ー研究の概略ー 1）大気汚染のバイオモニタ リングへの利用 2）大気汚染物質の分解除去
1）植物による大気汚染評価
バイオモニタリング(Biomonitoring)の重要性 総合的な化学物質リスク評価法として有用 実際の野外環境は多種多様な化学物質が存在し、未知な物質も存在する。それら無数の化学物質を個々に同定・定量し、複合汚染による影響を予測し、毒性評価をしていくことは非常にコスト及び時間のかかる困難な作業となる。 従来のバイオモニタリング手法 生物相や生物多様性の変化、指標生物の個体数変動、形態学的変化などの、目に見える変化が起こって初めて評価できる手法。 →このような変化が起こった環境は既に相当汚染・破壊が進んでしまっている 不可逆的変化が起きる前に評価できる新評価手法の渇望 無数の未確認の汚染物質による複合汚染の生態影響を鋭敏に検出し、野生動物・人間・自然環境がどの程度、危機に曝されているかを明らかにすることの出来るバイオマーカーを用いた生態毒性予知システムの確立が強く求められている。
生化学的ﾊﾞｲｵﾏｰｶｰによる環境汚染評価 Air quality 環境汚染が生物体内にもたらす変化を計測することにより、汚染度合いを評価する Change in plants 沿道植物中の解毒酵素チトクロームP450を大気汚染のバイオマーカーとして使えないか？
チトクロームP450とは？ 薬物代謝酵素 モノオキシゲナーゼ(monooxygenase) 生物体内に入ってきた芳香族物質等に対し、酸素１原子を付加することにより、その後の環開裂に寄与する 薬物代謝酵素 Pseudomonas putida のﾅﾌﾀﾚﾝ酸化に関与するP450骨格
P450による環境汚染評価/EROD試験とは？ 評価の基本メカニズム EROD (ethoxyresorufin-O-deethylase) 試験 Ethoxyresorufin PAH PCB P450 P450 P450 P450 fluorescence Ex. 530nm Em. 590nm Resorufin 対象環境中の生物材料に存在するP450量を測定することによって、その環境がどれ位汚染されているかを推測する 生成されているresorufin量より、サンプル中に含まれていたP450量を知る
P450による環境汚染評価 水系での研究例 鯉（Cyprinus carpio)を用いたEROD試験と下水処理場の関係 下流 上流
P450による大気汚染評価での評価対象例 PAH, NOx, SOx 植物種の違いは？ 大気汚染物質とP450との関係は？ P450 曝露濃度、曝露時間の影響は？ 葉からの吸収、根からの吸収の違いは？ PAH こういう結果が得られるか？ Ｐ４５０発現量 P450量が大気中の有害汚染物質のバイオマーカーとして有効かどうか？ 大気汚染低 高
P450測定作業の例 粉砕用鉄球 液体窒素による凍結 冷却しつつ振とうにより粉砕 抽出液の添加 遠心分離 ＥＲＯＤ試験へ
2）都市内緑化による大気汚染物質除去 Roof Green at Chicago City Hall
都市内緑化の潮流 都市内緑地の減少 緑化の効果（東京都HPに記載されているもの、（）内は筆者注） ・ ﾋｰﾄｱｲﾗﾝﾄﾞの緩和 名古屋市における緑被率の推移 緑化の効果（東京都HPに記載されているもの、（）内は筆者注） ・ ﾋｰﾄｱｲﾗﾝﾄﾞの緩和 ・ 地球温暖化防止（CO2の吸収源として） ・ 無機質な都市景観を和らげる（アメニティ向上） ・ 大気汚染緩和 ・ 多様な生物の生存を支える（生物多様性の確保） ・ 雨水を一時貯留する緑のダム効果 樹林地 芝・草地 農地 水面
都市内緑化によるベンゼン除去 研究例 土壌の影響 soil ベンゼン ・大気汚染物質の物理的吸着 ・土壌内微生物による汚染物質分解 ・大気汚染物質の物理的吸着 ・土壌内微生物による汚染物質分解 ベンゼン soil 滅菌していない土で明らかにベンゼン濃度の低下が見られた
都市内緑化によるベンゼン除去 研究例 植物のもたらす＋αの効果 ベンゼン気相中濃度 (ppm) 20 土のみ 16 ｱｼﾞｭｶﾞ 12 4 8 12 16 20 Time (hr) ベンゼン気相中濃度 (ppm) 土のみ ｱｼﾞｭｶﾞ ｲｿｷﾞｸ ﾒｷｼｺﾏﾝﾈﾝｸﾞｻ 植物のもたらす＋αの効果 ・気孔からの大気汚染物質の取り込み ・植物体内での分解 ・根圏における微生物の活性化 土のみの場合に比べ、植物を加えることで除去速度が増した