土壌汚染：原因、種類、結果 - 環境 - 2025

土壌の汚染は、その化学的または物理的劣化が生態学的および人為的有用性に影響を与えることです。土壌が汚染されると、不均衡が発生し、生態系の生命に悪影響を及ぼします。

20世紀の70年代以前は、土壌汚染は重要視されていませんでした。しかし、この種の汚染によって発生する環境への影響に関して、ますます多くの情報が蓄積されています。

オーストラリアの鉱業による土壌汚染。出典：CSIRO

1972年、ヨーロッパ共同体は「ヨーロッパ土壌憲章」を発表しました。この文書では、土壌は破壊されやすく、保護されなければならない貴重な資源として分類されています。

土壌の物理化学的特性は、汚染物質との相互作用のメカニズムを決定します。気相および液相を含む、組成が変化する多孔性マトリックスとしてのその特性は、汚染物質の保持を可能にします。

土壌汚染の原因の1つに、固体、液体、気体の都市廃棄物および産業廃棄物の不適切な管理があります。地面に投棄された廃棄物やそこに投棄された廃水には、大量の汚染物質が含まれており、酸性雨が酸性化を引き起こします。

鉱業と石油活動は土壌の物理的および化学的劣化を引き起こします。この意味で、最大の問題の1つは重金属による土壌の汚染です。

一方、農業活動は、農薬や農業機械の過剰使用により土壌を劣化させます。肥料や農薬は、植物だけでなく土壌中の微生物の個体数にも影響を与えます。

最も一般的な土壌汚染物質は、重金属、農薬、塩、固形廃棄物、有機廃棄物、および生物学的汚染物質です。これらの汚染物質は、土壌の化学的、物理的、生物学的、熱的および視覚的な汚染を引き起こします。

土壌汚染は、汚染された植物や水が消費されると、公衆衛生上の問題を引き起こします。同様に、景観は悪化し、莫大な経済的損失を引き起こしています。

格納池が建設されたエクアドル東部などの石油産業での土壌汚染の例を見つけます。これらのラグーンは十分に密閉されておらず、さまざまな有毒物質が浸透によって土壌を汚染していました。

土壌汚染の非常に広範囲にわたる状況は、いわゆる衛生埋立地です。ブカラマンガ（コロンビア）では、固形廃棄物が40年以上にわたって管理が不十分な状態で堆積し、病気の原因となっています。

もう1つの例は、インフラストラクチャーと開発プロジェクトの構想が不十分であったために、オリノコ川デルタ（ベネズエラ）のCañoMánamoの場合です。ここに堤防として機能する堤防道路が建設され、地域の水環境を変え、土壌の酸性化を引き起こしました。

土壌汚染の問題に対する解決策は、予防と修復を含む包括的な管理に値します。

予防には、開発への持続可能なアプローチの実施が必要です。農業だけでなく、都市や産業の廃棄物や排出物の管理にも焦点を当てるべきです。

汚染土壌の修復には、汚染物質の除去、中和、封じ込め、固定化を目的とした一連の技術が含まれます。これには、化学的、生物学的、物理的な物質が使用されます。

特徴

- 土

土壌は、物理的、化学的、生物学的要因による岩盤の分解の産物です。それは母岩の分解の地質学的プロセスを受けた地球の地殻の表層を構成します。

侵食と堆積、ならびに気候（雨、風、湿度、および温度）は、土壌構造の形成に寄与します。一方、生物も土壌形成過程（土壌生成）に積極的に参加しています。

バクテリア、菌類、ワーム、その他の生物の作用により、有機物と土壌粒子が分解されます。

生態系

土壌は、非生物的（非生物）要素と生物的（生物）要素が相互作用する物理（土壌粒子）、気体（空気）、液体（水）の各相を含む生態系です。

非生物的要素の中には、さまざまなミネラル、水、CO2やO2などのガスがあります。生物学内には、微生物（細菌、真菌、原生動物、線虫）、虫、昆虫、爬虫類、哺乳類の多様性があります。

物理化学的特性

土壌には、その起源と物理化学的特性によって定義されるさまざまな種類があります。
元の岩盤は土壌の基本的な特性を定義し、環境的および生物学的要因の作用が土壌の進化に寄与しています。

土壌の元素特性は、その構造、テクスチャー、含水率、および化学組成（主に有機物）によって与えられます。

構造は、土壌凝集体のサイズと配置、およびそれらの垂直分布に関連しています。このようにして、特定の特性と割合の砂、シルト、粘土を含む層または地平が土壌に形成されます。

水分は土壌で発生する化学的および生物学的プロセスに不可欠です。日射は地面を加熱し、そのエネルギーはさまざまな反応を触媒し、地下生活を可能にします。

-汚染と土壌と汚染物質の相互作用のメカニズム

示された土壌の成分と特性は、土壌と汚染物質の相互作用と存在する可能性のある影響を決定します。

これに基づいて、土壌に作用する汚染メカニズムはさまざまです。これらには、土壌構造中の汚染物質の保持またはそれらの浸透、拡散、輸送などの物理的プロセスが含まれます。

さらに、汚染物質の作用による変質、変質、そして一般的には化学変化も土壌で発生します。この場合、最も関連するのは化学的および生物学的プロセス（生体内変化および生体内分解）です。

-土壌の質の指標

生物学的指標

非常に重要な指標は、土壌中の生物活性を推定できる呼吸速度です。有機物の分解に起因する二酸化炭素の発生から測定されます。

次に、生物活性は、湿度、温度、酸素含有量、土壌中の有機物などの要因に依存します。他の生物学的指標は、炭素窒素無機化、窒素固定、総バイオマス、および特定の酵素の測定です。

水分含量

土壌の生物学的プロセスの発達に最適な含水量があります。より高い湿度は酸素の利用可能性に影響を与えるため、これは細孔空間の約60％にあります。

土壌肥沃度

生殖能力は、植物栄養に必要なミネラル元素の含有量と入手可能性の両方によって与えられます。これらには、主要栄養素（窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄）と微量栄養素（鉄、亜鉛、マンガン、ホウ素、銅、モリブデン、塩素）が含まれます。

酸度

土壌溶液中の水素イオンの量によって決まります。水素イオンの量が多いほど、土壌はより酸性になり、これは特定の栄養素の利用可能性に影響を与えます。

ほとんどの栄養素は、pH 5.8〜6.5（わずかに酸性）で利用できます。

塩分

それは土壌中に存在する水溶性塩の量を指し、支配的な塩は塩化ナトリウムです。高濃度の塩は土壌の肥沃度に影響を与えます。

土壌汚染の原因

-鉱業と石油活動

デンマークのヒ素による土壌汚染。出典：Bochr

鉱業

採掘活動は表土とその構造を破壊するため、土壌にとって最もネガティブな活動の1つです。さらに、さまざまな重金属などの毒性の高い汚染物質を土壌に追加します。

たとえば、金の採掘は土壌と水域を水銀とヒ素で汚染します。

石油

炭化水素の抽出に由来する残留スラッジは土壌汚染の深刻な問題です。その組成には、重金属（カドミウム、水銀）、炭化水素、その他の化合物が含まれます。

水圧破砕（フラッキング）などのいくつかの現代的な技術は、汚染の程度をさらに高めます。

フラッキングは、岩石を下層に破壊し、閉じ込められたガスと油を放出することから成ります。このプロセスでは、600を超える化学物質が追加され、土壌や水を汚染します。

-農業と育種

農薬

農業、特に集中的な単一栽培では、大量の農薬や肥料が使用されます。農薬には、除草剤、殺虫剤、殺菌剤、殺菌剤などが含まれます。

多くの場合、殺虫剤と除草剤は残留活性成分で土壌を汚染します。肥料は亜硝酸塩、硝酸塩を追加し、リン酸塩肥料はカドミウムの供給源です。

化学肥料が多すぎると、土壌が酸性になり、微生物の個体数が不均衡になることがあります。

灌漑用水

灌漑用水は、塩分が含まれているため、土壌の塩分化の主な原因です。さらに、灌漑水を通じて土壌は微生物や重金属で汚染される可能性があります。

燃料流出

農業は機械の使用によって土壌を汚染しますが、これは燃料と油の流出の脅威を表しています。

- 産業廃棄物

直接

産業の性質に応じて、最終的に土壌を汚染する可能性のある複数の廃棄物があります。特に、排水は重金属、溶剤、洗剤、その他の危険な化学物質を地面に運びます。

たとえば、カドミウムは、ニッケルカドミウム電池業界によって生成される非常に一般的な汚染物質です。また、PVCプラスチック業界または冶金およびエレクトロニクス業界で安定剤として使用されます。

間接

窒素酸化物、硫黄酸化物、二酸化炭素などの前駆ガスの排出は酸性雨の原因となります。これらの酸は土壌に到達するとpHを変化させ、酸性化を引き起こします。

熱電プラントで石炭を燃やすと、CO2（主な温室効果ガス）やその他の汚染物質が生成されます。たとえば、石炭の燃焼は、堆積によって土壌を汚染する重要な水銀源です。

重金属汚染の74％は燃焼灰によるものと推定されています。

-都市廃棄物

固形廃棄物と都市廃水は、その管理ミスにより地面に到達するあらゆる種類の汚染物質の発生源です。衛生埋立地には、とりわけ大量のプラスチック廃棄物、バッテリー、有機廃棄物、金属、電子機器が組み込まれています。

土壌汚染による景観劣化。出典：ケネス・アレン/ゴミサイト、ドラムマフ

自動車交通

化石燃料の燃焼は、堆積による土壌汚染の原因であり、有鉛ガソリンを含む場合は非常に深刻です。

-不適切なエンジニアリング手法

一部の土木工事では、土壌の劣化を引き起こす生態系を変化させています。たとえば、堤防、道路、鉄道は、ある地域への水の流れを遮断したり、増やしたりすることができます。

地面への水の流出が遮断されると、乾燥して浸食されたり、塩分濃度が増加したりする可能性があります。水の流出が防止されると、土壌は氾濫し、無酸素および酸化プロセスを経ます。

主な汚染物質

- ヘビーメタル

土壌は、それが由来する親物質（親岩）に応じて、重金属の特定の自然濃度を持っています。人間が前記濃度を増加させる追加の量を加えると、汚染の問題が発生します。

最も一般的な重金属

最も豊富な汚染重金属は、鉛、カドミウム、ニッケル、銅、スズ、水銀、ヒ素、クロム、亜鉛です。軽量金属であるにもかかわらず、アルミニウムもこのカテゴリに含まれます。

一部の土壌におけるこれらの金属の濃度は、地球の地殻で通常見られる濃度の2倍です。たとえば、カドミウムの場合、6倍になる可能性があります。

-放射性元素

ウランなどの放射性元素は、生命に深刻な影響を与えるため、非常に危険な汚染物質です。これらは、放射性廃棄物堆積物からの漏れによって、または原子力発電所での事故によって地面に追加されます。

放射性原子は、掘削活動によって下層から除去することもできます。たとえば、1986年のチェルノブイリ事故によって今日汚染されたウクライナとベラルーシの土壌は、依然として広大な土地にあります。

さらに、水圧破砕が発生すると、ラジウム、ラドン、ウラン、トリウムなどの放射性物質が混入する可能性があります。

- 外出します

それらは、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、塩化物、硫酸塩、炭酸塩、重炭酸塩などの高濃度の溶液を形成する水溶性の塩です。

土壌中の塩分の問題が最も多いのは、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウムです。

-農薬

肥料

無機肥料を過剰に使用すると、栄養の不均衡、塩分、土壌の酸性度を作り出すことにより汚染物質になります。FAOによれば、世界中で毎年2億トン以上の肥料が消費されています。

農薬

トウモロコシの雑草を防除するために使用される除草剤アトラジンが残留しているため、無差別に農薬を使用すると深刻な汚染問題が発生します。これらの除草剤は、微生物群集と炭素と窒素のダイナミクスを変化させることによって生物地球化学サイクルを曇らせます。

ブラジルだけでも、年間約1,000トンの農薬が使用されており、アルゼンチンでは年間3億トンを超えるグリホサート除草剤が使用されています。

グリホサートは深刻な健康問題を引き起こし、特に神経系に影響を与えます。

-スラリー

これには、農業および家畜活動からのあらゆる種類の有機性廃棄物が含まれます。土壌汚染の目的では、動物の排泄物と死んだ動物が特に関連しています。

これらの場合、廃棄物は、土壌汚染を介して食品を汚染する病原菌の媒介となり得る。

- 固形廃棄物

土壌を汚染する主な固形廃棄物はプラスチックであり、プラスチックはダイオキシンなどの有毒物質を放出します。さらに、建設の破片、廃棄された電子機器、バッテリー、その他の物体が床を汚染します。

アーバンガーデンをリード

ミラフローレス果樹園（スペイン、セビリア）の土壌で400 mg / kgの鉛が検出されました。許容最大値は275 mg / kgです。

培養液に吸収された鉛は0.51 mg / kgに濃縮されました（0.10 mg / kgが許容最大値）。汚染の原因は、以前に地域に堆積した建設残骸に塗料が残っていることでした。

-生物学的

生物による土壌汚染はさまざまな形で表現されます。

土壌中にすでに存在する生物の誇張された個体数の増加は、その品質を低下させる可能性があります。これは、微生物が土壌中の酸素や有機物を消費するためです。

汚染の他の形態は、線虫または真菌などの植物病原性生物ならびにヒト病原体の土壌への混入である。

土壌汚染の種類

-化学汚染

それは土壌汚染の主な形態であり、その品質を低下させる化学物質の混入で構成されています。それらが機能する物質と方法は非常に多様です。

化学物質は土壌の構造に影響を与えます。たとえば、油の流出やフラッキングに使用されるシンナーなどです。同様に、微生物は農薬や肥料の影響を受け、植物や人間にも有毒である可能性があります。

土壌の化学汚染に関与する化学プロセスの例は、酸性度です。ヒドロニウムイオン活性を持つ物質を土壌に添加すると、土壌のpHが低下し、有毒な金属イオンが放出されます。

-物理的汚染

汚染物質が追加されたり、その構造が変更されたりすると、土壌が物理的に汚染されます。最初のケースでは、ゴミや破片などの固形廃棄物が地面に堆積しています。

土壌構造の変化に関して、最も明白な現象は締固めです。これは、家畜の活動で動物を踏みつけたり、機械の働きによって起こります。

米国の土壌圧縮。出典：米国空軍、MSgt。リッキー・D・ビクル

農業の場合、機械を過度に使用すると、土壌の構造が変化し、土壌の物理的な肥沃度に影響します。これは、土を粉砕することになる多数のハローパスが行われたときに発生します。

一定の深さで複数の耕作パスが作成されると、土壌のコンパクトな層で構成される、いわゆるプラウ床が生成されます。前者の場合、土壌浸食が促進され、後者の場合、浸透が減少します。

-生物学的汚染

汚染された水は、灌漑、都市の廃水、洪水などに関係なく、土壌にさまざまな病原菌をもたらします。それらは植物、動物または人間に影響を与えることができます。

たとえば、下水は糞便の大腸菌群やその他の病原菌を運び、洪水は植物の病原性線虫で汚染された汚泥を運ぶ可能性があります。

-熱汚染

土壌温度の上昇は、土壌生物の湿度と酸素化に影響を与えることにより影響を与えます。これらの温度上昇は、高温の排水や地球温暖化の影響によって引き起こされる可能性があります。

-目視による汚染

地面にゴミやゴミ捨て場が蓄積すると、心理的な影響から経済的な影響までさまざまな悪影響を及ぼします。

土壌汚染の結果

-生態

生物多様性

土壌汚染は、この非常に生物学的に活発な生態系における生命の生存に影響を与えます。土壌では、ラジカルシステム、バクテリア、菌類、原生動物、線虫、昆虫、地下哺乳類が、複雑な拮抗的および共生関係で共存しています。

今日では、木の根と菌類（菌根菌）の間の相互関係は、異なる木の根系を伝達できる相互利益のために重要になっています。この複雑なシステムの菌根菌は土壌汚染の影響を非常に受けやすくなっています。

生物地球化学サイクルとバイオフィルター

土壌は、炭素、窒素、リン、有機物の生物地球化学的サイクルに介入します。生物地球化学サイクルにおけるこの役割のために、土壌はさまざまな物質を処理および分解することにより、バイオフィルターとしての機能を果たします。

土壌は毎年数万立方キロメートルの水をろ過する能力を持っています。汚染はこの自己浄化能力を変化させ、環境に影響を与える可能性があります。

-人類

農業および家畜生産の削減

汚染の結果としての土壌肥沃度またはその毒性の喪失は、農業および家畜の生産を減少させます。主な問題は、酸性化、塩分、土壌の砂漠化です。

世界の土壌の70％以上がこれらのプロセスによって影響を受けるか脅かされていると推定されています。

飲料水の汚染

汚染された土壌は、エントレインメント、浸透、または浸出によって地表および地下水源に影響を与えます。重金属、残留農薬、肥料、その他の化学物質は最終的に水源に洗い流されます。

農薬は、過剰な栄養素を水に取り込み、藻や水生植物の個体群爆発を促進することにより、富栄養化を引き起こします。これにより、溶存酸素が減少し、多数の水生生物種が死亡します。

水中に入る重金属やその他の物質は、動物や人間に有毒です。

公衆衛生

汚染された土壌は、ゴミの山など、さまざまな形で公衆衛生に影響を与える可能性があります。これらは、廃棄物で発生するベクター媒介性疾患の焦点です。

重金属による汚染がある場合、これらは植物に、そこから人間に転送されます。たとえば、カドミウムで汚染されたココアの土壌は、吸収によってこの重金属をココアに移動し、そこからチョコレートに移動します。

カドミウムへの長期暴露は、深刻な腎臓と消化器系の問題を引き起こす可能性があります。また、骨系の脱灰を引き起こし、骨粗しょう症を引き起こす可能性があります。

景観劣化

自然特性の喪失によって劣化した土壌は、その一部である景観を劣化させます。この意味で、それは視覚的な汚染の要因であり、観光客やレクリエーション活動に影響を与えます。

経済的価値の喪失

土壌汚染は経済的価値を失います。これは、農地の肥沃さの喪失または観光に影響を与える景観の悪化が原因である可能性があります。

土壌汚染のある場所の例

-エクアドルの油汚染

汚染問題

ペトロエクアドルの企業は、エクアドル東部の石油開発地域での土壌と水の汚染に対する厳しい批判を受けています。汚染は掘削井戸の周りのオイルダムの使用から生じました。

これらのダムには、地層だけで覆われた有毒廃棄物が収容されていました。汚染物質は重力によって土壌と混合し、水源を汚染しているダムをオーバーフローさせました。

復元

封じ込めおよびバイオレメディエーション対策が実施されました。このため、汚染された流出水を回収するために、防水コーティングと排水ネットワークが適用されました。

次に、ダムが掘削され、抽出された土壌は、生分解性細菌の菌株が接種されたバイオパイルに広げられました。これらの山は定期的に曝気され、水をやられました。

このようにして、35の汚染された場所で140,000トンの土壌をうまく処理することができました。

-El Carrasco埋立地（ブカラマンガ、コロンビア）

プロジェクト

この衛生埋立地は1978年に屋外の埋立地として機能し始め、1985年には衛生埋立地に変わりました。このサイトには、13の市町村から1日あたり約900トンのゴミが堆積しています。

結果

衛生埋立地の不適切な管理により、サイトと近隣地域の両方で土壌が汚染されました。汚染物質は、流出と浸出により置換され、土壌と水源に影響を与えた。

さらに、この地域にこの埋め立て地が存在すると、景観が悪化します。2019年には、耐用年数を超えたため、最終的な閉鎖プロセスが始まりました。

-CañoMánamo（Delta Amacuro、ベネズエラ）

これは、生産的な土木工事による土壌汚染の興味深い事例です。オリノコ川デルタ（ベネズエラ）の素晴らしい水路の1つです。

プロジェクト

1966年、グアヤナのベネズエラ法人が道路堤防の建設を決定しました。その考えは、土壌を農業に利用するために土壌の氾濫を防ぐことでした。

結果

彼らはその地域の土壌の生態学的ダイナミクスを知らなかったため、結果は絶対に逆効果でした。パイプを通る淡水の流れを減少させることにより、海からの塩辛い水が内部に浸透し、乾燥して通気した土壌が酸性になりました。

この地域の土壌には膨張性の粘土があり、乾燥するとひび割れて構造に影響を与えます。深い地平線には、空気と接触すると硫酸を生成する黄鉄鉱があります。

デルタの先住民族のワラオ族の伝統的な住民が影響を受けたため、これはすべて生態学的および社会的悲劇を表しています。

ソリューション

-予防

生態農業

土壌汚染を減らすためには、より環境にやさしい農業を実施する必要があります。農薬の使用を減らし、農業機械の集中的な使用を減らす必要があります。

有機農業と最小限の耕作は、土壌汚染を減らす代替手段です。これにより化学農薬や無機肥料の使用が減り、重い農業機械はほとんど使用されません。

廃棄物管理

土壌汚染を避けるためには、そこに到達する廃棄物を減らすことが不可欠です。このためには、固形廃棄物管理、都市および産業排水の制御、および産業ガス排出のための統合システムを実装する必要があります。

-修復

土壌中の汚染物質を分解する方法は、土壌の種類や汚染物質の性質によって異なります。場合によっては、これらの手順は、自然な場所の土壌に適用することにより、現場で行われます。

別のアプローチは、適切な場所で処理するために土壌を移動する必要があるex situの方法です。しかし、土壌の移動は、そのコストと物流上の困難のため、非常に特殊なケースに限定されています。

化学的修復

これは、汚染物質を分解したり、その影響を中和する特定の化学物質を適用することで構成されます。たとえば、酸化物質（過酸化水素または過マンガン酸カリウム）の使用に基づく化学触媒作用。

中和の例は、土壌の酸性度を修正するための農業用石灰の使用です。また、土壌への有機物の取り込みは、その構造と生物活性の回復を促進します。

生物学的回復または生物回復

油汚染の場合は、炭化水素を分解できるバクテリアや菌類が使用されます。

重金属による土壌の汚染に直面して、ファイトレメディエーションまたはファイトコレクションが使用されます。これには、重金属に耐性のある植物種、たとえば、ニッケルの超蓄積物質であるAlyssum murale種が使用されます。

植物を収穫して金属を抽出する（植物抽出）か、植物を代謝して金属を分解する（植物分解）ことができます。植物安定化基準は、単に金属を保持する植物を植えるときにも使用できます。

肉体的回復

1つのアプローチは、地面に投棄または蓄積された廃棄物を拾うなど、汚染残留物を地面から取り除くことです。たとえば、埋め立て地を根絶したり、破片を取り除いたりします。

重金属の場合、封じ込めバリアを使用して移動を防ぎます。軽質炭化水素や非塩素系溶剤などの揮発性汚染物質の場合は、プラウを使用して土壌を曝気するだけで十分な場合があります。

別のオプションは、汚染物質の蒸発を促進するために空気抽出ウェルを構築することです。

汚染物質はまた、電気（動電学）によって除去することができます。電極が地面に挿入され、汚染物質を沈殿させる低電流が生成されます。

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