化学指標とVIS-NIR分光法を用いた高度な対人地圧下の農地のスクリーニングリスク評価

Screening Risk Assessment of Agricultural Areas under a High Level of Anthropopressure Based on Chemical Indexes and VIS-NIR Spectroscopy.

• Agnieszka Klimkowicz-Pawlas
• Guillaume Debaene

抄録

集中的な人為的活動により、様々な汚染物質が制御不能な形で放出され、最終的には土壌に蓄積され、生態系や人間の健康に悪影響を及ぼす可能性がある。危険有害性のスクリーニング、優先順位付け、およびその後のリスク評価は、通常、化学物質ごとに行われ、高価で時間のかかる方法を必要とする。そのため、土壌中のリスク評価や汚染予測を迅速かつ信頼性の高い方法で行う必要があります。この点で有望な技術の一つが可視近赤外（VIS-NIR）分光法である。本研究の目的は、VIS-NIR分光法を用いて高レベルの対人圧を受ける土壌における潜在的な環境リスクを評価し、個々の多環芳香族炭化水素(PAH)とその混合物の両方のリスク指標を計算することであった。その結果、16PAH濃度については、土壌サンプルの78%が汚染されていることがわかった。また、10種類のPAHについて、ハザードコチエン ト（HQ）に基づいた最も保守的なアプローチでリスク評価を行った結果、調査地域の62％がさらなる対策が必要であるとの結論に達した。16PAHの混合物について濃度加算モデルまたは反応加算モデルを適用すると、より現実的な評価が可能となり、毒性単位（TUm）と毒性圧力（TPm）のアプローチによると、23%と55%の土壌で許容できないリスクがあることが示された。また、毒性等価係数（TEQ）は、調査地域の88％の試料で人体への安全限度を下回っていた。本研究では、VIS-NIR分光法を用いてリスク指標を予測する初の試みを行った。最良の結果はバイナリモデルを用いて得られた。バイナリーモデルの精度は次のように順序付けられる。TPm（71.6％）＜HI（85.1％）＜TUm（87.9％）、TEQ（94.6％）であった。化学指標とVIS-NIRは、いずれも第一段階のリスク評価に有効である。

Intensive anthropogenic activity may result in uncontrolled release of various pollutants that ultimately accumulate in soils and may adversely affect ecosystems and human health. Hazard screening, prioritisation and subsequent risk assessment are usually performed on a chemical-by-chemical basis and need expensive and time-consuming methods. Therefore, there is a need to look for fast and reliable methods of risk assessment and contamination prediction in soils. One promising technique in this regard is visible and near infrared (VIS-NIR) spectroscopy. The aim of the study was to evaluate potential environmental risk in soils subjected to high level of anthropopressure using VIS-NIR spectroscopy and to calculate several risk indexes for both individual polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their mixture. Results showed that regarding 16PAH concentration, 78% of soil samples were contaminated. Risk assessment using the most conservative approach based on hazard quotients (HQ) for 10 individual PAHs allowed to conclude that 62% of the study area needs further action. Application of concentration addition or response addition models for 16PAHs mixture gave a more realistic assessment and indicates unacceptable risk in 23% and 55% of soils according to toxic units (TUm) and toxic pressure (TPm) approach. Toxic equivalency quotients (TEQ) were below the safe limit for human health protection in 88% of samples from study region. We present here the first attempt at predicting risk indexes using VIS-NIR spectroscopy. The best results were obtained with binary models. The accuracy of binary model can be ordered as follows: TPm (71.6%) < HI (85.1%) < TUm (87.9%) and TEQ (94.6%). Both chemical indexes and VIS-NIR can be successfully applied for first-tier risk .