中東最古の石油精製地帯の土壌に含まれる潜在的な有害元素：供給源の配分、スペシエーション、バイオアクセス性、およびヒトの健康リスク評価

Potentially toxic elements in the Middle East oldest oil refinery zone soils: source apportionment, speciation, bioaccessibility and human health risk assessment.

• Zeinab Mokhtarzadeh
• Behnam Keshavarzi
• Farid Moore
• Franco Ajmone Marsan
• Elio Padoan

抄録

本研究では、イランの都市部の44地点で採取されたサンプル中の15種類の潜在的毒性元素（PTE）（Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sc, Zn）を分析し、定量した。イランの石油地帯であるアルヴァンド自由区域の都市部及び工業地帯の土壌に含まれる人為的なPTEに着目し、濃縮係数(EFs),修正汚染指数(MPI),主成分分析(PCA),多変量主成分分析(MLR-APCS)及びスペシエーションを用いて供給源を分類した。さらに、PTEsのバイオアクセス性と健康リスクについても調査した。EFの結果、Cd, Cu, Hg, Mo, Pb, Sb, Znなどの元素が有意に濃縮されていることが明らかになった。MPIの値は、アバダン工業地区とアバダン石油化学コンビナートが調査地域で最も汚染されていることを示した。PCA/MLR分析の結果、自然発生源、化石燃料燃焼、交通・石油派生物、石油廃棄物の4つの主要な発生源が明らかになった。PCA/MLR分析では、自然源,化石燃料燃焼,石油派生物,石油廃棄物の4つの主な源が明らかになった。各源のPTE濃度に対する相対的な寄与度は、自然源の32.3%から交通機関の30.6%、石油廃棄物の20.1%から化石燃料燃焼の17%までと様々であった。MLR-APCSの受容体モデルを用いた金属の発生源の配分は、Hgの85.0%が石油製品から発生していることを明らかにした。化学的スペシエーションの結果はPCAで得られた結果と一致した。PTEのバイオアクセス性は、MoとSb以外は地球化学的特性が異なるため、胃腸相から腸相に向かって低下することがわかった。全元素濃度に基づく小児及び成人のPTEの非がんリスクに対するハザード指数(HI)は、生体アクセス性の高い相の2倍から10倍以上の範囲であると推定された。

In this research, fifteen potentially toxic elements (PTEs) (Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sc and Zn) were analysed and quantified in samples collected at 44 sites in an urban area of Iran. Sources were apportioned using enrichment factors (EFs), modified pollution index (MPI), principal component analysis (PCA), multivariate linear regression of absolute principal component scores (MLR-APCS) and speciation, with a focus on anthropogenic PTEs in the urban and industrial soils of the Arvand Free Zone area, an oil-rich zone in the country. Furthermore, the bioaccessibility and the human health risks of PTEs were investigated. The EF revealed a significant enrichment for elements such as Cd, Cu, Hg, Mo, Pb, Sb and Zn. Values of MPI showed that Abadan industrial district and Abadan petrochemical complex are the most polluted sites in the study area.The PCA/MLR analysis revealed four main sources: natural sources, fossil fuel combustion, traffic and oil derivatives and petroleum waste. The relative contribution of each source to PTE concentration varied from 32.3% of the natural sources to 30.6% of traffic and from 20.1% of petroleum waste to 17% of fossil fuel combustion. The source apportionment of metals generated using MLR-APCS receptor modelling revealed that 85.0% of Hg was generated by oil products. Chemical speciation results were compatible with the results obtained from PCA. Bioaccessibility of PTEs decreased from gastric to intestinal phase except Mo and Sb due to their different geochemical characteristics. Hazard index (HI) for non-cancer risk of PTEs for both children and adults based on total element concentrations was estimated to range from 2-fold to more than 10-fold higher than that of bioaccessible phases.