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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
導入
ほとんどの非極性有機汚染物質の溶解度は限られており、土壌マトリックスに吸着されます。それらは脱離して生物にとって利用可能となり、影響（毒性、分解、または生物蓄積）を引き起こす可能性があります。吸着された (吸着および吸収された) 汚染物質のすべてが脱着されて利用可能になるわけではありません。
総濃度を測定するために化学分析で使用される抽出物は、利用可能な量よりも多くの汚染物質を土壌から放出します。ただし、汚染物質が土壌に非常に強く結合しているため、化学的抽出では放出されない可能性もあります。この強力な吸着は、有機土壌構造への汚染物質（または汚染物質の分解または反応生成物）の混入によっても引き起こされる可能性があります。さまざまな吸着強度の吸着サイトにわたる汚染物質の分布は時間の経過とともに一定ではなく、接触時間が増加するにつれて汚染物質はより強い吸着サイトに移動します。
図 1 は、以下の違いを概略的に示しています。
- 生物学的に利用可能でもある抽出可能な残留物（すなわち、潜在的に生物学的に利用可能な画分）。
- より過酷な抽出方法によって抽出可能であるが、生体利用可能ではない残留物。
- 抽出可能でも生体利用可能でもない残留物。
分解性物質が土壌に入ると、時間の経過とともにその一部が分解されます（曲線a）。曲線 a と c の間の領域は、徹底的な化学手順によって抽出できます。リスク評価では、この部分は多くの規制で値が定義されている「総濃度」とみなされます。ただし、生体利用可能となるのはこの量の一部のみです。曲線 a と b の間の面積は生体利用可能画分であり、曲線 b と c の間の面積は非生体利用可能画分です。この文書に記載されている方法により、土壌中の汚染物質の潜在的な生体利用可能部分と非生体利用可能部分の測定が可能になります。
図 1 —非極性有機汚染物質の抽出可能/生体利用可能画分、抽出可能/非生体利用可能画分、および非極性有機汚染物質の抽出可能/非生体利用可能画分の時間的変化 ([1] から修正)
Key
| X | 時間 |
| Y | 汚染物質の濃度 |
| 1 | 分解性の |
| 2 | 生体利用可能 |
| 3 | 抽出可能、非生体利用可能 |
| 4 | 抽出不可能: 残留残留物 |
| 5 | 利用できない端数 |
| 注 曲線 a, b, および c については、上記の本文の説明を参照してください。 |
バイオアベイラビリティに関する科学研究では、科学界の議論を反映した多数の定義や概念が使用されています。ただし、より明確でシンプルなアプローチが必要です。規制では、有機汚染物質は生体利用可能か非生体利用可能かのいずれかです。意思決定をサポートするには、両方が測定可能である必要があります。したがって、この文書は Ortega-Calvo らのアプローチに従っています。 (2015) [ 2] を図 2 に示します。このアプローチでは、第 4 項で詳しく説明されているように、すべての定義された分数が測定可能です。
図 2 —有機化学物質のバイオアベイラビリティの測定: 規制で使用するための簡略化されたスキーム[ 9]
生体膜の左側にあるカラーボックスは、土壌および堆積物中の 4 つのクラス (非抽出可能、非常にゆっくり/ゆっくりと脱着する、急速に脱着する、および水に溶解する) 間の汚染物質分子の分布を表します。図 2 のスキームでは、生物学的に利用可能な化学物質は、急速に脱着する濃度と溶解した濃度で表されます。それぞれの特定の画分に存在する汚染物質を測定できる化学的方法は、灰色のボックス内に示されています。細胞膜の右側にある緑色のボックスは、汚染物質にさらされた生物体内で起こるプロセスを表しています。これらの生物学的プロセスは、バイオアベイラビリティ測定に使用される標準的な方法の基礎としても機能します。
図 2 に示すように、生体利用可能画分は、この文書に記載されている方法を使用して測定できます。
Introduction
The solubility of most non-polar organic contaminants is limited and they are sorbed to the soil matrix. They may desorb and become available for organisms, which may result in an effect (toxicity, degradation or bioaccumulation). Not all sorbed (adsorbed and absorbed) contaminants will desorb and become available.
Extractions used in chemical analysis to measure the total concentration, release more contaminants from the soil than are available. It is however also possible that contaminants are so strongly bounded by the soil that they will not be released by chemical extraction. This strong sorption may also be caused by incorporation of the contaminant (or a degradation or reaction product of the contaminant) in the organic soil structure. The distribution of contaminants over sorption sites of varying sorption strength is not constant in time and contaminants will shift, with increasing contact time, to the stronger sorption sites.
Figure 1 shows schematically the differentiation between:
- extractable residues that are also bioavailable (i.e. the potentially bioavailable fraction);
- residues that are extractable by harsher extraction methods but are non-bioavailable;
- residues that are neither extractable nor bioavailable.
If a degradable substance enters a soil, part of it will degrade over time (curve a). The area between curve a and c is extractable by exhaustive chemical procedures. For risk assessments, this part is considered as the “total concentration” for which values are defined in many regulations. However, only a part of this amount is bioavailable. The area between curves a and b is the bioavailable fraction and the area between curves b and c is the non-bioavailable fraction. The method described in this document enables the measurement of the potential bioavailable and the non-bioavailable fraction of a contaminant in soil.
Figure 1 — Temporal changes in extractable/bioavailable fractions, extractable/non-bioavailable fractions and non-extractable/non-bioavailable fractions of a non-polar organic contaminant (modified from [1])
Key
| X | time |
| Y | contaminant concentration |
| 1 | degradable |
| 2 | bioavailable |
| 3 | extractable, non-bioavailable |
| 4 | non-extractable: persistent residues |
| 5 | non-available fraction |
| NOTE For curves a, b and c see description in text above. |
In the scientific research to bioavailability a large number of definitions and concepts are in use, which reflect the discussion in the scientific world. However, a more clear and simple approach is necessary. In regulation, organic contaminants are either bioavailable or non-bioavailable. To support decisions, both should be measurable. Therefore, this document follows the approach of Ortega-Calvo et al. (2015)[2] as illustrated in Figure 2. In this approach all defined fractions are measurable as further explained in Clause 4.
Figure 2 — Measurement of bioavailability of organic chemicals: a simplified scheme for use in regulation[9]
The colour boxes at the left of the biological membrane represent the distribution of pollutant molecules among four classes (non-extractable, very slowly/slowly desorbing, rapidly desorbing and water-dissolved) in soils and sediments. In the scheme in Figure 2, the bioavailable chemical is represented by the rapidly desorbing and dissolved concentrations. The chemical methods able to measure the pollutant present in each specific fraction are given in the grey boxes. The green box to the right of the cell membrane represents the processes that occur within the organism exposed to the pollutant. These biological processes can also serve as the basis for standard methods used for bioavailability measurements.
As presented in Figure 2, the bioavailable fraction can be measured using the method described in this document.