フジタ技術研究報告㻌第㻡㻟号㻌 㻌 㻞㻜㻝㻣年㻌
㻌㻌

中国農用地の重金属汚染の現状と㻌
ハクサンハタザオを用いたファイトレメディエーションの適用について㻌㻌㻌
北 島 㻌 信 行㻌
飯 野 㻌 浩 成㻌㻖㻝㻌㻌張 㻌 文 宇㻌㻖㻝㻌
増 田 㻌 圭 司㻌㻌常㻌 文越㻌

㻖㻞㻌趙㻌 光輝㻌

㻖㻞㻌劉㻌 智㻌㻖㻞㻌張㻌 依然㻌㻖㻞㻌㻌㻌概㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 要㻌㻌
農用地における重金属汚染の問題は、フードチェーンを通じた健康リスクの課題として世界的に認識されている。中国においても、土壌汚染の深刻性が意識されており、近年では全国的な調査による実態把握が行われるとともに、汚染の防止・修復に関わる政策目標が示されている。本報告では、近年の資料に見られる中国の土壌汚染状況を背景として、以下の内容について述べる。㻌
㻝㻕

中国農産品の汚染状況に関する、「農用地」、「重金属汚染」、「修復技術であるファイトレメディエーション」をキーワードとした文献調査の結果㻌

㻞㻕中国の重要な工業基地である遼寧省瀋陽市における農用地、農産品の汚染状況㻌㻟㻕

フジタが保有する浄化植物であるハクサンハタザオを用いたファイトレメディエーションの適用㻌㻌

Current status of heavy metal contamination in Chinese agricultural land andapplicability of phytoremediation utilizing Cd hyperaccumulator
hakusan-hatazao (Arabidopsis halleri ssp. gemmifera )㻌
㻌

Abstract㻌
Agricultural land contaminated with heavy metal is a recognized concern worldwide due to the health risks
that it poses through the food chain. In China, there is an awareness of the growing severity of soil
contamination, and within the last decade, governmental policy objectives to prevent and remedy
contamination have been set based on the results of a national survey.
This report shows the followings:
1.

The current status of contamination of agricultural products in China based on searches of recently

published literature regarding the heavy metal impacted agricultural land and phytoremediation as acountermeasure.
2.

The facts of contamination in the city of Shenyang in Liaoning Province, an important industrial area

in northwest area of China.
3.

The applicability of Fujita’s cleaning crop, hakusan-hatazao for phytoremediation in China.

キーワード：㻌中国、重金属汚染、㻌㻌㻌

ハクサンハタザオ、㻌

環境技術部㻌

ファイトレメディエーション㻌

＊㻞㻌 瀋陽環境科学研究院㻌

㻌㻌㻌

＊１㻌 建設本部㻌 建築エンジニアリングセンター㻌 㻌−97−フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻟号㻌§１㻚㻌 はじめに㻌

1)㻌 「農用地」、「重金属汚染」、「修復技術であるファイ㻌

トレメディエーション」をキーワードとした文献調査によって、1.1 背景中国農産品の汚染状況を示し、次いで 2)東北旧工業基中国では工業活動に由来する汚染の激増及び農用化地である遼寧省瀋陽市における農用地土壌汚染の現状、学物質種類・数量の増加に伴い、農用地土壌の重金属農作物の汚染現状を明らかにしたうえ、対策技術としての汚染が深刻化している。2004 年の報告では、Cd、Pb などファイトレメディエーションの必要性を述べる。さらに、3)の重金属に汚染された農用地面積は、約 2.00×10 ha でフジタが保有する浄化植物であるハクサンハタザオを用あり、農用地総面積の 1/5 を占めている。そのうち、工業いたファイトレメディエーションの適用について述べる。

7「三廃（廃ガス、廃水、固形廃棄物）」に汚染された農用地§２㻚㻌 中国土壌汚染に関する政策動向と農産品の㻌
汚染問題㻌

面積は、1.00×107 ha であり、汚水灌漑農用地の面積は、3.30×10 ha となっている 。
61)

㻌

中国環境保護部は、国土資源部と共同で初の全国土

2.1 中国土壌汚染の政策動向

壌汚染状況調査を行った（2005 年 4 月から 2013 年 12月）。これは、統一の方法・基準が採用された調査であり、2006 年以来、中国は、徐々に土壌汚染の深刻性を意

実際の調査面積は約 630 万平方キロメートルに及び、す識し、政府部門は、一連の政策を打ち出した。具体的にべての耕地と一部の林地・草地・未利用地・建設用地をカは 2016 年 5 月に「土壌汚染防止行動計画」（土壌十条）、バーしている。

2017 年 2 月に「土地修復計画（2016-2020）」が公表され、この調査

2)

以下の政策目標が示されている。

で把握された土壌汚染の状況は、総体とし①2020 年、汚染農地安全利用率を約 90%にし、汚染て楽観できないものとなっている。土壌調査地点の基準

エリア安全利用率を 90%以上超過率は 16.1％であり、中国の基準で分類すると、そのう②2030 年、汚染農地安全利用率を 95%以上、汚染エ

ち「軽微」「軽度」「中度」「重度」に相当する汚染地点はそ

リア安全利用率を 95%以上

れぞれ 11.2％、2.3％、1.5％、1.1％だった。また、汚染の類型は「無機型」が主で無機汚染物の基準超過地点数③耕地修復率は、60%に達成

は、基準超過地点全体の 82.8％を占めており、「有機型」④中・低汚染耕地 2 億ムー（1 ムー＝667m2）を改造がこれに続き、「複合型」汚染の割合は比較的小さかった。

⑤４～６万ムー高水準農用地に 0.72～1.08 億元を投資

一方、汚染分布の状況から見ると、北方よりも南方の土

また、2016 年 12 月の「農用地土壌環境管理弁法」（パ壌汚染が深刻である。すなわち、長江デルタや珠江デルブコメ版）と、2017 年 3 月に意見募集段階に入る「土壌汚タ、東北旧工業基地などでは一部の地域の土壌汚染問染防止法」は、2017 年度内に公表・施行される見込みで題が目立つのに対して、西南地区や中南地区では土壌ある。の重金属基準超過範囲が比較的広い。また、Cd、Hg、As、2.2 中国農産品汚染の現状

Pb の 4 種の無機汚染物の含有量の分布では、北西から南東、北東から南西に向かうほど含有量が高くなる傾向

天南京農業大学研究グループの研究 3)では、中国市が見られ、南方の土壌汚染が面積、汚染レベル共に大き販米 91 のサンプルを収集し、それぞれの Cd、Zn、Se のいことが分かる。

含有量を分析した。

更に物質別の基準超過率では、Cd、Hg、As、Cu、Pb、中国食品衛生基準（GB15201-2002）と農業部無公害

Cr、Zn、Ni の 8 種の無機汚染物に対して、それぞれ 7.0％、食品―米基準（NY5115-2002）の規定では、米の Cd 含有1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％であり、量最大許容値は 0.2mg/kg、Se は 0.3mg/kg である。91 のCd の超過率が高いことが特徴的である。

米サンプルの中で、12 つのサンプルの Cd は、基準を超農用地土壌についてのデータをみると、調査地点にお過し（超過率 13%）、最高値は、基準の 6 倍を超えたといける基準超過率は 19.4％で、そのうち「軽微」「軽度」「中う結果になっている。また、重金属に汚染された食糧は、度」「重度」の汚染地点の内訳はそれぞれ 13.7％、2.8％、毎年約 1200 万トンに上るとの資料もある 4)。

1.8％、1.1％で、主要な汚染物は Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、DDT、PAH だった。
近年の資料に見られる中国の土壌汚染状況は以上の通リである。これを背景として、本稿では次の内容についこれらの調査結果に基づいて考えると、中国土壌汚染に起因して生じ食物摂取を経由した人体への健康リスクは非常に高いと判断されるため、リスク低減を目指した対策の必要性が認められる。て述べる。
−98−－㻞－㻌中国農地へのファイトレメディエーション適用について㻌

表１㻌 中国国家土壌環境質基準値と張士灌漑地区における重金属総量（㼙㼓㻛㼗㼓）㻌

基準

CdZnCuPbCr

1 級基準

0.20

100353590

2 級基準

0.30

250100300

300

3 級基準

1.00

500

400

400400張士水準

2.4148.9

21.9

34.1

12.58

倍、野菜は基準値（葉野㻌 0.20 mg/kg、果菜㻌 0.05 mg/kg）の2.3 瀋陽土壌汚染の現状と農産品の汚染問題
瀋陽市は中国の重要な重工業基地であり、旧工業基㻞倍程度となる水準である7)。㻌

地である瀋陽市鉄西区では、金属製錬、化工、紡績、機このように瀋陽市張士地区において未処理の汚染水が械加工などの業種が生産活動を行っていた。過去の生産

灌漑されていた農用地の土壌と農作物の㻯㼐汚染状況は深工程では環境面への配慮の立ち遅れにより、毎年大量の刻である。その原因は、汚水排出・固形廃棄物、リン酸肥重金属を含有する工業「三廃」が排出された経緯がある。

料・窒素肥料、冶金・電気メッキ・ステンレス産業からの排出

また、瀋陽市郊外地区の農用地では、1993年までの30年による複合的なものと考えられる。㻌

間に未処理の都市汚水が灌漑用水に用いられた結果とCd汚染については、基準値を大きく超過するレベルであして、農用地土壌が重金属に汚染されている実態がある一方で、土壌に含まれるCdの化学形態は水に溶けやすくり、農産品の質の低下を招いている。

移動性の高い、従って植物に吸収されやすいものであるた
4)

㻌 当該地域の土壌汚染は、梁らの研究 （表１）に見られるめ、ファイトレメディエーションによる修復効果が期待できように、Zn、Cu、Crは基準超過せず、Cdのみ大幅に超過る。そこで、典型的な汚染サイトである瀋陽張士地区での修している状況である。この数値は、10年前の張士地区の復効果の検証を通じて、中国汚染農用地の修復に対するCdの平均含有量4.47 mg/kg よりは、低下しているものファイトレメディエーション適用のさきがけとすることが考えらの、中国の基準を大幅に超過しているのが実態である。

れる。㻌

㻌 更に、図１に示すように、土壌中に含まれる㻯㼐の多くが、§３㻚㻌 中国のファイトレメディエーションの進展とフジタのファイトレメディエーションに関する研究成果㻌

5)

植物に吸収されやすいとされる化学形態であり、瀋陽張士地区で生産される農作物のCd濃度を上昇させる要因になっていると考えられる。㻌

中国においても、ファイトレメディエーション技術の研究開発が行われている。既往の報告の中で Cd 汚染農地に化学形態別の割合

0%

20%

40%

㻌60%

80%

100%

Cd

対して、最も効果の大きいのが中国語名は「伴鉱景天」というセダム属の植物（Sedum plumbizincicola）である。
劉玲ら 8)は、Cd 濃度 3.04±0.11 mg/kg の土壌において、Zn異なる密度でこの植物を栽培した。4 つのサイトでの栽培後の土壌中 Cd 濃度は、それぞれ 2.94、2.67、2.40、2.61

Cumg/kg までに低下し、最も高い土壌中 Cd の低減率はPb21.1%であったと報告している。4 サイトでの植物体中のCd 濃度は、46.6、47.0、52.6、56.2 mg/kg であり、植物にCr
水溶態㻗交換態㻗炭酸塩結合態
有機物㻘㻌硫化物結合態㻲㼑㻘㻌㻹㼚酸化物結合態
残渣

図１㻌 土壌中の重金属の化学形態㻌㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 梁ら㻔㻞㻜㻜㻢㻕㻌 4)より作成㻌
実際に、瀋陽市張士地区の玄米のCd含有量は、0.435～0.855 mg/kg と高い値を示しており、レタス、トウガラシ、ナ6)

よって除去された Cd 量は、208～646 g/ha に達した。
一方、龍らの研究 9)では、Cd 濃度 1.72 mg/kg の土壌で栽培し、収穫した植物体中の Cd 濃度は 7.06～12.51㻌mg/kg（平均 8.80㻌 mg/kg）との結果を得ている。各サイトの全体の除去量は、669 g/ha を達成した。また、任らの研究
10)では、伴鉱景天による修復効果は、それぞれ 28、48、53、27 mg/kg と示されている。

スの食用部分の㻯㼐含有量は、それぞれ4.01、1.78、1.24

これに対して、フジタが保有する Cd の超集積植物ハクmg/kgである。コメについては、基準値（0.2 mg/kg）の2～4

サンハタザオを用いた実証試験の結果では、ハクサンハ−99−－㻟－㻌フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻟号㻌

タザオ植物体において、200～900 mg/kg DW の Cd 吸収

た、作物と異なり安定的なバイオマス生産を確保するため能力を確認し、試験区の土壌 Cd 濃度は、試験前のの栽培手法が確立されておらず、かつ個体ごとの形質に4.7mg/kg から試験後の 2.6mg/kg に低下したことを示して大きなばらつきがあることから、発見された超集積能を有いる。また、Cd の除去量は、3000 g/ha となっているする植物種を直ちに実用的に利用することは難しい。

11）。従って、中国での伴鉱景天を用いた研究例と比較して、ハハクサンハタザオについては、“栽培植物化”を目標とクサンハタザオの Cd 除去能力が優れているものと判断さした研究開発によって、採種・育苗を含む基本的な栽培れた。

体系が確立できている。更に、選抜・交配によって形質の均一化を行い（品種名「AHG347 ウィンタークリーン」とし§4. Cd、Znの超集積植物㻌 -ハクサンハタザオ-て品種登録の審査中）、併せて発芽促進方法を検討して種子の直播による栽培が可能となる処理条件を見出して

4.1 超集積植物とはいる超集積植物である。

超集積植物（hyperaccumulator）は、重金属元素を高効4.2 Cd汚染の浄化植物：ハクサンハタザオ

率で吸収し、根から地上部へ輸送して、高濃度で体内に蓄積しながらその生活環を完結し得る特殊な植物種であハクサンハタザオ（Arabidopsis halleri ssp. gemmifera）

る。1970 年代の半ばに Ni を高濃度に集積する植物に対は、Cd と Zn の超集積植物として 2003 年に Kubota ら 17)して超集積植物、超集積（hyperaccumulation）という用語によって報告されたものである。この植物は、極東ロシア、

12)。以降、この奇妙ともいえる現象について中国東北部、韓国、日本の山地に分布するアブラナ科シ精力的に研究が行われ、Ni 以外の元素についても超集ロイヌナズナ属の植物である。日本におけるハクサンハタ積性を示す植物種の存在が報告され、併せて、超集積のザオには、かつて Arabis gemmifera の学名が与えられて定義や超集積植物の判断基準を明確にしようとする議論いたが、2000 年前後に Arabidopsis 属の再編が行われ、も行われてきた。現在、提案されている超集積植物の判

ヨーロッパに分布する Cardaminopsis halleri と共に A.

断基準は、以下の通り（数値は全て、葉の乾燥重量当り）

halleri の亜種として分類された 18)。

が用いられたであり、実験条件下ではなく自然に生育している状態で、Kubota ら 17)は自生地から採取したハクサンハタザオ個基準となる濃度を越えるものを超集積植物とするべきだと体を分析して葉での Cd 濃度は 1810 mg/kgDW であり、している

12,13)

同 地 点 か ら 採 取 さ れ た ヘ ビ ノ ネ ゴ ザ で の 値 （ 510。

㻌 㻌 㻌 㻌 ・Cd, Se, Tl :100 μg/gmg/kgDW）の 3.5 倍であったことを示している。この時点

㻌 㻌 㻌 㻌 ・Co, Cr, Cu:300 μg/g

では、ハクサンハタザオのバイオマス生産性については㻌 㻌 㻌 㻌 ・As, Ni, Pb :1000 μg/g

未知数であったが、筆者らが別途採取した個体を栽培し㻌 㻌 㻌 㻌 ・Zn:3000 μg/g

たところ、施肥による生育量の増大が認められ栽培植物㻌 㻌 㻌 㻌 ・Mn: 10000 μg/g化が可能であると判断された。また、自生地においては春㻌 こうした判断基準に基づくと、おおよそ 500 種が超集12)から秋にかけて発芽し、（節間の短縮した）ロゼット状態では、総説冬を越し、翌春に伸長・開花する生育パターンを持つ。この中で、この種数が地球上の維管束植物の 0.2％に満たのため、農用地の Cd 対策への適用を考えた場合に、春ないことから超集積はまれな現象であると述べている。超から秋に栽培される作物の裏作としてハクサンハタザオを集積は根での吸収、体内の輸送、地上部での蓄積（解毒）栽培することで、リスクの低減を図りつつ現行の農業生産というプロセスから構成され、植物生理としても興味深いを継続できる可能性がある。また、他の浄化用植物との組現象であり、それぞれの機能をになう器官・組織で超集積み合わせによって Cd 除去効率を向上させることもできる。

積植物に該当するとされている。Pollard ら13)

図 2 には、実際の農用地を対象とした試験（1000 ㎡）を可能にしている機構について基礎的な研究が行われている 14-16)。の状況を示した。試験地は、水田から転換されて 2 年を植物を利用した汚染除去では、植物体中に蓄積された経過した畑地である。試験開始時の作土層（地表から 15

対象物質の濃度とバイオマス生産量の積によって除去量

cm 深さまでの範囲）中の土壌カドミウム濃度は、 4.19が決まる。超集積植物は野草であり、生育速度が遅く植mg/kgDW（0.1M HCl 抽出）であった。プラグ苗の植え付物体の生産性が低いことが実際の汚染浄化への適用時

けは 10 月初旬にレタス苗移植機を用いて行い、刈り取りに重金属除去の効率を制限することが多いとされ、よりバは翌年 4 月中旬の開花期中に実施した（約 6 か月半の栽イオマス生産性の高い植物種を選択する必要がある。ま培期間）。刈取時に植物体地上部を採取し収穫量とカドミ−100−－㻠－㻌

中国農地へのファイトレメディエーション適用について㻌

理由もこの発芽率の低さにある。
将来的な栽培規模の拡大に対しては、栽培に要する労力を軽減するために種子の直播による栽培を可能とする必要があると考えられた。そこで、発芽促進方法の検討を行い、発芽率を向上させるプライミング処理条件を見出した（図 3）。処理済の種子を圃場に播種して栽培を行ったところ、翌年の刈り取り時には苗移植のものと同等の生植付け時育量が得られ、処理種子によって直播栽培が可能となったことを確認できた。

§5. 中国の農用地を対象としたファイトレメディエーションの適用について
以上のような中国全体、及び瀋陽地区の深刻な土壌・農産品の Cd 汚染状況を背景として、中国での Cd 浄化刈取り時メディエーション技術の中国での有効性の検証と中国へ

図㻞㻌 農用地における実証試験の状況㻌
ウム濃度を測定したところ、収穫量は 0.28 kgDW/㎡、植物体中カドミウム濃度は 325 mg/kgDW という結果が得られ、ハクサンハタザオによるカドミウム除去量は 91 mg/㎡と算出された。また、同時に採取した土壌試料の分析結果から 1 回の栽培で作土層中の土壌カドミウム濃度が25％低下（試験開始時：4.19 mg/kgDW →試験終了時：3.15 mg/kgDW）したことが判った。従って、実際の農用地において超集積植物であるハクサンハタザオを用いて土の技術移転は、大きな意義を持つ。
2014 年から株式会社フジタと瀋陽環境科学研究院は、共同研究開発を始めた。まずは、文献調査を行い、中国で自生するハクサンハタザオの状況を調査した。文献上
では、中国のハクサンハタザオの自生地は、吉林省長白山地区のみと記載されているので、2014～2015 年にかけて、吉林省抚松県仙人橋鎮、長白県馬馬鹿溝鎮、長白山西面坂などの自生可能な場所で探索したが、それらの範囲内でハクサンハタザオを発見できなかった。

壌中のカドミウムを除去できることが明らかとなった。
元来が野草であるハクサンハタザオを浄化植物として活用する際の大きな課題は、発芽率の低さであった。採取した種子の発芽率（シャーレ試験）は、2 週間で 2030％であり、当初の栽培体系の検討で苗移植を選択した

そこで、瀋陽環境科学研究院が実施する検証のために、フジタが開発したハクサンハタザオ種子を中国へ輸出することとした。2017 年にフジタの開発した種子を中国に輸出し、瀋陽市において、フィールド試験（1800m2 既存汚染土壌）、小規模試験（50m2 人工汚染土壌）及びポット栽培を実施し、ファイトレメディエーション技術の現地での適70

Germination rate (%)

植物の先行研究との比較から見れば、フジタのファイトレ

non-Treat.
Primed A

60

Primed B
50用可能性を検証する予定である。

§6. おわりに

40

今後の試験によって、中国での効果を検証しながら、30

同時に中国での低コスト化、発芽率向上による種子の直20播方法、大規模なプライミング処理の効率化、浄化後の100植物処理、大規模な中国輸出システムの構築など、様々
0246810

Days from sowing

1214

な課題を解決しなければならない。瀋陽のみならず、中国全体の農地の土壌汚染問題を解決するために、日本

図㻟㻌 発芽促進処理の効果㻌

から中国へのファイトレメディエーション技術の移転と普㻌 㻌 㻌 㻌 プライミング処理㻔Primed A, B㻕によって㻌及による修復効果に期待することができるであろう。

㻌 㻌 㻌 発芽率が大きく向上している㻌−101−－㻡－㻌フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻟号㻌根、裘希雅、骆永明：种植密度对镉锌污染土壤伴矿景天植物修复效率的影响，环境科学， Vol.30, No.1，pp.3422-3426, 2009㻌㻥㻕龙家寰、刘鸿雁、赵志鹏、涂刚琴、刘艳萍：污灌地
重金属镉污染的伴矿景天修复试验研究，环保科技，
Vol.21，No.1, pp.6~11, 2015㻌㻝㻜㻕 任静，污泥土地处置土壤锌镉污染及植物修复研究，贵州大学博士论文㻘 2012㻌
㻝㻝㻕 農村工学研究所、株式会社フジタ、三菱マテリアル株
式会社：㻌 アブラナ科の植物（ハクサンハタザオ）がため池底泥土のカドミウム濃度を低減させる効果を確認（プレスリリース），㻌 2007㻌
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図㻠㻌 吉林省での浄化植物探索の状況㻌

metal challenge in plants: from roots to shoots.

㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 瀋陽環境科学研究院による撮影㻌 㻌Metallomics, 5, 1117-1132, 201315) B. Leitenmaier, H. Küpper: Compartmentation andcomplexation of metals in hyperaccumulator plants.

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Plant science: the key to preventing slow cadmium

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㻌

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6)較的低レベルの汚染が広範囲に徐晟徽、郭书海、胡筱敏、李凤梅、王玥弘、叶汉峰、拡散している状況下でのリスク低

钟爱平、史长华：沈阳张士灌区重金属污染再评价及減に対して有効な対策技術として镉的形态分析，应用生态学报， Vol.30, No.9, pp.2144-位置づけられます。

2148, 20077)

国内外の関係者との協働によって、農用地の汚染対策としての適刘杨、张薇、吉普辉、杨晓霞、曹秀凤、宋玉芳、沈北島 信行

阳张士灌区六种蔬菜的镉污染、生态学杂志， Vol.30,
㻌No.6, pp.1229~1233, 2011㻤㻕刘玲、吴龙华、李娜、崔立强、李柱、蒋金平、蒋玉−102−－㻢－㻌

用を進めています。