同位体と医薬品成分で硝酸汚染の出所を突き止める、IAEAが示した水質追跡の新しい手法

分析・見解

同位体だけでは見分けられない汚染源がある

硝酸は水に溶けやすい。畑にまいた化学肥料でも、家畜のふん尿でも、浄化槽や下水の排水でも増える。水を調べて硝酸が高いと分かっても、出所までは分からない。そこで使われてきたのが、窒素と酸素の同位体比である。同位体とは、同じ元素なのに中性子の数が違い、重さがわずかに異なる原子のことだ。化学肥料と動物のふん尿では、この重さの比率に特徴の違いが出る。

ただし、この手法には弱点がある。ふん尿由来と下水由来は数値が重なりやすい。土の中で微生物が窒素を変化させると、数値そのものがずれてしまう。結果は「この範囲のどれか」としか言えず、犯人を一人に絞れない場面が多かった。

薬とカフェインが、人の暮らしの指紋になる

今回の報告書の面白さは、ここに化学物質の目印を足した点にある。医薬品、人工甘味料、カフェインは、人の体や台所を通って排水に出てくる。農地にまく肥料には入っていない。これらが水から見つかれば、人の生活排水が混ざっている有力な証拠になる。

人工甘味料の一部は分解されにくく、下水処理場を抜けても残る。この性質が目印としての信頼性を支えている。畜産由来なら、動物用の抗菌薬が手がかりになりうる。同位体が「窒素の素性」を語り、新興汚染物質が「誰の暮らしから来たか」を語る。二つの証言を突き合わせる、刑事の聞き込みに近い方法だ。

14カ国の共同研究と、確率で答える解析の工夫

14カ国が4年間かけたことで、気候も土地利用も違う流域のデータが集まった。一つの川で通用する判別ルールが、別の地域では外れることは珍しくない。多様な条件で試した点が、手法の汎用性を測る土台になる。

また、機械学習やベイズ統計の利用も見逃せない。ベイズ統計とは、新しい証拠が出るたびに確からしさを更新していく考え方である。「農業が六割、生活排水が三割」のように、割合と幅を添えて答えを出せる。白黒をつけず、不確かさごと示すほうが、行政の判断には使いやすい。

残る課題は費用と、日本の水環境への当てはめ

課題は費用と手間だ。同位体の測定には専用の質量分析装置が要り、検体あたりの費用は通常の水質検査より大きく上がる。途上国の水道事業者がそのまま導入できる水準ではない。IAEAが各国の研究所へ技術を広げられるかが鍵になる。

日本でも、地下水の硝酸性窒素が環境基準を超える井戸は、茶畑や畜産地帯を中心に問題になってきた。汚染源を特定できなければ、対策費を誰がどう負担するかも決まらない。測れることと責任を決められることは別の話だが、前者がなければ後者は始まらない。