中国中央部湖南省鉱山地域における土壌から植物へのヒ素移行における土壌鉄と有機物の支配的役割

中国中央部湖南省鉱山地域における土壌から植物へのヒ素移行における土壌鉄と有機物の支配的役割

Dominant role of soil iron and organic matters in arsenic transfer from soil to plant in a mine area in Hunan Province, Central China


Environmental Science and Pollution Research
https://doi.org/10.1007/s11356-024-34675-y

要旨
土壌から植物へのヒ素（As）の移行は、土壌の生物学的利用能を制御することにより、土壌パラメータに大きく影響される可能性がある。土壌から供給される生物学的利用可能なAsと植物が取り込むAsを区別するために，本論文では2つの異なる土壌生物学的利用可能性を定義した。すなわち，潜在的な土壌生物学的利用可能なAs（Asの生物学的利用可能率で評価）と実際の土壌生物学的利用可能なAs（植物の生物蓄積係数，BF，BF- availableで評価）である。2つの土壌生物学的利用可能なAs形態について支配的な土壌パラメータを同定するために、As鉱山跡地から土壌および植物試料を採取した。その結果、採取した土壌中の潜在的な生物学的利用可能Asは1.77〜11.43%に留まったが、採取した野菜中のBFおよびBF-availableはそれぞれ0.00〜1.01および0.01〜17.87であった。残留画分に含まれるAsの割合は同程度であったが，pHと有機物（OM）含量が高く，鉄（Fe）含量が低い土壌ほど，潜在的な土壌生物学的利用可能Asが高いことが示された。相関分析により、土壌pHと潜在的土壌生物学的利用可能量（r=0.543, p<0.01）、および土壌Feと実際の土壌生物学的利用可能量（r= -0.644, p<0.05, r= -0.594, p<0.05）の関係が示された。ステップワイズ重回帰（SMLR）分析によって，支配的な土壌パラメータを特定し，潜在的な土壌生物学的利用可能量As（R2=0.69，p<0.001）を示した。一方，土壌のFeとOMは，実際の土壌の生物学的利用可能なAsを予測するために使用することができた（R2=0.18〜0.86，p<0.001〜0.015，野菜によって異なる）。これらの結果は，異なる土壌パラメータが，潜在的な土壌生物学的利用能と実際の土壌生物学的利用能に影響することを示唆している。したがって，土壌のFeとOMは，調査地域の土壌から植物へのAsの移行を制御する最も重要なパラメータである。


図3の説明
潜在的な土壌生物学的AsとpH（a）、OM（b）、CEC（c）、 土壌Fe含有量（d）、土壌P含有量（e）の関係。