地質と病気毒性のある鉱物医療地質学<蛇足>栄養学のミネラル

 医療地質学 Medical Geology

 地質と病気

 「風土病」という言葉があります。広辞苑によれば、「一定の地域に持続して多発する、その地方特有の病気。地理・気候・地質・生物相および住民の生活様式など種々の要因がある。」だそうです。かつてツツガムシ病は新潟県信濃川の河川敷で発生する風土病でしたが、今では全国に広がり、鹿児島や宮崎も流行域の一つです。2019年10月26日付南日本新聞によれば、1~9月速報値で鹿児島県は18名、全国一の罹患者を出したそうです。これは有毒ダニの幼虫に吸着され感染するリケッチア症であり生物相に起因します。西郷隆盛が流刑地の沖永良部島で罹ったと言われているのが象皮病でした。これは蚊が媒介するリンパ系フィラリア症です。
 それでは地質に関係のある風土病にはどんなものがあるのでしょう。
日本の自然放射線量(産総研,2004)
 六甲花崗岩起源の水は銘酒灘の生一本を生んだとして名高い名水ですが、西宮市や宝塚市では斑状歯を発症して問題になっています(谷岡,2013)。斑状歯とは、主に永久歯の表面に現れる歯の異 常で、歯の表面に褐色~暗褐色の斑点ができると共に、小さな穴が開いたり、歯の先端が欠けたりします。
蛍石(Wikipediaによる)
一定量(0.8 ppm以上)を超えるフッ素を含有する水を日常的に飲用している地域において集団発生するのだそうです。花崗岩分布域では、フッ化物の蛍石fluorite, CaF2や黒雲母biotite, K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH,F)2からフッ素が溶け出して地下水に混じり、河川に流れ込むためです。水道が普及する前、同じ谷川の水を引いた簡易水道を利用した人に多発したようです。たまたま蛍石などが濃集していたところだったのでしょうか。
 花崗岩と言えば、放射能が気になります。自然界の放射能は宇宙線由来と岩石中の放射性元素(K, Th, U)に起因するものとあり、後者では広義の花崗岩が重要な放射線源だと言われているからです。実際、日本で数少ないウラン鉱床である岐阜県の東濃鉱山も岡山県の人形峠鉱山も花崗岩を非整合に覆う堆積岩中に胚胎しています。右図を見ると、高放射線量の場所は花崗岩分布域とよく一致しています。しかし、よく見ると北上山地に花崗岩が広く分布しているのに、あまり高いところはありません。沈み込み帯の海洋地殻起源の花崗岩は線量が低く、大陸地殻内の堆積岩や古期花崗岩に由来する花崗岩は約3倍ほど高い線量になるとのことです(石原,2011 地質学会HP)。一般公衆の年間許容限度は1mSv(≒mGy)ですが、右図の赤い色の地域では、大地から1.1mSv + 宇宙線から0.33mSv = 1.44mSvですので、ちょうど許容限度くらいです。しかし、これら花崗岩地帯に住む方に異常は見られていません。
 そもそも鉱物には造岩鉱物rock-forming mineralsと鉱石鉱物ore mineralsとあります。地球表層の岩石を形作っているのが造岩鉱物です。地球生命体はそうしたもので構成されている地球上に誕生したのですから、造岩鉱物は地球生命体にとって毒性がありません。上記花崗岩も最もありふれた岩石です。一方、鉱石鉱物は資源として有用ですが、有毒なものも存在します。

 毒性のある鉱物

 以下、毒性のある鉱物について代表的なものを見てみましょう。
辰砂 cinnabar HgS
辰砂(Wikipediaによる)
 水銀は縄文時代からわが国では有用鉱物として使われてきました。辰砂を赤色の顔料に使ったようです。中でも伊勢水銀は有名です。中央構造線沿いに水銀鉱床が点々と分布しています。伊勢神宮はこの要衝を押さえるために建設されたのだとの説もあるようです。時代が下がって仏教が伝来してからは仏像などの鍍金のために多用されました。水銀は金アマルガムを作りますから、これを銅の表面に塗った後、加熱して水銀を蒸発させる簡便なメッキ法に重宝されたのです。弘法大師空海が日本各地を回ったのは、水銀を求めて歩いたのだ、とも言われています。しかし、この金アマルガム法は水銀蒸気を発生させますから、作業員にとっては有害です。恐らく職業病に罹ったことでしょう。
 こんな大昔ではなく、私たちにとって記憶に新しいのは水俣病でしょう。これは、新日本窒素肥料(現チッソ)水俣工場の排水にメチル水銀が含まれていて、食物連鎖で濃集した魚を常食とした漁民たちに被害が出たものです。アセトアルデヒドの生産に触媒として使用した無機水銀(硫酸水銀 HgSO4)が反応の過程でメチル水銀になったようで、金属水銀そのものではありません。鹿児島湾の若尊カルデラからも海底火山性噴気活動に伴って無機水銀が放出されています。今のところ、それが有機水銀に変化したとの話は聞いていません。
硫砒鉄鉱 arthenopirite FeAsS
産総研地球化学図(As)(:笹ヶ谷,:土呂久,:その他)
硫砒鉄鉱(Wikipediaによる)
 亜砒酸(As(OH)3)は猛毒です。江戸時代、「石見銀山ねずみ獲り」は大変有名で、ねずみ取りだけでなく殺人にも使われてので捕物帳などにしばしば登場します。実際には石見銀山では産出せず、同じ石見国の笹ヶ谷鉱山(最初の日本人地質学教授小藤文次郎の出身地津和野町にあります)で採れた硫砒鉄鉱を焼成したものです。登り窯のような焼成炉に砕いた硫砒鉄鉱と木炭などを一緒に入れて燃焼させ、発生した亜砒酸を含む煤煙から亜砒酸を回収したのです。恐らく江戸時代から鉱毒事件はあったのだろうと思われます。昭和になって問題になったのが、宮崎県土呂久鉱山の砒素中毒問題です。大正時代から鉱毒が問題視されていましたが、除草剤や毒ガスなどの用途に亜砒酸製造が盛んになって、労働者や住民などに被害が多発しました。実は大手の足尾銅山などでは電気集塵機で煤塵を回収する無害な亜砒酸分離法が既に確立していたそうです。
 日本の主な砒素鉱床としては、足尾・神岡下之本・生野・松尾・笹ヶ谷・尾平・土呂久・秩父などが挙げられます(石原,2011)。地球化学図を全画面表示してみてください。上記鉱山はAs高濃度域とよく一致しています。
 現在砒素中毒はわが国では下火になりましたが、チリ・アルゼンチン・バングラデシュ・中国などではまだ深刻です。河川水や井戸水の汚染によるものです。とくにバングラの被害が深刻です。ヒマラヤ山脈は砒素を含む岩石が多く、そこから溶け出した砒素がここを水源とする河川に流れ込んで、ガンジスデルタなどのデルタ堆積物にトラップされています。濁った河川水を飲用に供するのは不衛生だと井戸の開発が行われました。それに伴って、砒素に汚染された地下水が汲み上げられ、被害が拡大したのです。
測定日PHAsF
環境基準値6.6-8.50.01mg/L以下0.8mg/L以下
2018/05/161.61.042
2019/08/011.50.6018
2019/12/051.60.7315
2019/04/031.31.016
2019/10/023.10.0261.2
 火山の熱水には重金属*が溶け込んでいます。そのため火山噴出物から砒素が検出されることがあります。2018年4月19日えびの高原の硫黄山が久しぶりに噴火をしました。硫黄山近くを源流とする長江川で白濁が確認され、その水が下流の川内川に流れ込んだため、鹿児島県湧水町では魚の死骸が多数見つかりました。右表は硫黄山直近のえびの橋における宮崎県の水質測定結果です。その結果、風評被害を懸念して、湧水町と伊佐市では2018~2019年稲の作付を自粛しました。もちろん、下流に行くほど希釈されますから、基準値以下になったところも多いです。湧水町でも2020年には稲作を再開する予定とのことです。報道によれば、2020年3月4,000万円かけて川内川水質監視システムが完成しました。湧水町では6月頃田植えが行われるそうです。
 * 菱刈鉱山のような鉱脈型金鉱床は、この熱水が溶かし込んできた有用元素が地表付近で減圧により沈殿濃縮して形成されたのです(「薩摩の金脈」参照)。かつては硫黄山にも硫黄鉱山がありました。
閃亜鉛鉱 sphalerite, zincblende (Zn,Fe)S
閃亜鉛鉱(Wikipediaによる)
 神岡鉱山は今ではカミオカンデやスーパーカミオカンデで有名ですが、奈良時代から栄えた日本有数の鉛・亜鉛鉱山でした。飛騨片麻岩中の結晶質石灰岩と火成岩起源の熱水が交代した典型的なスカルン鉱床です。この亜鉛鉱石には比較的高い濃度でカドミウムCdが含まれています。そのため、坑内水や精錬所の排水にはカドミウムが含まれていました。その鉱山廃水が富山平野を潤す神通川に流れ込み、飲料水や農業用水として広く使われました。その結果、近位カドミウム中毒症であるイタイイタイ病itai-itai diseaseが発生したのです。激痛を伴い骨折しやすいことからイタイイタイ病と呼ばれるようになりました。
石綿 asbestos Mg3Si2O5(OH)4など
カミントン閃石(Wikipediaによる)
 石綿はしばしば蛇紋岩に伴って産出する微細な針状鉱物です。蛇紋石系クリソタイルchrysotile Mg3Si2O5(OH)や角閃石系アモサイトamosite Mg7Si8O22(OH)2などいろいろあります。直径0.02-0.35μm程度ですから、空中に浮遊し、容易に体内に取り込まれます。耐久性・耐熱性・耐薬品性・電気絶縁性などに優れているため、工業用や建材として広く使われてきました。平賀源内の「火浣布」も秩父産の石綿です。年輩の方なら学校の理科実験で使用した石綿金網を思い出すかも知れません。しかし、1970年代になり、その発がん性が問題となり、全面使用禁止となりました。

 医療地質学

IMGAのロゴ
 わが国では地質と医学の学際研究はあまり進んではいませんでした。高度成長期、農薬による土壌汚染や工場地帯の地質汚染が問題となります。千葉県環境研究センター地質環境研究室などが先駆的に地質汚染問題に取り組みました(「かだいおうち」originalの「地質汚染」をご覧ください)。そうした方々が中心になり、2004年に地質汚染-医療地質-社会地質学会が設立され、現在は社会地質学会と称しています。
 一方、バングラの砒素問題をはじめとして、国際的には深刻な状況が続いていましたので、1999年国際地質科学連合(IUGS)に、Working Group on Medical Geologyが設けられ、2004年International Medical Geology Association(IMGA)の設立につながりました。IMGAによれば、地質物質と地質プロセスが公衆衛生に及ぼす影響を研究する新しい学問分野だそうです。IMGAは次の5つの目標を掲げています。
  1. 人や動物の健康に悪影響を及ぼす可能性のある土壌、堆積物、水の地球化学的異常を特定すること
  2. 既知の健康問題の環境原因を特定することと、生物学・医学および公衆衛生学の研究者と共同して、これらの問題を予防または最小化するための解決策を模索すること
  3. 地質物質および地質プロセスの健康への有益な影響を評価すること
  4. 地質物質あるいは地質プロセスが公衆衛生に懸念を与えるときには、国民に説明責任を果たすこと
  5. 先進国と途上国のつながりを築き、環境保健問題の解決策を見出すこと

<蛇足> 栄養学のミネラル
種類 欠乏症 ミネラルを多く含む食品
Ca(カルシウム) 主に歯や骨をつくるもとになり、不足すると骨の発達が悪くなります。また、筋肉・神経・心臓が正常に機能するためにも必要です。 小魚類、牛乳、乳製品、ほうれん草、ヒジキ、ナッツ類
Zn(亜鉛) 消化、代謝、生殖などに関わる多くの酵素に必要です。不足すると、味覚、嗅覚、聴覚が低下したり免疫力が落ちます。 カキ(貝)、牛肉、卵、
ナッツ類
K(カリウム) 血圧の調節、心筋収縮の調整などの働きがあります。不足すると脱力感、疲労感、高血圧などの症状が出ます。 コンブ、ヒジキ、緑黄色野菜、ナッツ類
Fe(鉄) 赤血球のヘモグロビンの主成分です。不足すると貧血になります。 レバー・腎臓・心臓などの内臓、緑黄色野菜、ヒジキ、卵黄
 人間の身体にとってミネラルは重要なのだから、当然、地質学も関係があると早とちりされた方があるかも知れません。ここでいうミネラルは栄養学上の概念で、無機質(灰分(かいぶん))のことを指します。一方、地質学でいうミネラルつまり鉱物は、天然に産する一定の化学組成を有した無機質結晶質物質のことです。 一般に人間の身体に必要なものを必須ミネラルと呼びます。次の16種類の元素が挙げられています。
右表はミネラル「欠乏症」の例ですが(日本医師会HPによる)、もちろん摂りすぎもいけません。


文献:
  1. 青島恵子(2019),イタイイタイ病:公害病認定後50年間の住民による環境再生の闘いとその成果. 学術の動向, Vol.24, No.10, p.18-22.
  2. 久永直見(2019),市民へのアスベスト曝露の健康評価リスク. 学術の動向, Vol.24, No.10, p.40-43.
  3. 石原舜三(2011),砒素鉱物資源の地質学. 資源地質, Vol.61, No.2, p.121-127.
  4. 黒田嘉紀(2019),土呂久砒素中毒. 学術の動向, Vol.24, No.10, p.24-27.
  5. 村田勝敬(2019),水俣病. 学術の動向, Vol.24, No.10, p.14-17.
  6. 島田允堯(2009),自然由来重金属等地下水土壌汚染問題の本質:ヒ素. 応用地質技術年報, No.29, p.31-59.
  7. 谷岡優子(2013),風土病の民俗学―六甲山東麓における「斑状歯」をめぐって. 関西大学社会学部紀要, Vol., No.117, p.63-108.
  8. 富岡祐一・広吉直樹・恒川昌美(2005),ヒ素含有鉱物に由来する環境汚染と修復に関する研究の動向 ―特に鉱滓堆積場におけるヒ素の溶出と固定について― . 環境資源工学, Vol.52, No., p.145-150.
  9. (),. , Vol., No., p..
  10. (),. , Vol., No., p..
  11. (),. , Vol., No., p..
  1. Dissanayake, C. B. & Chandrajith, R.(2009), Introduction to Medical Geology (Erlangen Earth Conference Series). Springer, 297pp.
  2. Komatina, M. (2004), Medical Geology: Effects of Geological Environments on Human Health (Developments in Earth and Environmental Sciences). Elsevier Science, 502pp.
  3. Selinus, O., Finkelman, R. B. & Centeno, J. A. ed.(2012), Medical Geology: A Regional Synthesis (International Year of Planet Earth). Springer, 392pp.
  4. Selinus, O.(2013), Essentials of Medical Geology: Revised Edition. Springer, 805pp.

参考サイト:



初出日:2019/10/13
更新日:2020/03/23