Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Derivatives in an Oil-Impacted African River System: Distribution, Source Characteristics, Bioaccumulation and Human Health Risks in the White Nile, South Sudan

川は大陸の動脈であり、単に水だけでなく、それが横切る土地の物語をも運んでいる。南スーダンを流れる重要な水路である白ナイル河においては、この物語が近年、より暗い展開を見せている。数十年にわたり、科学者たちは多環芳香族炭化水素（PAH）として知られる一連の汚染物質を追跡してきた。これらは、有機物の不完全燃焼や原油の漏出から生まれる、炭素ベースの厄介な化学物質である。これらは環境中に留まり、生物に害を与える能力があることでよく知られている。しかし、より新しく複雑な章が展開されつつある。一度放出されたこれらの親化合物は、単に静止しているわけではない。それらは変容するのだ。日光、細菌、そして空気や水中の化学反応が、これらを分解し、新しい形態へと再構築する。科学者たちは、これらの新しい形態を「誘導体」と呼ぶ。窒素原子を取り込んだもの（ニトロ化されたもの）もあれば、酸素やヒドロキシル基が付加されたもの（酸素化またはヒドロキシル化されたもの）もある。これらの誘導体は、親化合物よりも毒性が高く、移動性も高いことが多いが、アフリカにおいては、科学的な記録の中でほとんど目に見えないまま取り残されてきた。

この知識の空白は極めて重要である。なぜなら、白ナイルは石油の探査と生産が活発に行われているメルート盆地を直接通過しているからである。この川は地域社会を支える大規模な漁業を支えている一方で、汚染物質の潜在的なコンベアベルトとしても機能している。もし、これらの変容した化学物質が水や魚の中に流入しているならば、生態系と人類の健康の両方に対する影響は重大なものになりかねない。これまで、これら特定の変容した汚染物質が、川の堆積物や人々が食べる魚の中に存在しているかどうかを、詳しく調査した者は誰もいなかった。

研究チームは、メルート油田付近の白ナイルを詳細に調査することで、この空白を埋めるべく立ち上がった。彼らは河川の堆積物を採取し、地元の食生活に欠かせない3種類の魚、すなわちナマズ（Clarias gariepinus）、ナイルパーチ（Lates muchola）、およびティラピア（Oreochromis niloticus）を捕獲した。微量の化学物質を検出できる高感度な実験室用機器を用いて、サンプル中のPAH誘導体の存在を分析した。その目的は、単に化学物質が存在するかどうかを確認することではなく、それらがどこから来て、どのように環境中を移動し、食料として川に依存する人々に危険をもたらす可能性があるのかを理解することであった。

結果は、広範囲に及び、かつ特異的な汚染の景観を明らかにした。研究者たちは、川底から魚の筋肉組織に至るまで、調査したすべてのサンプルからこれらの誘導体化学物質が検出されたことを突き止めた。最も豊富な汚染グループはニトロ化された形態であり、具体的には1-ニトロナフタレンと呼ばれる化合物が、検出された最も一般的な個別の化学物質であった。事実、これらのニトロ化合物は、泥と魚の両方で見つかった汚染の大部分を占めていた。また、本研究では、重くて大きな分子よりも、軽くて小さな分子の方がはるかに一般的であることが示された。このパターンは、これらの小さな化学物質が非常に移動性が高く、水を通じて生物の中に容易に移動していることを示唆している。

汚染がどこから来ているのかを調査した際、証拠は石油産業を強く指し示した。汚染の化学的な「指紋」は、近くのメルート盆地で見られる原油や石油製品のプロファイルと一致していた。研究者たちは、統計的手法を用いて、サンプルの化学物質の混合物を既知のソースと比較した。燃料の燃焼や大気からの沈降による汚染の可能性も認めてはいるが、支配的なシグナルは明らかに石油関連のものであった。これは、この地域における石油抽出活動が、河川の生態系に化学的な痕跡を残していることを裏付けている。

おそらく、この研究の中で最も示唆に富む部分は、これらの化学物質が食物網に入った後にどのように振る舞うかに関するものであった。研究者たちは、魚が単に油分を含んだ水の中に住んでいるためにこれらの化学物質を吸収しているのか、それとも化学物質が予測可能な方法で体内に蓄積しているのかを知りたいと考えた。彼らは、魚の脂肪量と組織内に蓄積された化学物質の量の関係を調べた。多くの汚染事例では、油分を含み水を弾く性質を持つ化学物質は、動物の脂肪の中に隠れる傾向がある。しかし、本研究ではその関係性は弱いことが判明した。魚に含まれる脂肪の量は、それらの特定の誘導体が体内にどれだけ含まれているかを信頼できる形で予測するものではなかった。このことは、プロセスが単純な吸収よりも複雑であることを示唆している。つまり、魚がどのように食べ、どこを泳ぎ、これらの独特な化学物質をどのように処理するかに依存しているのである。軽くて小さな誘導体は、魚の脂肪含有量に関わらず、重いものよりも容易に蓄積されるようであった。

最後に、チームはこれらの魚を食べることによる影響を評価した。彼らは、魚の中に検出されたニトロ化合物に関連する潜在的な発がんリスクを算出した。検出されたレベルと、これら特定の化合物の既知の毒性に基づくと、推定されるリスクは低く、公衆衛生上の警報を発動させるために通常用いられる閾値を下回っていた。これは、白ナイルをタンパク源とするコミュニティにとって安心できる発見である。しかし、研究者たちはこの評価には限界があることに注意を促した。彼らはニトロ化合物についてはリスクを算出できたが、同じ魚の中に存在する酸素化およびヒドロキシル化された誘導体の毒性については、ほとんど知られていない。すべての化学物質の危険性を測定するためのデータがまだ科学的に存在しないため、総体的なリスクは算出されたものよりも高い可能性がある。

本研究は、白ナイルが、石油関連の汚染物質が変容して生まれた、より危険な可能性のある新しい形態の複雑な混合物を運んでいると結論づけている。魚を食べることから生じる直接的な発がんリスクは低そうではあるが、生態系におけるこれらの化学物質の存在は否定できない。これらの知見は、これまで研究が進んでいなかった世界の領域における、隠れた問題の最初の明確なスナップショットとしての重要な基準となる。これらは、元の石油汚染物質だけでなく、それらが川を通り食物連鎖へと移動する過程で取る多くの形態についても、継続的なモニタリングが必要であることを強調している。この地域での石油開発が進むにつれ、これらの目に見えない変容を理解することは、川の健康と、それに依存する人々を守るために不可欠となるだろう。