Cd, Cr, and Pb concentrations increase in maturing compost while the metal inventory does not: implications for compliance sampling and digestion protocols

堆肥はしばしば「ブラックゴールド（黒い黄金）」と呼ばれます。それは、植物の死骸や動物の排泄物が腐敗してできた、豊かで暗い色の土壌改良材であり、庭園や農場での作物の成長を助けます。しかし、この資材を農地に撒いて作物に栄養を与える前に、隠れた危険がないか確認しなければなりません。具体的には、規制当局はカドミウム、鉛、クロムといった微量の重金属を調べます。これらの金属は分解されたり消滅したりすることはありません。それらは土壌の中に永遠に留まり続けます。もしこれらが蓄積しすぎると、私たちが食べる食べ物を毒する可能性があります。これらの金属をチェックする標準的な方法は、完成した堆肥のサンプルを採取し、それを強酸に溶かし、残ったものを測定するというものです。数十年にわたり、科学者や規制当局は、堆肥の山に含まれる金属量は一定の数値であるという単純な仮定に基づいて運用してきました。彼らは、堆肥の山が数週間の腐敗過程で縮小し乾燥していくにつれて、金属は単に、縮んでいく部屋の中にいる人々のように、より密集していくだけであり、新しい金属が現れたり古い金属が消えたりすることはないと考えてきました。

この仮定は、堆肥が使用可能かどうかを判断する方法の基礎となっています。農家は、栄養分は豊富ですが鶏の飼料由来の金属も含まれている鶏糞を、野菜の屑と混ぜ合わせることで、その危険性を希釈しようとします。彼らは、適切な量の野菜廃棄物を鶏糞と混ぜ合わせれば、最終製品が法的安全基準を下回るという考えに基づいています。しかし、ある新しい研究が、この考え方そのものに異議を唱えています。研究者たちは90日間にわたって堆肥の山を追跡し、数週間ごとにサンプルを採取して、金属レベルがどのように変化するかを観察しました。その結果、一部の金属は予想通り、山が縮小するにつれてわずかに濃度が高まるだけでしたが、他の金属は驚くほど異なる挙動を示しました。カドミウム、クロム、鉛のレベルは、単に少し上昇しただけでなく、時には元の量の20倍以上にまで急増したのです。

研究者たちは、なぜこのようなことが起こるのかを理解しようとしました。閉鎖された堆肥の山の中では、外部から新しい金属が入ってくることもなければ、金属が空気中に逃げていくこともないことを彼らは知っていました。したがって、もし金属の濃度が上がるならば、それは堆肥が重量を失ったか、あるいは金属の測定方法が変わったかのどちらかです。チームはまず、堆肥が水分や有機物を失いすぎて、自然に金属が密集しただけではないかを確認しました。彼らの計算によれば、たとえ堆肥の山が半分に減るという、非常に大きな減少があったとしても、それは金属濃度の倍増程度しか説明できません。しかし、カドミウム、クロム、鉛については、その増加はそれよりもはるかに大きかったのです。堆肥の山は、これほど劇的な数値の上昇を引き起こすほどの重量減少はしていませんでした。また、彼らは堆肥をかき混ぜる際に地面からの土が混入し、それが金属を増やしていないかも確認しました。鉄は土壌には豊富に含まれていますが、原料には含まれていないため、土の指標として鉄を用いました。鉄のレベルはほとんど動かず、堆侶を増やすような外部の土の有意な混入はなかったことが証明されました。

これによって残された説明はただ一つ、金属は常にそこに存在していたが、隠れていたということでした。堆肥化の初期段階において、鶏糞と野菜の屑は、依然として強固で繊維質な植物繊維や鉱物構造に満ちています。科学者が金属を測定するために標準的な酸テストを使用する場合、酸がこれらの強固な構造の中に閉じ込められた金属に到達することができません。それは、硬い殻の中に閉じ込められたスパイスの味を味わおうとするようなものです。殻がその風味を隠してしまうのです。堆肥が90日間で成熟するにつれ、堆肥の中の細菌や菌類がこれらの強固な繊維を分解し、柔らかくスポンジのような有機物へと変えていきます。「腐植化」と呼ばれるこのプロセスによって、以前は金属を隠していた構造が開かれていきます。堆肥が完全に成熟する頃には、同じ酸テストが、以前は目に見えなかった金属に到達できるようになるのです。金属がどこからか現れたのではなく、単にテストが金属を見つける能力が高まっただけなのです。

研究者たちは、このテストの仕組みの変化が予測可能なパターンに従っており、その完全な効果が現れるまでに約49日かかることを見出しました。このタイミングは極めて重要です。なぜなら、安全テストの結果は、いつサンプルを採取するかによって完全に左右されることを意味するからです。純粋な鶏糞の堆肥であれば、わずか15日後にテストを行えば、カドミウムレベルは低く表示され、完璧に安全であるように見えるかもしれません。しかし、もし同じ堆肥を、堆肥が完全に成熟した90日後にテストした場合、テストはカドミウムのレベルが法的制限の2倍を超えていることを示すでしょう。堆肥自体は変わっていません。金属の総量も変わっていません。ただ、テストが金属を見つける能力が変わっただけなのです。これは、生産者が製品を早期にテストして合格を得て、それを安全なものとして販売できるという、危険な抜け穴を生み出しています。実際には使用される時に、金属が露呈してしまうのです。

この研究はまた、鶏糞を野菜の屑とどの程度安全に混ぜることができるかについても調査しました。彼らは、カドミウムがこの混合物の中で最も危険な金属であるため、それが安全限界を決定することを突き止めました。もし農家が、野菜の屑に対して約37パーセントを超える鶏糞を混ぜた場合、たとえ成熟した堆肥に対して正しくテストを行ったとしても、最終的な堆肥がカドミウムの安全基準を超えてしまう重大なリスクがあります。鶏糞の使用量を減らせば、そのリスクは急激に低下します。しかし、落とし穴があります。鶏糞を少なくした混合物は塩分が多く、酸性度が高くなるため、デリケートな植物に害を及ぼす可能性があるのです。つまり、安全を確保するために単に鶏糞を排除すればよいわけではなく、重金属中毒と塩害の両方を避けるために、慎重なバランスを見つけなければならないということです。

おそらく最も重要な発見は、現在の堆肥のテスト方法には欠陥があるということです。規制当局が使用している標準的な酸テストは、サンプルのすべての金属をカウントする真の総計ではなく、堆肥がどれほど柔らかいか、あるいは硬いかに依存する「擬似的な総計」です。堆肥は熟成するにつれて柔らかくなるため、時間が経つにつれてテストはより多くの金属を見つけるようになります。研究者たちは、安全基準を変える必要があると主張しています。堆肥は完全に成熟するまでテストされるべきではなく、また、最初から強固で隠れた構造を溶かすことができる、より強い酸を使用するようにテスト方法を更新すべきです。このような変更が行われない限り、堆肥の安全性は動く標的であり続け、堆肥が成熟するにつれて長さが変わる定規で測っているようなものであり、私たちの食料供給が清潔であることを保証するためには、より優れた道具が必要なのです。