露天掘り鉱山やその他の採掘活動では、汚染された鉱山水が残ることがよくあります。しかし、荒野は汚染を軽減し、川や地下水をよりきれいにするのに役立つ可能性がある。湿原がこの水で再び湿らされると、実験が示したように、泥炭土壌は水中の鉄と硫酸塩の汚染を最大 80 パーセント減らす洗浄効果を発現します。
褐炭の採掘は気候の問題だけでなく、採掘中に生成される鉱山水も水域や環境に悪影響を与える可能性があります。これらの液体は硫酸を含むため酸性度が高く、環境に有害な硫酸塩や鉄化合物も高濃度で含まれています。鉱山水を浄化するプロセスは存在しますが、特にルサティアのひどく汚染されたかつての鉱山風景が示すように、それらは高価であり、多くの場合効果が限られています。そこの川と地下水は依然としてひどく汚染されています。
湿原土壌における浄化反応
ベルリンのフンボルト大学のリディア・ローゼル氏とその同僚は現在、鉱山水を浄化するための自然に基づいた新しいアプローチを研究しています。彼女のアイデアは、湿原土壌はそのような水の汚染を軽減するのに役立つ可能性があるというものです。泥炭内の酸素が乏しく酸性の環境は、鉄化合物と硫酸塩を不溶性ミネラルに戻す化学反応を促進します。 「酸素のない条件下では、理想的には水で飽和した湿原で黄鉄鉱が再び形成され、黄鉄鉱の新たな酸化を防ぐために鉄と硫黄を同時に除去する必要があります」とローゼル氏は説明する。
しかしこれまで、このプロセスが湿原土壌で実際に起こるかどうか、たとえば、排水された湿原に鉱山の水を振りかけることで再び湿ったかどうかは不明であった。そこで、ローゼル氏と彼女のチームは、このプロセスを実験室で再現しました。これを行うために、彼らは格子で閉じられた円筒形の容器に荒野を満たし、その上部に酸性で鉄と硫酸塩でひどく汚染されていた鉱山水を加えました。次に研究者らは、下から漏れ出る浸出水を調べて、化学パラメータが変化したかどうか、またどのように変化したかを確認した。
汚染物質の 80% が除去されました
実際、評価の結果、湿原はこの再湿潤中に鉱山水から汚染の大部分を除去したことが示されました。水の酸性度は、最初の pH 4 から pH 6 に減少しました。したがって、精製水はほぼ中性でした。当初は高濃度だった鉄が 1 リットルあたり 250 ミリグラム以上、硫酸塩が 1 リットルあたり 770 ミリグラム以上でしたが、それぞれ平均して 87 パーセントと 78 パーセント減少しました。鉱山の水が湿原に長く留まるほど、浄化効果は高くなります。
「この結果は、微生物による硫酸塩の分解とそれに続く硫化鉄の沈殿が、汚染を軽減する上で最も重要なメカニズムであることを示唆しています」と共著者であるデンマークのオーフス大学のドミニク・ザック氏は説明する。研究チームによると、泥炭地の再湿潤化は、酸性鉱山水による汚染を軽減する効果的な手段となる可能性があるという。具体的には、例えば、シュプレー川の最も汚い区域の硫酸塩汚染は、集水域の湿原を再湿潤するだけで約20パーセント削減できると試算した。その流域面積は約6,067ヘクタールに及ぶ。
「私たちの結果は、泥炭地の再湿潤が環境を保護するための重要な手段であることを改めて示しています。泥炭地は地球規模の炭素バランスを安定させ、景観内に水を保持し、重要な浄化機能もあります」とローゼル氏は言います。科学者たちは、室内試験の結果を大規模な屋外条件に簡単に適用できないことを認めています。それにもかかわらず、それらは手がかりを提供し、より大規模な現地調査の準備に役立ちます。
出典: ライプニツ淡水生態学および内陸水産研究所 (IGB)。専門記事: Journal of Environmental Management、 doi: 10.1016/j.jenvman.2022.114808
