酸性雨はほとんどなくなりましたが、世界中の多くの内水は依然として硫酸塩に汚染されています。研究者らはこの硫黄化合物が今日どこから来たのか、そして汚染の影響は何なのかをまとめた。したがって、硫酸塩は主に農業から得られますが、工業や露天掘りの褐炭採掘からも得られます。また、気候変動の影響によっては、硫酸塩汚染が増加する可能性もあります。
「酸性雨」は 1980 年代の現象でした。化石燃料や産業排気ガスの燃焼により、大量の硫黄が大気中に侵入し、水と反応して硫酸を含む液滴を形成し、土壌と水を酸性化しました。工場や発電所に排煙脱硫システムが改修された後、ドイツでは大気中の硫黄排出量が 90% も減少しました。しかし、それにもかかわらず、内陸水の硫酸塩濃度による硫黄汚染はほとんど変化せず、一部の地域では増加さえしています。
硫酸塩はどこから来るのですか？
デンマークのオーフス大学のドミニク・ザク氏率いる研究者らは、現在測定されている硫酸塩がどこから来たのかについての概要研究をまとめた。これを行うために、彼らは 300 以上の研究から現在の硫黄源に関する世界的なデータを評価し、全体的な概要を作成しました。研究チームはその後、硫酸塩が栄養循環、生態系、飲料水の生産などに及ぼす世界的な悪影響を定式化した。溶解硫酸塩は、鉱物の風化、火山活動、または有機物質の分解を通じて内陸水中で自然に形成されることが知られています。しかし、研究者らの結果は、今日に至るまで、水中の硫酸塩濃度の増加には主に人間の影響が関与していることを示唆している。
科学者らが説明するように、田畑や田畑からの肥料の浸出、および農業からの廃水が特に寄与している。世界中で、硫黄含有肥料の農業使用は、毎年環境中に放出される硫黄の約50パーセントを占めている。ザック氏と彼のチームが報告しているように、世界の一部の地域では、現在、酸性雨のピーク時よりも多くの硫黄が土壌や水中に残留しているという。しかし、世界中の産業も大量の硫黄を排出し続けています。たとえば、食用油、ジャガイモデンプン、紙の生産、とりわけ皮なめし工場、繊維工場およびその廃水などに使用されます。
研究チームによると、気候変動の影響で硫酸塩汚染も増加しているという。豪雨の増加により、より多くの硫黄を含む土壌や肥料が水路に流され、乾燥する湿地が増えています。 「そして、海面上昇により、硫酸塩を多く含む塩水が地下水や川に流入し、硫酸塩濃度が大幅に上昇する可能性があります」とザック氏は付け加えた。さらに、泥炭地の排水により硫黄および硫黄含有鉄化合物が放出されます。
露天掘りも硫酸塩の供給源です
硫黄のもう 1 つの供給源は、露天掘りの褐炭採掘です。そこでは、硫化鉱物である黄鉄鉱と白鉄鉱が岩石中に露出し、空気中で酸化することが増えています。得られた硫酸塩はその後水路に洗い流されます。これは、これらの採掘活動の結果として硫酸塩濃度が増加したシュプレー川で例示されています。一部の地域ではすでに飲料水の基準である1リットルあたり250ミリグラムを超えている。
ザック氏の同僚、トビアス・ゴールドハンマー氏は、「これらの水域は通常、地下水の抽出や銀行のろ過を通じて飲料水源として使用されているため、これは問題です」と説明する。 「亜炭採掘は世界の多くの地域で依然として重要な役割を果たしており、水域や飲料水の硫酸塩汚染はどこでも問題になっています。たとえドイツで褐炭採掘を段階的に廃止することを決定したとしても、我が国の水域への硫酸塩の放出は長期的には環境問題として残るだろう。」
しかし研究者らの報告によれば、硫酸塩は飲料水の質だけでなく、炭素、窒素、リンの物質循環にも影響を与えるという。とりわけ、これにより水中の栄養素含有量が増加し、植物や藻類の成長だけでなく、水生生物への食料供給も増加します。その結果、水中の酸素が不足し、堆積物からさらに多くのリン酸塩が放出されるという悪循環が生じます。硫酸塩とその分解生成物、特に硫化物は、水生生物に有毒な影響を与える可能性があります。
「行動が非常に必要」
「水中の硫酸塩濃度を下げるための行動が非常に必要です」とザック氏は強調する。生態系から汚染物質を除去する方法の 1 つとして、研究者らは、原核生物、菌類、植物などの生物を使用した生物学的修復を提案しています。これらは硫酸塩を貯蔵または分解し、土壌を自然に濾過します。このようなバイオレメディエーションに考えられるシステムには、いわゆる構築された湿地、バイオリアクター、透過性の反応性バリアが含まれます。科学者らは、湿原の再生を別の可能性として見ている。これらの地域を再び湿らせると硫黄の放出が止まり、硫黄が再びそこに貯蔵されることさえある。これらの湿地では、地下水または地表水を介して到達する硫酸塩が豊富な水もろ過されます。
「硫酸塩の大量投入に伴う問題はこれまで主に地域的に認識されてきたため、内陸水への影響は地球規模の環境問題としてまだ認識されていません」とザック氏は言う。 「多くの国では、これに関する環境基準を定義していません。私たちの研究により、この問題に注目を集め、硫酸塩汚染の現状を示し、同時に知識の多くのギャップを指摘したいと考えています」と研究者は結論づけています。
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: Earth Science Reviews、 doi: 10.1016/j.earscirev.2020.103446
