淡水の塩分化

人間が毎日使用し消費する水のほとんどは淡水源から来ています。^{[ 12 ]}飲料水源の塩分濃度が高いと、人間の健康に多くの有害な影響が生じる可能性があります。^{[ 13 ]}バングラデシュの2つの沿岸村で行われた研究では、高濃度の塩分で汚染された淡水を飲むと、脱毛、皮膚疾患、胃腸障害、下痢、高血圧などの健康問題を引き起こす可能性があることが示されました。^{[ 14 ]}飲料水中の高塩分濃度は、心血管疾患（CVD）と強く関連していることもわかっています。 ^{[ 13 ]}アルカリ性で塩分の多い淡水は、流域全体に一緒に移動するさまざまな化学物質を移動および放出する可能性があり、人間の水源を汚染し、摂取すると人間にさまざまな悪影響を及ぼす可能性があります。^{[ 15 ]}これらの有毒化学物質は、多くの場合、金属や窒素含有化合物から構成されており、塩イオンによって河床土壌から押し出されるか、 ^{[ 15 ]}または、水に含まれる塩分がパイプを腐食させ、化学物質を水源に放出します。^{[ 16 ]}このような事例は、ミシガン州フリントで発生しました。近くの道路の塩水流出によるフリント川の水源の塩分濃度が高かったため、住民のパイプを通過する水が腐食を引き起こし、鉛が飲料水に放出されました。^{[ 16 ]}

生体の体透過性のため、生物の生息する水生環境の塩分濃度は細胞の安定性に大きな影響を与える可能性があります。^{[ 2 ]}淡水生態系に生息する生物は、体液と細胞内のイオン濃度の間の浸透圧バランスを維持する必要があります。 ^{[ 2 ]}浸透圧の変化には大量のエネルギーが必要であり、生物の細胞損傷や細胞死を引き起こす可能性があります。^{[ 2 ]}塩分濃度の変化は、淡水生態系内の生物に直接的にも間接的にも影響を与えます。^{[ 18 ]}毒性のある塩イオン濃度は、種の生理的変化を直接引き起こし、個体だけでなく種の個体群にも有害な影響を与える可能性があります。^{[ 18 ]}これらの生物に対するさまざまな影響は、水生生物群集の構造と機能を変化させることで、淡水生態系全体に間接的に影響を与える可能性があります。^{[ 18 ]}淡水生態系内で塩分濃度が上昇すると、多くの場合、生物の多様性と豊富さが減少します。^{[ 18 ]}淡水生物の絶滅率は世界で最も高い部類に入り、^{[ 2 ]}これらの水生生態系の塩分濃度が上昇し続けるにつれて、より多くの種とその環境が脅かされるだろう。

淡水の塩分濃度の上昇は、複数の栄養段階にわたる種の豊富さ、多様性、および群集構成に悪影響を及ぼす可能性があります。動物プランクトン間の競争的相互作用は塩分濃度の上昇とともに変化し、高塩分処理下では、Simocephalus vetulusなどの種が通常優勢なDaphnia galeata を凌駕するようになります。 ^{[ 19 ]}ほとんどの大型無脊椎動物種でも、塩分濃度の上昇に伴い種の豊富さと多様性が低下します。^{[ 20 ]}河川の健康状態の良い指標と考えられているカゲロウ、カワゲラ、トビケラは、塩分濃度の上昇により特に急激な減少を示しました。^{[ 20 ]}一部の魚種は塩分濃度の上昇によって悪影響を受けます。ペコス川下流では、44 種の在来魚のうち 13 種が高塩分濃度の地域で姿を消しました。^{[ 21 ]}しかし、一部の魚は塩分濃度が極端なレベルに達したときにのみ減少を示します。^{[ 22 ]}

ボルチモアで行われた研究では、低濃度では塩化物濃度の上昇が湖内の脱窒プロセスを阻害することが明らかになった。脱窒プロセスは、魚類やその他の水生生物からアンモニアの副産物である硝酸塩を除去するために不可欠である。米国北東部の塩化物濃度は、冬季の道路用塩の使用により季節的に約5グラム/リットルまで上昇する。この変動により、都市部に近い淡水群集の生物多様性と栄養段階の複雑さが低下する。^{[ 23 ]}

淡水群集には多数の同時発生的なストレス要因が存在するため、塩分濃度の上昇は他の化合物との相互作用によって予期せぬ影響を及ぼす可能性があります。淡水塩分化症候群（FSS）は、北米とヨーロッパの淡水域におけるよく知られた脅威として挙げられています。^{[ 2 ]}塩分とpH、栄養素、金属、塩基性陽イオンとの相互作用は十分に解明されていませんが、既存の問題を悪化させ、水質、二酸化炭素濃度、生物多様性に悪影響を及ぼす可能性があります。塩分毒性のイオン濃度は、種が示す反応性のレベルを変化させる可能性があります。塩分がもたらす脅威を適切に認識するには、存在する各イオンの適切な割合を考慮する必要があります。感受性は種によっても異なります。淡水生物との非生物的相互作用に焦点を当てた研究では、塩分はほとんどの場合、観察された有害化合物に相加的な影響を与えることがわかりましたが、常にそうであるとは限らないため、科学者にとって予測プロセスが困難になっています。^{[ 2 ]}

北米の乾燥地帯の研究により、塩類化とアルカリ化は関連付けられており、それぞれ淡水流域の 37% と 90% に悪影響を及ぼしている。両者の相互作用は、 2018 年にUSGS の232地点で測定された河川の pH 上昇レベルによって最もよく示される。これらの地点のうち 66% で pH の著しい上昇が見られ、最も影響を受けているのは東部と中西部の人口密集都市である。農業排水や道路の氷といった通常の塩類化の原因物質に加え、石灰やコンクリートも急速に風化して塩基イオンや塩類を水流に供給する。FSS の顕著な兆候としては、インフラの劣化、生物多様性の低下、水系内での汚染物質の移動の増加などが挙げられる。光合成生物と相まって、pH の塩基性レベルは、溶存二酸化炭素量に対する水中の溶存炭素の不足を介して正のフィードバック ループに入り、FSS をさらに悪化させる可能性がある。^{[ 1 ]}

修復は、地方自治体や企業が除氷目的で放出される道路塩の量と化学濃度を報告できる全国標準化データベースを作成することによって行われる可能性があります。^{[ 24 ]}これにより、環境に放出されるイオンを規制および監視し、近くの淡水源への曝露をより注意深く監視できるようになります。^{[ 24 ]}また、通常の淡水生態系における塩イオンの平均予想レベルが何であるかを示す、評判の良い科学者によって開発された標準化された参照も必要です。 ^{[ 24 ]}カナダの研究では、土壌内の塩分曝露を修復し、地下水への浸透を防ぐために、耐塩性植物の使用が提案されました。^{[ 25 ]}耐塩性植物は高い耐塩性を持つ植物であり、この研究の目的は、道路塩の使用量が多い地域周辺に植えて水源への浸透を防ぐことができるかどうかを確認することでした。^{[ 25 ]}結果によると、周囲の土壌を検査したところ、塩生植物が存在する場合、Clイオンの 11% とNaイオンの 87% が表土層内に保持された。^{[ 25 ]}これは、道路の塩の流出が淡水源に到達するのを防ぐ可能性を示している。淡水源の周囲に塩生植物を植えれば、塩イオンが淡水源に流れ込む可能性は低くなり、塩分濃度を制限または防止できる。鉱業などの他の有害な人間の活動に関しては、自然保護活動家やボランティアが、以前鉱業活動に使用されていた場所にアパラチア原産の樹木や植物を植えている。これらの在来植物を再植することで、山頂採掘によって破壊された土地が修復され、アパラチアの生物多様性が増加することが期待される。^{[ 26 ]}アカトウヒは、周囲の土壌の深い有機層から水をろ過して捕捉する重要な能力があるため、再導入された在来種の 1 つである。^{[ 26 ]}植えられたアカトウヒの90%が生き残った^{[ 26 ]}ことから、在来種の使用による修復活動に有望性があることが示された。