職人的・小規模な金採掘（ASGM）活動の影響を受けた土壌における銅、鉛、亜鉛、ヒ素の固相分離と放出保持メカニズム

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Chemosphere.2020 Jul;260:127574. S0045-6535(20)31769-0. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127574.Epub 2020-07-10.

職人的・小規模な金採掘（ASGM）活動の影響を受けた土壌における銅、鉛、亜鉛、ヒ素の固相分離と放出保持メカニズム

Solid-phase partitioning and release-retention mechanisms of copper, lead, zinc and arsenic in soils impacted by artisanal and small-scale gold mining (ASGM) activities.

Carlito Baltazar Tabelin
Marthias Silwamba
Florifern C Paglinawan
Alissa Jane S Mondejar
Ho Gia Duc
Vannie Joy Resabal
Einstine M Opiso
Toshifumi Igarashi
Shingo Tomiyama
Mayumi Ito
Naoki Hiroyoshi
Mylah Villacorte-Tabelin

PMID: 32688316 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127574.

抄録

職人による小規模な金の採掘（ASGM）は、フィリピンの年間金（Au）生産量（少なくとも60％）の主要な貢献者である。残念ながら、これらのASGM活動は適切な鉱滓管理戦略を欠いているため、環境汚染が蔓延している。本研究では、フィリピンのダバオ・デ・オロ州ナブントランにおけるASGM活動による銅（Cu）、鉛（Pb）、亜鉛（Zn）、ヒ素（As）の土壌汚染を調査した。その結果、ASGM の影響を受けた土壌では、Cu、Pb、Zn、As がそれぞれバックグラウンドレベルの 3.6 倍、83 倍、73 倍、68 倍まで上昇し、「非常に」汚染された土壌に分類された（CD=30-228; PLI=5.5-34.8）。パイライト、カルコパイライト、マラカイト、ガレナ、スファレアイト、ゲッタイトなどのポーフィリー銅-金鉱に典型的に見られる鉱物が、XRDとSEM-EDS分析によって同定された。さらに、連続抽出の結果、Cu(最大90%), Pb(最大50%), Zn(最大65%)及びAs(最大48%)が強く吸着した弱酸性可溶性,還元性及び酸化性のフラクションに分離されており、これらは環境中で「地球化学的に移動可能な」相と考えられている。ASGMの影響を受けた土壌では、非常に高いPbとZnが検出されたが、第一鉄酸化物（HFO）、モンモリロナイト、カオリナイトへの吸着を介して保持されているため、pH8.5付近の酸化条件下では比較的不動であった。これは、風化によってカルサイトとドロマイトが除去されたためであると考えられる。また、pH8.5付近でのAsの脱離が促進されたことも、これらの土壌からの放出に寄与した可能性が高い。

Artisanal and small-scale gold mining (ASGM) operations are major contributors to the Philippines' annual gold (Au) output (at least 60%). Unfortunately, these ASGM activities lacked adequate tailings management strategies, so contamination of the environment is prevalent. In this study, soil contamination with copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn) and arsenic (As) due to ASGM activities in Nabunturan, Davao de Oro, Philippines was investigated. The results showed that ASGM-impacted soils had Cu, Pb, Zn and As up to 3.6, 83, 73 and 68 times higher than background levels, respectively and were classified as 'extremely' polluted (CD = 30-228; PLI = 5.5-34.8). Minerals typically found in porphyry copper-gold ores like pyrite, chalcopyrite, malachite, galena, sphalerite and goethite were identified by XRD and SEM-EDS analyses. Furthermore, sequential extraction results indicate substantial Cu (up to 90%), Pb (up to 50%), Zn (up to 65%) and As (up to 48%) partitioned with strongly adsorbed, weak acid soluble, reducible and oxidisable fractions, which are considered as 'geochemically mobile' phases in the environment. Although very high Pb and Zn were found in ASGM-impacted soils, they were relatively immobile under oxidising conditions around pH 8.5 because of their retention via adsorption to hydrous ferric oxides (HFOs), montmorillonite and kaolinite. In contrast, Cu and As release from the historic ASGM site samples exceeded the environmental limits for Class A and Class C effluents, which could be attributed to the removal of calcite and dolomite by weathering. The enhanced desorption of As at around pH 8.5 also likely contributed to its release from these soils.