閉じる

報告書&レポート

2019年9月19日 バンクーバー 事務所 杉崎真幸
19-22

BC州の越境河川におけるセレンによる水質汚染問題について

<バンクーバー事務所 杉崎真幸 報告>

はじめに

カナダの西端に位置するBC州は、輸出に好適な地理条件と豊富な鉱物ポテンシャルにより、日本の鉱山企業が高い関心を示す地域の一つとなっている。BC州の北西部は米国アラスカ州と、南部はワシントン州、アイダホ州及びモンタナ州(以下、それぞれAK州、WA州、ID州、MT州と記)とそれぞれ国境を接しており、これらの国境を跨ぐ多数の河川が存在する。昨今、このような越境河川において、流域で操業する鉱山からの坑廃水に由来する水質汚染の問題が浮上している。最近では、2019年6月にWA州、ID州、MT州及びAK州の上院議員の連名によりBC州John Horgan首相宛てに坑廃水の監視不足を懸念するレターが出されるという出来事があった。

汚染物質の中で最も注目されているのはセレンである。後述する通り、2014年ごろよりBC州南東部のElk川で顕在化したセレンによる水質汚染問題は、現地で石炭鉱山を操業するTeck Resources社(以下、Teck社)に多額の費用負担をもたらし、また、鉱業に対するイメージの悪化や地域住民との関係等において数値では評価しがたい負の影響を与えた。

こうした問題は、BC州で鉱山または炭鉱プロジェクトへの投資を検討している日本企業にとっても考慮すべき事項となる可能性がある。以下では、まず本事例の経緯を記し、次いで問題の科学的メカニズム及び越境河川としての問題に触れ、最後にBC州とAK州の越境河川における金属鉱山プロジェクトの事例を紹介する。

1.Elk川流域におけるセレン汚染問題の経緯

Teck社がBC州南東部のElk川流域で操業する複数の石炭鉱山は1969年から1985年までに次々と開山しており、これらを発生源とする流域のセレン汚染の可能性は、遅くとも1990年代までには把握されていたようである。しかし、環境問題として大きく注目を集め、具体的な対策が開始されたのは2014年のこととなる。

2014年、カナダ環境省の組織したタスクフォース(Elk Valley Selenium Task Force)の調査に基づき作成された報告書1において、Teck社が同流域で操業する5つの石炭鉱山(Coal Mountain鉱山、Line Creek鉱山、Elkview鉱山、Fording River鉱山及びGreenhills鉱山)の廃滓を主な発生源とするセレンの汚染が、Elk川の支流であるFording川に生息する魚の個体数に深刻な影響を与えていることが指摘された。同年に実施されたサンプリング調査2によれば、最も値が高いFording川上流のサンプリング地点では現在のBC州のガイドライン基準である2μg/L3を10倍以上上回る20~70μg/Lの濃度のセレンが検出され、淡水魚の生態への重大な影響があると考えられるレベル4の汚染の存在が確認された。また、それに先立つ2013年4月には、BC州環境大臣がTeck社に対してElk川流域における環境管理計画の作成を命令していた5

上記の経緯を受け、Teck社は汚染問題への対策として2014年にElk Valley Water Quality Plan6を策定、約600mC$の費用を投じ、水質モニタリング、研究開発及び5か所の水処理施設(Active Water Treatment Facilities)の設置を含む水質浄化プロジェクトを開始した。

以降はこのプランに沿って対策が進められており、2016年には最初の水処理施設となるWest Line Creek水処理施設の操業が開始された。本事業では鉱山下流にて河川水を水処理施設に導水し、溶存するセレンを微生物処理により固定し回収、処理後の水を下流に放流する(図1)というタンク式水処理施設(Tank-Based Plants)であり、2018年現在6千m3/日の河川水がこの施設で処理されており、2019年末までに処理量を7.1千m3/日に増強する計画となっている。

2018年には、別の支流に設置されたElkview水処理施設が試運転を開始した。この施設では、より新しい処理方法である飽和ロックフィル(Saturated Rock Fill:SRF)式が採用されており、地中に埋設した嫌気性環境下の微生物層によりセレンを還元し固定する(図2)。Teck社の説明によれば、飽和ロックフィル式はタンク式よりも安価で効率的な処理が可能であるとされる。2018年現在、この施設は10千m3/日の水を処理し、溶存するセレンの95%以上を除去していると報告されている。また、将来的に処理量を20千m3/日に増強する計画となっている。

この他に、Fording River South水処理施設(タンク式、処理量30千m3/日)が建設中であるほか、Fording River North水処理施設(2023年操業開始予定、処理量30千m3/日)及びGreenhills水処理施設(2031年操業開始予定、処理量2.5千m3/日)の2施設が開発準備段階にある。

こうした水質浄化施設の建設・操業コストは、Teck社の鉱山開発・操業に掛かる全体のコストの中に占める割合としては、決して小さいものではない。具体的な費用は諸々の仕様及び条件により異なると考えられるが、例として水処理施設の建設コストの規模としては、West Line Creek等のタンク式の水処理施設では100mC$以上、Elkview等の飽和ロックフィル式の水処理施設であっても40mC$程度を要す模様である7。また、これらの水質浄化コストの総計を石炭1t当たりの採掘コストに換算した場合、約4C$/tになると見積もられている8。Teck社のアニュアルレポートに基づく支出実績によれば、同社は2018年までに本件関連で計334mC$9の費用を支出しており、2019年から2022年までの4年間で850~900mC$を支出する予定となっている。水処理施設の建設及び操業はそれ以降も継続的に行われる計画であることから、2022年以降も相応の支出が継続されることが予想される。

上記のように2014年以来、Teck社はElk川流域の水質浄化に関して金銭的負担を伴いつつ継続的な対応に努めている。

図1.Teck社のタンク式水処理施設の模式図(Teck社資料)

図1.Teck社のタンク式水処理施設の模式図(Teck社資料)

図2.飽和ロックフィル式水処理施設の模式図(Teck社資料)

図2.飽和ロックフィル式水処理施設の模式図(Teck社資料)

図3.Elk川及びTeck社の水処理施設の位置図(Teck社資料に加筆)

図3.Elk川及びTeck社の水処理施設の位置図(Teck社資料に加筆)

2.セレン汚染及び浄化の科学的メカニズム

原子番号34、酸素や硫黄と同じ16族の元素であるセレンは、天然には特に硫黄や硫化鉱物に随伴して産することが多く、Elk川流域の汚染問題に関しては一帯の鉱山の石炭胚胎層であるMist Mountain Formationの堆積岩にその起源を求めることができる。同層の堆積岩のうち、特に泥岩中に比較的多く含まれる黄鉄鉱が風化する際に、こうした岩石に典型的に2~4mg/kg以下の割合で含まれるセレンは硫黄と同様の酸化反応を伴って河川水に溶存することで、水環境中に放出される10

酸素飽和度の十分な淡水中ではセレンはSe(IV)及びSe(VI)の酸化数をとり、それぞれ亜セレン酸イオン(Se2O52-)及びセレン酸イオン(SeO42-)を主とするオキソ酸イオンの形態で存在する。いずれも水に対して可溶性があり、水中を容易に移動する。これらは藻類等の一次生産者の生物蓄積により濃縮され、次いでそれを餌とする従属栄養生物の体内に取り込まれる。

セレンは生物の必須元素である一方、魚類、鳥類、両生類等の産卵脊椎動物に対しては長期的な暴露により生殖障害をもたらすことが知られており、一般には淡水魚への影響が特に顕著であるとされている。カナダ環境省の調査によれば、淡水魚を含む複数種の魚卵に含まれるセレンの質量濃度がおよそ14.7ppmを超えると、成魚の生殖機能障害が急増することが報告されている11

水溶液中からセレンを除去する場合、Se(IV)とSe(VI)で扱いが大きく異なる。一般に、Se(IV)の除去はSe(VI)と比較して容易である。Se(IV)の主な形態である亜セレン酸イオンは反応性に富み、水酸化鉄スラリーとの共沈や、微生物を用いた還元といった従来的方法で除去することができる。他方、Se(VI)の形態であるセレン酸イオンは反応性に乏しく、こうした方法の適用が不可能であるか困難であり、除去は比較的難しい。カナダ及び米国ではこのセレン酸イオンを効率的に除去する技術としてイオン交換や微生物処理等が研究開発されている。

カナダ及び米国で商業的に用いられているセレン浄化技術の一覧を表1に示した。このうち、前記Teck社の手法は微生物処理法に分類され、後述するBC州の複数の金属プロジェクトが利用を検討しているBQE Water社の手法はイオン交換法に分類される。

表1.主なセレン浄化技術の一覧
技術 概要 Se
(IV)
除去
Se
(VI)
除去
適用例
微生物処理法 嫌気性環境下でバクテリアによりSe(IV)及びSe(VI)を還元し、固定する。バクテリア層の構造によりpacked bed reactors(PBRs、充填層式)、fluidized bed reactors(FBRs、流動層式)、moving bed biological reactors(MBBRs、移動床バイオフィルム式)、electro-biochemical reactors(EBRs、電気生化学式)等に分類される。 ABMet:SUEZ社12
AnoxKaldnes™ :Veolia Water Technologies社13
ENVIROGEN Technology社14
SeHAWK™ :Frontier Water Systems社15
酸化還元法 還元剤の添加により化学的にSe(VI)をSe(IV)に還元した後、微生物処理法または水酸化鉄共沈法等により除去する。
水酸化鉄共沈法 水酸化鉄(III)の沈殿形成に伴い生成されるスラリーにSe(IV)を共沈させる。Se(VI)は除去されない。 ×
イオン交換法 専用の特殊樹脂カラムを用いたイオン交換によりSe(IV)及びSe(VI)を除去する。 Selen-IX™:
BQE Water社16
SMI法 多孔質媒体であるsulfur-modified iron(SMI)を充填したカラムを用いて微量元素を吸着する。 SMI-III®:
SMIWater社17
活性アルミナ法 酸化アルミニウムの吸着剤を用いてSe(IV)を除去する。Se(VI)は除去されない。 ×

3.越境河川としての問題

本件の焦点となったElk川はBC州南東部に水源を持つ河川であり、鉱山から約100km下ったKoocanusa湖でKootenay川と合流し、国境を越えてMT州、続いてID州に入り、その後再びBC州に戻りColumbia川と合流、その後WA州を通って太平洋に至る。このような複雑な水系を持つ河川であるため、水質汚染に関しては複数の州及び国が利害関係者となり、それにより問題が複雑化している側面がある。例えばTeck社の作成したElk Valley Water Quality Planの策定に際しては、BC州政府だけでなく連邦環境省、米国環境保護庁、MT州政府及び米加両国の研究者が参加した技術諮問委員会での承認が必要とされた。また、本件に対する環境団体等の声明では「隣国であるカナダの鉱山が米国の河川を汚染している」というスタンスが採られることが多い18

BC州はWA州19、MT州20及びAK州21とそれぞれ越境環境問題に対応するための条約及びMOUを締結している。合意事項の詳細は州によって異なるが、いずれにおいても越境河川の環境リスクは重要事項の一つに挙げられている。例えばBC州-MT州間で2010年に締結されたMOUにおいては、Elk川のさらに東に位置するFlathead川水系での新規の石炭、石油及び天然ガスの探査及び開発を禁止するため両政府が積極的な取り組みを行うことが条項の一つに掲げられている。なお、越境河川の多くはBC州を上流域としており、また汚染源となる鉱山も基本的にBC州側に存在することから、この種の条項はBC州側に管理や行動を促すものであることが多い。

2019年6月には、WA州、ID州、MT州及びAK州における超党派の上院議員8名のグループが、BC州John Horgan首相宛てに越境河川における鉱山由来の水質汚染の監視不足を懸念する旨のレターを送付するという出来事があった。レターでは「BC州に水源を持ち、米国の4州に流入する越境河川の流域にあるカナダの鉱山プロジェクトの監視不足について依然として懸念している」と述べられており、「汚染問題に対するBC州政府のより直接的な関与を求める」としている。レターでは、過去にAK州政府がカナダ外務省宛てに同様の指摘を複数回行ったことが特記されており、次節で詳しく述べる通り、AK州を流下する河川にも懸念の対象が広がっている。

BC州政府は本レターに対する回答として、上記のMOU等の存在にも触れながら「越境河川の環境保護については非常に重要と考えており、各州と協力して取り組んでいく」と述べた。また、メディア報道によればカナダ連邦政府にも同内容のレターが送られており、連邦環境省は「カナダ政府として越境河川を含む淡水環境の保護を確約する」と回答したことが述べられている22

このように、越境河川の環境問題においてBC州及びカナダは常に対応を求められる側の立場にあることから、より強い対策が必要とされる。

実際にBC州政府が行っている対策としては、まず第一に規制・監視体制の強化がある。伝統的な漁業を行う先住民に密接に関係した問題であること、そして2014年にMt. Polley鉱山で発生した廃滓ダム決壊事故の影響も背景にあるが、本件関連の鉱業用ため池(pond)等の水環境の保護及び監視に関する州の規則・ガイドラインは2016年から2018年にかけて複数回改正された。その結果として、2019年には20mC$の予算により独立した廃滓ダム調査委員会(Tailings Review Board)の設置を含む鉱山活動監視の強化が行われた。

また、規制・監視体制の強化だけでなく、技術・情報サービスの促進も進められている。例として、鉱業関係の人材雇用を目的としたMining Task Force23の一環として、2019年からの3年間で20mC$の予算が組まれ、鉱山検査官の育成と鉱山の安全管理を促進する鉱山安全衛生執行部門(Mines Health, Safety and Enforcement Division)及び許認可手続きに関わる鉱山競争力・認可部門(Mines Competitiveness and Authorizations Division)が州政府内に新たに設立される24。ここでは先住民を含む約30名のスタッフにより鉱山操業に係る検査や許認可手続きに関するサポートが行われる。また、州立の研究機関等を通じた技術的なサポートも継続的に行われている25。これらの政策からは、環境保護と鉱業の発展をどうにか両立していきたいというBC州政府の考えを見て取ることができる。

4.BC州とAK州の越境河川への展開

本件はTeck社の操業する石炭鉱山に端を発したものであるが、金属鉱山でも同様の事例は起こり得る。鉱山業はカナダにおけるセレンの最大の発生源であり、限られた調査結果ではあるが、カナダ国内においては石炭鉱山よりも金属鉱山の方が発生源としての影響が大きいことを示すデータ26も存在する。

前節で述べた通り、米国上院議員らのレターでは、本件の当事者であるMT州ではなく、AK州から再三の指摘が行われていることが記されている。これは、米国の憂慮の対象がElk川流域を離れ、近年活発な鉱山開発・探鉱が行われているBC州北西部に移りつつあることを示唆している。

このエリアは世界有数の金探鉱ポテンシャルを持つGolden Triangleエリアとして知られ、2015年にRed Chris銅・金鉱山(Newcrest Mining社70%、Imperial Metals社30%)、2018年にBrucejack金鉱山(Pretium Resources社)が開山した他、20億t以上もの資源量が確認されているKSM金・銅プロジェクトが開発準備を進めている。これらのエリアの鉱石及び廃滓にも高濃度のセレンが含まれる可能性があることが明らかになっており、いくつかの鉱山及びプロジェクトではその対策が行われている。例として、KSM金・銅プロジェクトを保有するSeabridge Gold社、Kemess金プロジェクトを保有するCenterra Gold社は、水処理技術を専門とするBQE Water社と契約し、イオン交換により坑廃水から効率的にセレンを除去する技術の開発に取り組んでいる27

おわりに

Teck社の操業するElk川流域の石炭鉱山を発端としたセレン汚染問題は、現在AK州へ流下する河川が位置するBC州北西部に派生している。当該地域にはGolden Triangleエリア以外にも多くの金属及び石炭のポテンシャルエリアが存在し、それらに関心を持つ日本企業は多いと考えられる。また、本稿では触れなかったが、BC州の北に位置するユーコン準州にもAK州へ流下する河川が位置しており、こちらでは現在のところ特に目立った動きはないものの、将来的にBC州と同様のリスクが生じる可能性は完全には払拭できるものではない。斯かる状況下、こうした地域のプロジェクトへの投融資等を検討する際には、セレン汚染の実態に関する積極的な情報収集を行い、最新の規制状況、地元先住民の意識等を踏まえたより注意深い評価が必要になると考えられる。

また、セレンの汚染問題は比較的最近になって浮上したものであり、その浄化技術は総じて研究開発の途上であるため、経済性評価におけるコストの算定に際しては不確実性が含まれることも考慮する必要がある。今後の技術開発を通じて処理コストの軽減が進む可能性は高いと考えられ、こうした技術開発の動向に関しても注目する必要があろう。

バンクーバー事務所でも引き続き関連情報の収集を継続していきたい。


  1. https://www.teck.com/media/2014-Water-review_environment_canada-T3.2.3.2.1.pdf
  2. https://www.teck.com/media/Environmental-Monitoring%E2%80%93Committee-2018-Public-Report.pdf
  3. BC州政府資料より、淡水のガイドライン基準。なお、連邦のガイドライン基準値は1.5μg/L。米国は3.1μg/L。
    日本は10μg/L。https://www2.gov.bc.ca/gov/content/environment/air-land-water/water/water-quality/water-quality-guidelines/approved-water-quality-guidelines
  4. 一般に、淡水魚は他の生物群と比較して特にセレンに対して敏感であるとされており、環境影響評価においては淡水魚への影響が特に重視される。https://www.canada.ca/en/environment-climate-change/services/evaluating-existing-substances/screening-assessment-selenium.html
  5. Ministerial Order No. M113 http://www.bclaws.ca/civix/document/id/mo/mo/2013_m113
  6. Teck社資料:https://www.teck.com/media/2015-Water-elk_valley_water_quality_plan_T3.2.3.2.pdf
  7. webメディアにて報道されたTeck社の説明によれば、飽和ロックフィル式は従来のタンク式と比較して、建設コストは1/6の41mC$、操業コストは1/2になる見込みとされている。https://magazine.cim.org/en/news/2018/teck-constructs-new-clean-water-facility-at-elkview/
  8. 2014年Teck社Annual Report記載の見積もりに基づく。
    https://www.teck.com/media/Investors-teck_2014annualreport_T5.1.1.pdf
  9. Teck社Annual Reportより。内訳は2014年120mC$、2015年31mC$、2016年40mC$、2017年86mC$、2018年57mC$、2019年(計画)235mC$。https://www.teck.com/investors/financial-reports/annual-reports-archive/
  10. Interpretation of Selenium Release from Coal Mine Waste Rock Dumps, Southeastern British Columbia, Canada, Stephan Day et al, 2012
  11. カナダ連邦政府ECCC資料:https://www.canada.ca/en/environment-climate-change/services/evaluating-existing-substances/screening-assessment-selenium.html
  12. https://www.suezwatertechnologies.com/products/wastewater-treatments/wastewater-selenium-removal
  13. https://www.veoliawatertechnologies.com/en/products
  14. http://www.envirogen.com/pages/technologies/bioreactors/
  15. https://frontierwater.com/product-line/
  16. https://www.bqewater.com/technology-solutions/selenium/
  17. https://smiwater.com/productspecifications/
  18. Wildsight:https://wildsight.ca/blog/2018/05/09/polluting-our-neighbours-rivers-and-our-own-selenium-in-the-elk-valley/
    The Narwhal:https://thenarwhal.ca/u-s-looks-crack-down-pollution-montana-river-b-c-coal-mines/
  19. https://www2.gov.bc.ca/assets/gov/environment/natural-resource-policy-legislation/environmental-policy/bcwaccord.pdf
  20. https://www2.gov.bc.ca/assets/gov/environment/natural-resource-policy-legislation/environmental-policy/montana_environmental_coop_arrangement.pdf
    https://www2.gov.bc.ca/assets/gov/environment/natural-resource-stewardship/environmental-assessments/working-with-other-agencies/bc_montana_mou.pdf
  21. https://www2.gov.bc.ca/gov/content/industry/mineral-exploration-mining/compliance-enforcement/bc-alaska-transboundary-waters
  22. https://www.thetelegram.com/news/canada/concerned-us-senators-demand-bc-does-more-to-monitor-its-rivers-for-mining-contamination-323933/
  23. https://www2.gov.bc.ca/gov/content/industry/mineral-exploration-mining/exploration-in-bc/bc-mining-jobs-task-force
  24. https://www.mining.com/bc-government-creates-new-divisions-improve-mine-safety-promote-investment
  25. 例として、2017年にはBC州及び連邦政府が出資する生物学系の非営利研究機関であるGenome BCより、セレンの浄化に関するTeck社とブリティッシュコロンビア大学の共同プロジェクトに対して400,000C$の助成が行われた。https://www.genomebc.ca/tiny-mighty-research-explores-microbes-can-support-water-treatment-mining
  26. カナダ連邦政府の調査によれば、国内7か所の石炭鉱山と6か所の金属鉱山の付近で採取された魚卵と卵巣のセレン濃度を比較したところ、金属鉱山の方がやや高い平均値を示した。https://www.canada.ca/en/environment-climate-change/services/evaluating-existing-substances/screening-assessment-selenium.html
  27. Seabridge社はKSM金・銅プロジェクトのセレン処理に関してBQE Water社と契約、2015年にパイロットプラントを建設し、実証試験を実施している。http://seabridgegold.net/News/Article/540/seabridge-gold-pilot-plant-successfully-treats-selenium-in-ksm-water
    Centerra社はKemess Underground金プロジェクトのセレン処理に関して2018年にBQE Water社と契約、処理量6,400m3/日の水処理施設の建設を計画している。https://www.bqewater.com/bqe-water-signs-operating-agreement-with-centerra-golds-subsidiary-aurico-metals-for-water-treatment-using-selen-ix-technology
ページトップへ