ムール貝ウォッチプログラム
NCCOS の沿岸監視評価センター、沿岸測量局、NOAA の五大湖環境研究研究所の科学者は、NCCOS のムール貝観察プログラムのために、エリー湖の岩に付着したゼブラ貝を収集しています。

米国海洋大気庁（NOAA）の国家現状と動向（ NS&T ）ムール貝ウォッチプログラムは、 1986 年に開始された水質汚染物質モニタリング プログラムです。 [1]このプログラムは、スクリプス海洋研究所のエド ゴールドバーグ博士に着想を得ましたが、NOAA がスポンサーとなって 1984 年にバテル海洋科学研究所で開催されたワークショップで考案および設計され、ポール D. ボーム博士が主導しました。これは、米国で最も長く続いている継続的な汚染物質モニタリング プログラムです。 [ 2]ムール貝ウォッチは、五大湖を含む米国沿岸水域の二枚貝（ムール貝とカキ）と堆積物の汚染物質濃度を監視し、二枚貝の健康状態、ひいては地元および地域の環境の健全性を監視します。[2]

マッスル・ウォッチは専門家と協議して、監視すべき適切な汚染物質を決定します。これには、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（DDT）、多環芳香族炭化水素（PAH）、ポリ塩化ビフェニル（PCB）が含まれます。2008年現在、マッスル・ウォッチは約140の分析対象物質を監視しています。[3]汚染物質の影響に加えて、マッスル・ウォッチは、 2005年のハリケーン・カトリーナなどの自然災害や、 2010年のディープウォーター・ホライズン石油流出事故などの環境災害の影響を評価することができます。[4]マッスル・ウォッチによって収集されたデータは、沿岸修復の有効性を監視するためにも使用できます。[3]マッスル・ウォッチ・プログラムは、20年間の監視データを活用して、ハリケーン・カトリーナの影響を効果的に分析し、収集した二枚貝の寄生虫に関するデータに基づいて規制上の決定に影響を与えました。[5] [6] [7]

歴史

NOAAは、マッスル・ウォッチの目標を「我が国の河口域と沿岸域の現状と動向を明らかにするための、環境モニタリング、評価、研究を統合した全国規模のプログラムを通じて、生態系に基づく管理を支援すること」と述べている。 [3]マッスル・ウォッチは、米国沿岸における二枚貝の汚染物質による健康状態を監視するプログラムである。このプログラムは1986年に開始され、以来、全米規模で影響力を持つ政府によるモニタリングプログラムとしては最長の実績を誇っている。[3]これは、海洋環境保全に関する法的な義務付けを受けて実施された。2008年には、1986年から2005年までのデータの評価報告書を発表した。[3]この報告書では、20年間のデータ収集期間における様々な金属や有機汚染物質の濃度が示されている。このデータセットを用いることで、様々な沿岸域における傾向を特定することができる。 2000年以降、NOAAがムール貝の採取に派遣していた科学者は派遣先を変え、ムール貝ウォッチ・プログラムは市民科学者を雇用してムール貝の採取を行うようになりました。このアプローチにより、プログラムの費用は大幅に削減されました。これはワシントン州の地方レベルでも顕著で、スノホミッシュ郡の天然海洋資源委員会は2007年にムール貝ウォッチ・プログラムと連携し、スノホミッシュ郡沿岸水域でのサンプル採取に市民を雇用しました。[8] 2010年と2012年には、西ワシントン大学の学生がワットコム郡公共事業を支援しました。ムール貝ウォッチは当初、汚染が判明している地域でデータを容易に見つけられる場所を監視し、毒性データの傾向をモニタリングしていました。現在は、環境保護庁（EPA）などの組織が指示する懸念地域に焦点を移しています。データの傾向だけでなく、ムール貝ウォッチは、特定の政策が特定の環境に実際に良い影響を与えているかどうかを検討しています。[9]

構造

国家レベル

マッスル・ウォッチは、NOAAによる国家的な監視と、地域および地方団体のネットワークを組み合わせ、米国全土の沿岸域の健全性を監視しています。NOAAとその傘下の国立沿岸海洋科学センター（NCCOS）は、米国全土に科学者スタッフを配置し、世界中の連邦政府、州政府、非政府組織、民間セクターのパートナーと提携して、マッスル・ウォッチ・プログラムの目標達成に向けて共同で取り組んでいます。ある沿岸地域での汚染は、数千マイル離れた地域にも影響を及ぼす可能性があり、全国規模の監視プログラムを実施することで、NOAAはこれらの影響を追跡することができます。[3]マッスル・ウォッチ・プログラムでは、データの品質を維持するために、 パフォーマンスに基づく品質保証プロセス（QA）を採用しています。米国国立標準技術研究所（ NIST）とカナダ国立研究会議（NRC）は、分析機関の取り組みを支援し、すべての機関から収集されたデータが同等の正確性と精度を持つようにしています。[3] QAプロセスは、機関内および機関間のばらつきを低減します。[10]

地域および地方レベル

ムール貝ウォッチ地域の完全なリストは次のとおりです。

NOAAは現在、Mussel Watchを含む65を超えるアクティブな市民科学プロジェクトを支援している。2013年には、市民科学者がベストプラクティスをまとめ共有し、リソースを共有し、NOAAの市民科学プロジェクトの検索可能なデータベースを提供することを支援するために、NOAA市民科学実践コミュニティが結成された。120名を超えるメンバーのコミュニティは、市民科学者を支援するために活動を続けている。[11] 全国的および地域的なグループの協力の一例としては、ワシントン州の2009/10 Mussel Watchパイロットプロジェクトがある。[12] ワシントン州魚類野生生物局（WDFW）のピュージェット湾評価および監視プログラム（PSAMP）、スノホミッシュ郡海洋資源委員会（MRC）、スノホミッシュ郡公共事業-地表水管理、ワシントン州海洋助成金、およびNOAAのMussel Watchは協力して、以下のことを行った。 「2009/10年度のワシントン州海域におけるムール貝観察シーズンのフィールドサンプリングを実施し、ピュージェット湾における既存の有毒汚染物質モニタリングとフィールドサンプリングを統合する可能性を評価し、市民科学者をフィールドワーク実施の主要なリソースとして活用することを実証・評価し、ピュージェット湾におけるモニタリングツールとしてのムール貝観察の実現可能性を調査する。」[12]このパイロットプロジェクトでは、NOAAの代表者がPSAMPのスタッフとボランティアを支援し、ムール貝観察の全地点でサンプリングを成功させた。このパイロットプロジェクトの結果、市民科学者ボランティアの支援と適切な訓練により、現場の専門スタッフの労働時間が大幅に短縮された。[12]ボランティアの適切な訓練は、一貫性と精度の高い採取方法を維持するために不可欠である。[13]

プログラム設計

対象となる汚染物質

ムール貝監視プログラムでは、140種類以上の化学汚染物質（分析対象物質）が監視されています。EPAは、これらの分析対象物質の多くを水質浄化法に基づく優先汚染物質に指定しています。[3]これらの物質は、生物学的利用能、動物組織への吸収・蓄積の可能性、水生生物への毒性、そして人体への潜在的な危害に基づいて選定されています。

金属

ムール貝監視プログラムで測定される金属には、アルミニウム、アンチモン、ヒ素、カドミウム、クロム、銅、鉄、鉛、マンガン、水銀、ニッケル、セレン、シリコン、銀、タリウム、スズ、亜鉛などがあります。これらの金属は、天然および人為的な起源に由来します。[3] 二枚貝の種類によって微量金属の生体内蓄積能力が異なり、その結果、カキはムール貝よりも約10倍多くの亜鉛と銅を蓄積します。ムール貝はカキよりも約3倍多くの鉛を蓄積します。[3] 2008年にムール貝監視プログラムによって発表された20年間の報告書によると、都市化地域および工業化地域では金属濃度が高く、東海岸、西海岸、五大湖地域の間で金属濃度に大きな差は見られませんでした。金属濃度は全国的に増加しています。[3]

オーガニック

2008年現在、マッスル・ウォッチが監視している有機汚染物質には、PCB同族体51種（全209種中）[10] 、 PAH65種、DDT、ブチルスズ、クロルデン、ディルドリンが含まれています。完全なリストはhttp://NSandT.noaa.govでご覧いただけます。[3]マッスル・ウォッチが監視している有機汚染物質のほとんどは人為起源ですが、PAHは自然現象と人為起源の両方に由来するため例外です。[3] PCB同族体は、既に他の科学機関によって測定されているなど、一連の基準に基づいて選択されました。[10]有機汚染物質は、マッスル・ウォッチが使用しているすべてのサイトとすべての種で比較できます。[3] 「金属」で取り上げた同じ20年間の報告書では、金属と同様に、都市化地域や工業化地域でも有機汚染物質の濃度が高いことが判明しています。どの地点でも有機汚染物質が検出された。[3]

組織病理学

「ムール貝ウォッチプログラムの組織病理学的側面は、配偶子の発達段階と、ムール貝とカキに見られる約70種類の疾患および寄生虫の蔓延状況を定量化する。組織病理学的データの傾向は、地球温暖化の影響を評価するのに役立つ可能性がある。」[3]

サンプリング設計

位置

1986年にはムール貝ウォッチ・プログラムで調査された地点はわずか145地点でしたが、2008年現在では、米国本土、アラスカ、プエルトリコ、ハワイの約300地点にまで拡大しています。これらの地点の多くは、1976～1978年のEPAムール貝ウォッチ・プログラムで指定された地点と一致しており、新たな地点は、州当局や学術専門家と協議の上、最適な設置場所について選定されています。[3] 地点選定の基準は以下のとおりです。

  • ムール貝の在来種が生息している必要がある
  • 貝類の養殖場は繰り返しのサンプリングが可能な大きさでなければならない
  • 天然基質でなければならない
  • 点源汚染を避ける
  • 食用貝類の採取が許可されていない地域

ムール貝ウォッチ・プログラムでは、ケージ飼育されたムール貝ではなく、自然発生する二枚貝を使用しています。[10]広大な沿岸地域をより正確に反映するため、調査地点は10～100km間隔で配置されており、NOAAはより正確な全国規模の評価を行うことができます。その結果、ムール貝ウォッチは「米国の沿岸および河口域における化学物質濃度の空間分布と時間的傾向を監視」するために活用できます。[13]

種

ムール貝やカキには、米国の沿岸地域全体に共通する単一の種は存在しないため、特定の地域における種は、その豊富さと採取の容易さに基づいて選定されます。「ムール貝（Mytilus属）は北大西洋岸と太平洋岸から、カキ（Crassostrea virginica）は中部大西洋（デラウェア湾）以南およびメキシコ湾沿岸から、そして外来種であるゼブラ貝（Dreissena属）は五大湖地域から採取されます。」[3]

コレクション

現地での採集と実験室での作業の大部分は、NOAA と契約していない研究室で行われている。[10]少なくとも年に 1 回、11 月から 3 月の間に各 Mussel Watch 地点でボランティアが 50～100 匹の二枚貝を 2 グループ採集する。サンプルは、その地点で最初にサンプルを採取した日から 3 週間以内に採集する必要がある。[10]つまり、最初のサンプル採取日が 1987 年 4 月 15 日であれば、それ以降のすべてのサンプルは 4 月 15 日から 3 週間以内に採集する必要がある。1 つのグループは有機汚染物質の検査に使用され、もう 1 つのグループは微量元素 (金属) の検査に使用される。[13] 対応する二枚貝の生息場所と同じ水塊に曝され、2 km 以内の距離にある場所から堆積物が二枚貝と同時に採集される。測定される堆積物の基準には、全有機炭素および炭酸塩炭素、水分含有量、粒径、ウェルシュ菌の濃度、コプロスタノールの濃度(これは 1989 年以降は測定されていない) が含まれる。[10] 二枚貝の採取方法は、採取場所の特性に応じて様々です。水深2m以上の場合は二枚貝浚渫機、水深2～2.5mの軟底部ではステンレス製のトング、水深1m未満の場合はステンレス製のピッチフォークまたはクアホッグレーキが使用され、一部の海岸地域では手作業による採取も行われています。[10]二枚貝は洗浄され、氷で冷やした容器に詰められ、採取後2日以内に適切な分析機関に送られます。[3]

分析

NOAAはTDI-Brooks Internationalに、2009年9月21日から2014年9月20日までの5年間の契約を授与し、堆積物と二枚貝の組織の化学分析を行った。TDI-Brooksは、それ以前の1999年から2009年までの10年間にもこの試験を実施している。TDI-Brooksと関連会社のB&B Laboratoriesが有機化学分析を実施し、ラトガース大学が組織病理学的分析の下請けとなり、テキサスA&M大学が金属および栄養塩分析の下請けとなっている。[14]ディープウォーター・ホライズン原油流出事故により、これらの研究所の資源はメキシコ湾の優先度の高いサンプルの化学分析にシフトされた。これにより、ムール貝監視プログラムの分析結果に大幅な遅延が発生し、場合によっては1年以上遅延した。[15]

プロジェクトと出版物

過去のプロジェクト

国立組織および堆積物サンプルアーカイブ: NOAA のプロジェクトの多くは、必要な情報を得るため、さまざまなプログラムを組み込んでいます。NOAA の National Status and Trends プログラムは、1985 年に Mussel Watch プログラムで収集されたムール貝、カキ、ゼブラ貝のサンプルを使用して、標本バンクを開始しました。このサンプルバンクにより、NOAA は特定の汚染物質の任意の時点でのスナップショットを取得でき、分析技術を使用して、目的の化合物の組織濃度を調べることができます。これにより、規制当局は特定の化合物の履歴をよりよく理解できます。[16] Mussel Watch プログラムを利用した別のプロジェクトは、2005 年のハリケーン カトリーナの影響を受けた沿岸水域の評価でした。ハリケーン後の浅瀬で DDT、従来の塩素系殺虫剤、PCB、PAH、金属の濃度を調査することにより、NOAA の科学者は、同じ地域で過去 20 年間にわたって監視したデータと結果を比較することができました。ムール貝監視プログラムによる汚染物質の一貫した歴史的記録は、ハリケーン・カトリーナの影響を分析する上で有効であることが証明されました。[7]二枚貝における寄生虫の 病理学的調査では、ムール貝監視プログラムで採取されたカキとムール貝の組織サンプルを用いて寄生虫の有無が調べられました。寄生虫の生息数の変化（地理的および時間的）は、汚染物質への曝露の優れた指標となり得ます。[5]これらの病理学的スクリーニングの結果は、汚染レベルを示すために用いられ、規制当局の決定に影響を与えてきました。[6]

著名な出版物

ムール貝ウォッチは、ほとんどの場所と地域に関する報告書を約2年ごとに発行しています。これまでに出版された主な出版物には、以下のものがあります。

  • 国内沿岸地域における20年間の汚染物質モニタリングの評価[3]
  • 現在使用されている農薬（1994～1997年）
  • 二枚貝の放射性核種濃度（1990年）
  • 米国沿岸域の堆積物と二枚貝中のポリ臭化ジフェニルエーテル（ PBDEs ）の評価[17]
  • プロジェクトと出版物の完全なリストは、NCCOS Mussel Watch Contaminant Monitoringでご覧いただけます。

マッスル・ウォッチ・プログラムから生まれた最も重要な出版物は、「米国沿岸地域における20年間の汚染物質モニタリングの評価」であると言えるでしょう。[3]この出版物は、学者、関心を持つ市民、政府機関、その他の規制機関向けに作成されました。この報告書には、米国とプエルトリコの300か所のサンプリング地点における140種類の化学物質の傾向と相対濃度が記載されています。 1986年から2006年までの期間を網羅したこの報告書は、規制機関以外の政策立案者や関心のある人々に情報提供してきました。[3] もう一つの注目すべき出版物は、「米国沿岸地域の堆積物および二枚貝中のポリ臭化ジフェニルエーテル（PBDE）の評価」と題された報告書です。この報告書は、難燃剤として作用するポリ臭化ジフェニルエーテル（PBDE）と呼ばれる比較的新しい化合物群を調査しました。PBDEは、多くの消費者向けプラスチック、繊維、電子機器、家具のクッション材に含まれています。この報告書は、汚染の相対的なレベルを地理的に示し、PBDE濃度が高い地域と人口密度の高い地域を関連付けました。これらの化合物が世界的な分布に及ぼす潜在的な脅威を考慮すると、これは重要な意味を持ちます。[17]

現在のプロジェクト

大統領五大湖再生イニシアティブを支援するグレート・レイクス・ムール貝ウォッチは、ムール貝ウォッチが現在進行中の数多くのプロジェクトの一つです。大統領五大湖再生イニシアティブ（GLRI）の支援と資金提供を受けているこのプロジェクトは、ムール貝ウォッチが活用されているプロジェクトの典型例です。米国五大湖の懸念海域（AOC）において、ムール貝ウォッチはサンプルサイズと採取率を増加させ、貝床が利用できない場合にケージでムール貝を検査するなど、最新の技術を導入しました。[18]堆積物とムール貝の組織濃度の両方を調査することで、研究者は五大湖AOCにおける修復活動の特定をより適切に行うことができました。他の多くの現在のムール貝ウォッチプロジェクトと同様に、GLRIはムール貝ウォッチの過去のデータと、時間的および空間的に優先順位付けされたデータの両方を使用しており、特定のAOCにはるかに適用可能な、より堅牢なデータセットにつながっています。[18]

意義

沿岸地域で汚染物質のレベルをモニタリングするための生物として、ムール貝が選ばれる理由はいくつかある。ほとんどのムール貝は一般に固着性で、環境が汚染されても別の場所へ移動できない。そのため、環境汚染の指標として適している。また、ムール貝は脊椎動物のように有機物の一部を容易に代謝しないため、PAH などの物質を追跡する場合にも適している。さらに、ほとんどのムール貝は濾過摂食者で、餌を得るために体を濾過する。この濾過作用によって、ムール貝は水中の汚染物質を拾い上げる格好の標的となる。[3]ムール貝は、システムが回復しているかどうか、修復や浄化の取り組みが効果的かどうかに関する情報を提供できる。修復活動が成功すれば、生物内の汚染物質の減少が期待できる。その一例がテキサス州ラバカ湾で、近隣の施設から慢性的に水銀が放出されたために汚染された場所である。数年にわたりカキの水銀濃度をモニタリングした結果、湾内の水銀含有量が減少していることが判明しました。[19]二枚貝は濾過摂食の性質を持つため、Mussel Watchは二枚貝の組織濃度をモニタリングすることで、環境汚染レベルの変化を追跡することができます。これは、環境や生態系の保護と浄化を目的とした政策が実際に機能しているかどうかを判断できるため、重要です。Mussel Watchは、現在の政策を評価し、環境衛生の改善を確実にするためにどのような変更が必要かを判断するために活用できます。

参照

参考文献

  1. ^ 「SWAMP – 地表水環境モニタリングプログラム」カリフォルニア州環境保護庁、2013年8月7日
  2. ^ ab Greg Piniak、「Mussel Watch Contaminant Monitoring」、2015年9月7日アーカイブ、Wayback Machine、NCCOS、2014年1月14日
  3. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwx Kimbrough, KL, WE Johnson, GG Lauenstein, JD Christensen and DA Apeti, "An Assessment of Two Decades of Contaminant Monitoring in the Nation's Coastal Zone", Silver Spring, MD. NOAA Technical Memorandum NOS NCCOS 74. , 2008
  4. ^ Gunnar Lauenstein、「NOAAが汚染追跡のためにムール貝を活用」、NOAA対応・復旧局、2012年1月11日
  5. ^ ab Yungkul KimとEric Powell、「センチネル二枚貝における寄生虫と病理の分布：NOAAの現状と動向に関するムール貝監視プログラム」『貝類研究ジャーナル』第26巻第4号、1115-1151ページ、2007年
  6. ^ ab JP Bignell他「ムール貝の組織病理学：季節、病気、種の影響」『水生生物学』第2巻、1-15、2008年
  7. ^ ab NCCOS、「ハリケーン・カトリーナに関する機関間環境評価」、国立沿岸海洋科学センター
  8. ^ キャスリーン・ハーマン、「スノホミッシュ郡ムール貝観察プログラム」、スノホミッシュ郡海洋資源委員会、2011年
  9. ^ Gunnar Lauenstein、「汚染：時間の経過による変化」Wayback Machineで2014年7月21日にアーカイブ、「沿岸監視評価センター」、2012年2月16日
  10. ^ abcdefgh GG Lauenstein、AY Cantillo、SS Dolvin、「国家現状と動向プログラム国家底生生物監視およびムール貝監視プロジェクトのサンプリングと分析方法 1984-1992」、メリーランド州シルバースプリング 『NOAA技術覚書 NOS ORCA 71』、1993年
  11. ^ ジョン・マクラフリン、「NOAA市民科学実践コミュニティ」、NOAA教育局、2013年
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  15. ^ ルース・M・ソフィールド、「科学的応用 - ムール貝観察：市民科学プロジェクト」、WWUハクスリー環境学部環境科学科、2012年
  16. ^ ジョン・クックリック他、「環境試料バンク：沿岸域の変化を検知するためのツール」、国立標準技術研究所、2007年7月22～26日
  17. ^ ab Gunnar Lauenstein、「米国沿岸域の堆積物と二枚貝におけるポリ臭化ジフェニルエーテル（PBDEs）の評価」、沿岸監視評価センター、2011年8月18日
  18. ^ エド・ジョンソンとキマニ・キンブロー、「五大湖ムール貝監視団が大統領の五大湖再生イニシアチブを支援」『沿岸監視評価センター』、2014年3月27日
  19. ^ NOAA、「NOAA Mussel Watch: Indicators of Successful Restoration」、NOAAの海岸の現状、2012年2月7日
  • アメリカ海洋大気庁
  • TDI-ブルックスインターナショナル
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