水素・酸素同位体比を用いた大気中の水循環システムの解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13838008
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 平田 健正 和歌山大学, システム工学部, 教授 (30093454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石塚 正秀 和歌山大学, システム工学部, 助手 (50324992) ; 江種 伸之 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (00283961) ; 井伊 博行 和歌山大学, システム工学部, 教授 (60283959)
• Keywords: 水素同位体比 / 酸素同位体比 / 水循環システム / 雨水 / 水蒸気 / 蒸発速度 / 同位体分別

Research Abstract

1.調査概要
和歌山市,大阪市,富田林市において,長期間継続して降雨を採水し,雨水の微量元素および水素・酸素同位体比の分析を行った.
2.同位体比に関する考察
(1)海域から水蒸気が蒸発する際の蒸発速度により決定される同位体比のd値に関して,夏季と冬季に分かれた明瞭な季節変動がみられた.従来の知見によると,d値の変化は蒸発起源海域の相違によると考えられていたが,衛星画像の解析から,和歌山県に降雨をもたらす水蒸気は夏季・冬季ともに東シナ海もしくは太平洋上で生成すると考えられた.これらの結果より,蒸発速度は相対湿度の低下する冬季において太平洋上でも早くなると考えられ,和歌山県においても雨水のd値の季節変化がみられることが明らかとなった.
(2)降雨の同位体比は一降雨内において大きく変動するが,降雨中に新たな水蒸気が上空に供給された場合は同位体比の変動が抑制される傾向が観測された.さらに,和歌山市,大阪市,富田林市における降水の同位体比の変動パターンは類似しており,数十kmスケールではほぼ同時に同位体比が変動することが明らかとなった.
3.化学組成に関する考察
(1)和歌山市,大阪市,富田林市における降水のCl^-,Na^+,Mg^<2+>は海水粒子であり,NO_3^-,SO_4^<2->,NH_4^+,K^+, Ca^<2+>は土壌粒子や人間活動による放出物であることが明らかとなった.陰イオン中にCl^-が占める割合は内陸に進むにしたがって減少し,NO_3^-,SO_4^<2->の占める割合は内陸に進むにしたがって増加した.
(2)和歌山市でのpH値はpH6.1であり,大阪市(pH5.2)と富田林市(pH5.1)と比較して非常に高い値を示した.この原因として,和歌山市では雨水に陽イオン成分が他の地域より多く含まれているためである結果が示された.

Research Products

• [Publications] 井伊 博行: "大和川のBOD,アンモニア態窒素,陰イオン界面活性剤濃度の季節変動とその原因について"水工学論文. 46巻. 235-240 (2002)
• [Publications] 窪原 拓馬: "大和川流域における物質移動量の推定"水工学論文. 46巻. 229-234 (2002)
• [Publications] 山野 賢一: "茶畑由来の肥料と大井川用水の導水による菊川流域の硝酸性窒素汚染への影響評価"環境工学論文集. 38巻. 197-205 (2001)
• [Publications] 荒木 直哉: "紀ノ川の物質負荷量の推定と土地利用との関係"水工学論文. 46巻. 241-246 (2002)
• [Publications] 江種 伸之: "森林及び果樹園からの無機イオン類の流出が河川水質に与える影響について"水工学論文. 46巻. 893-898 (2002)
• [Publications] Masahide Ishizuka: "Variation of Hydrogen and Oxygen Isotopic Ratios in Pond Waters Induced by Evaporation"Proceedings of 9th International Conference on the Conservation and Management of Lakes. No.5. 96-99 (2001)