津波により塩水化した地下水の回復メカニズムの解明とその回復傾向の予測

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06301
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 土原 健雄 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (30399365)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 津波 / 地下水 / 塩水化 / 水素・酸素安定同位体比 / 溶存ガス

Outline of Annual Research Achievements

津波の浸水により塩水化が生じた地下水の回復過程を明らかにするため，モデル調査地である宮城県亘理町および山元町において，初年度に引き続き地下水の採取を行い，水素・酸素安定同位体比および主要イオン濃度，溶存ガスである六フッ化硫黄濃度の分析を行った。また，地下水の涵養源の一つである本地域の降水の定同位体比を把握するため，年6回の定期的な降水の採取を実施した。
地下水の酸素・水素安定同位体比は地点によって異なり，天水線と田面水の蒸発線の間に分布する。塩化物イオン濃度が高い地点ほど同位体比が高いとはいえないことから，同位体比の差異は海水の混入によってのみ生じているのではなく，涵養源の寄与の違いが影響していると考えられた。水田からの涵養の影響が大きいほど同位体比は上昇して田面水の蒸発線に近づきd値（酸素・水素安定同位体比から求められる変数）は低下する一方，降水の浸透の影響が相対的に大きいほど同位体比は天水線に近づきd値は上昇するといえる。本地域はその動水勾配の小ささから地下水の流動性は低いと考えられ，六フッ化硫黄濃度から推定された滞留時間は17～33年であった。d値・塩分濃度が低く，滞留時間の短い地点は水田からの涵養の影響が大きく，一方，塩分濃度が依然高く，滞留時間が長い地点は回復までに時間を要すると推測された。
主要イオン，同位体組成と溶存ガスにより推定された滞留時間の関係性から，これらの複数の環境トレーサーは塩水化した地下水の回復要因の違いを検討する上で有用であると考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

モデル調査地において地下水，地表水，降水の採取を行い，当該地域の水素・酸素安定同位体比，主要イオン濃度，六フッ化硫黄濃度のデータの蓄積を行った。回復した淡水層の滞留時間を推定し，それらの違いから回復速度の違いを示すとともに，主要イオン・水素・酸素安定同位体比から回復要因の違いを推測できることを明らかにした。以上より，研究はおおむね計画通りに順調に進捗しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

モデル調査地において，引き続き地下水，地表水，降水の採取を継続する。持ち帰った試料について各種環境トレーサーの分析を順次行い，安定同位体比等のデータの蓄積を行う。
各涵養源からの寄与度，淡水の回復速度を組み合わせ，淡水がどの時期にどの涵養源によって形成されたか，淡水の回復メカニズムを解明する。複数の環境トレーサーのモニタリング結果から，地点ごとに回復傾向の特徴を類型化し，今後の淡水回復傾向の予測を行う。また，残留する塩水が津波の浸水によるものか深部からの上昇によるものかを区別するための年代測定調査を実施する。これらの研究は関連学会等で最新の研究動向の情報収集を行いつつ効率的に進行させるとともに，得られた成果について公表する。

Causes of Carryover

次年度使用額は，分析に供する多くの試料が想定していたより清浄で再分析が不要であったため，分析消耗品を効率的に使用できたことにより発生した残額である。次年度の調査において，当初予定より試料数を増やし，それらの試料の分析消耗品として使用する。