広域地下水中の硝酸汚染実態及び自然浄化プロセスの解明に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480152
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 唐 常源 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (80251198)
• 研究分担者: 近藤 昭彦 環境リモートセンシング研究センター, 助教授 (30201495) ; 佐倉 保夫 千葉大学, 理学部, 教授 (70153947)
• キーワード: 土壌・地下水汚染 / 硝酸態窒素 / 同位体 / 自然浄化プロセス / 汚染浄化 / 水循環

研究概要

地下水環境における硝酸性窒素は、その主要な負荷源が農業活動を中心とした非特定汚染源・面源で、実効的な浄化方法がない。面的で広範な汚染を安価に浄化するには、自然の浄化機能を最大限に利用することであるが、自然の浄化プロセスについては必ずしも明確になっていない。すなわち、窒素の浄化は脱窒により、還元的状悪で炭素源が存在することが条件として知られているが、地下水帯ではどこで、どのような条件下で起こっているのかは必ずしも明らかになっていない。そこで本研究では、千葉市、宮古島、鳥取砂丘地及び中国の河北平原における飽和・不飽和帯における土壌水の浸透と硝酸態窒素の移動との関係を調べ、その背後にある地形的特徴、地質、土地利用変化から地中水流動状況及び流域における硝酸性窒素の変遷機構を明らかにすることを目的とする。
本研究は次のようなことを把握した。
(1)千葉市では、台地から低地へかけて、地下水及び硝酸の分布を調べた。調査結果から、調査地域の硝酸起源が台地の畑作の施肥である。谷地で深度別にペゾメーター及び湧水中の硝酸濃度が深いほど高いことがわかる。さらに、硝酸同位体及び酸化還元電位などの調査結果から、地下水が湧出過程で脱窒により硝酸濃度を減少することを示唆した。
(2)鳥取砂地における土壌水の浸透特徴及び物質輸送から見られる硝酸性窒素汚染の歴史、経路、プロセスを現地での詳細調査を実施した。砂丘における硝酸窒素の移動が非常に速いことがわかった。
(3)宮古島における地下水の硝酸性窒素汚染の歴史、経路、プロセスを現地での詳細調査を実施した。地下ダム建設に伴う地下水中の硝酸濃度の増大が認められなかった。地下ダムの影響について、更に調査が必要である。
(4)中国では、肥料利用量の増大や都市汚水灌概などのことから、硝酸態窒素による地下水汚染が深刻しつつあることが明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 吉村雅仁, 今泉眞之, 佐倉保夫, 唐常源: "割れ目の幾何と透水性及びトレーサー挙動の関係-アクリルブロックを用いた室内実験"日本地下水学会誌. 45・1. 19-40 (2003)
• [文献書誌] Yang, Y., Watanabe, M., Wang, Z., Sakura, Y., Tang, C.: "Prediction of Sail Moisture Change under Different Scenarios of Climate Change and Implications of Vegetation Changes Simulated by WAVES Model in Taihang Mountain, China"Climate Change. 57. 163-183 (2003)
• [文献書誌] Tang, C., Shindo, S., Sakura, Y., Machida, I.: "A possibility for tracing infiltration front by temperatures in sand dune : An experimental study"Environmental Geology. 44・2. 169-175 (2003)