研究課題
基盤研究(B)
パイライトは、泥炭、褐炭などの植物系化石資源の層間に含まれ、化石資源の採掘などで大気に触れると急速に酸化が進み、生成した硫酸により強酸性の酸性硫酸塩土壌が生ずる。これは、全世界的に発生している土壌環境問題であるが、本研究では、インドネシア中央カリマンタン州(熱帯)およびドイツラウジッツ地方(冷温帯)において共通に見られる陸水環境の硫酸汚染問題の発生機構を、気候帯をまたがった複数地域で比較する研究を行ってきた。インドネシア中央カリマンタンの熱帯泥炭湿地では、パイライト由来の硫酸に起因する河川環境の汚染は河口から150km上流まで認められること、および、土壌からの硫酸流出は、乾季より雨季に著しく、河川水量が増す雨季における河川水中の硫酸濃度が乾季より高まることがわかった。また、地下水(井戸水)への硫酸の流入について調べた結果、土壌浸透水起源の地下水では硫酸濃度が季節を通じて高いことがわかった。地下水質は雨水型、塩水型、硫酸型の3タイプに分類されたが、地域によりこれら3型の分布比が異なり、この違いにより住民の水利用形態が地域ことに異なることが示された。一方、ドイツ東部ラウジッツ地方の褐炭採掘跡地からの硫酸流出に関しては、泥炭地への硫酸流入に関するデータの解析を行った。酸性化した地下水が大気中の酸素に触れることによって二価鉄が酸化されると、そのプロセスでプロトンが消費されてpHが上昇するが、これが還元的な泥炭土壌に触れると鉄の還元で再びプロトンが放出され、陸水の酸性化が進行することが判明した。このことは、熱帯泥炭地域での恒常的な陸水環境の酸性化が泥炭土壌などの還元的環境の存在と大きくかかわっていることを示すものである。このように、陸水環境の硫酸汚染の化学的プロセスは共通しているものの、環境を還元的にする要因の存在の有無が環境中に拡散したイオウと鉄の挙動に大きく関わっている事が両地域の比較から明らかになった。
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