地下水帯における硝酸性窒素の消失プロセスの解明―自然浄化は可能か―

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13878095
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 田瀬 則雄 筑波大学, 地球科学系, 教授 (40133011)
• Keywords: 地下水汚染 / 硝酸性窒素 / 浄化 / 湿地 / 脱窒

Research Abstract

本研究では、硝酸性窒素に汚染された地下水が台地から谷地へ湧出・流出する際に、どのようなプロセスにより消失しているのか、またこのプロセスを継続的に保持している水文地質的条件を、2つの地形・地質条件(+土地利用条件)のもとで観測することにより、解明することを目的にしている。また、消失・浄化が起こる場合と、起こらない場合との比較により水文地質(地下水流動-流向と経路-、帯水層・不透水層などの構成と酸化還元条件などを含む)条件の差異の一般化を行うことを最終目的として実施した。
調査を行ったのは、つくば市内の台地末端部の斜面(10m×15m)と谷地(30m×100m>である。それぞれの上流域は畑地であり、肥料を起源とする硝酸性窒素が流入してきている。詳細な地質調査とそれぞれ100本あまりの観測井戸・ピエゾメータを設置し、地下水の流動と水質(NO_3^-、Cl^-、SO_4^<2->、HCO_3^-、Na^+、K^+、Ca^<2+>、Mg^<2+>、Fe、Mn、ORP、DO、ECなど)の変動を観測した。
これらの観測により、2地域において硝酸性窒素の浄化ゾーンを特定できた。浄化ゾーンは、末端斜面では砂層とローム層の境界で、谷地では再積成粘土層の直下に谷地に沿って馬蹄形で、シート状に存在していた。主要な浄化プロセスは有機炭素を電子供与体とする脱窒であった。3次元的な分布を明らかにできた谷地では年間30kgの窒素がこのゾーンで浄化され、施肥量の約40%であることも明らかとなった。
これらの条件は筑波台地で一般に存在しており、自然浄化が十分期待できる機能であることを示せた。

Research Products

• [Publications] 田瀬則雄: "硝酸・亜硝酸性窒素による水質汚染の現状と動向"水環境学会誌. 26・9. 546-550 (2003)
• [Publications] 井岡聖一郎, 田瀬則雄: "地下水帯における硝酸性窒素の自然減衰場"地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会 第9回講演集. 294-297 (2003)
• [Publications] 井岡聖一郎, 田瀬則雄: "地下水中の硝酸イオンに対するシルト、粘土層の役割-水理的バリアか生物化学的バリアか-"地下水学会誌. 46・1. 37-50 (2004)
• [Publications] 田瀬則雄: "硝酸・亜硝酸性窒素による地下水汚染現状と動向"環境管理. 40・3. 47-55 (2004)