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―

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。

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。