樹木を利用した地下水中の硝酸イオンの吸収・浄化

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硝酸性窒素による地下水汚染は、農業的な活動(施肥)が主な汚染源となっているため台地などで広範囲に認められ、これまでの点源的浄化対策では対応することができていない。窒素に対する自然の浄化機能は、谷地や水田などの湿地で発揮されるとされ、いわゆる土地利用・地形連鎖(畑地と水田、台地と谷地)として認められ、硝酸性窒素に汚染された地下水が台地から谷地へ湧出する際に浄化されている。しかし、台地部の汚染を浄化するための方策が求められており、その可能性として植物浄化、とくに樹木による硝酸栄養塩の吸収・浄化が期待できる。本研究では、「どのような条件下で樹木が硝酸性窒素の浄化帯として機能できるのか」を現地での調査・観測と数値シミュレーションにより明らかにし、実用化の可能性の検討を目的とした。研究対象地域として、つくば市の台地末端部の谷地の谷壁緩斜面に生育する樹齢数十年と推定されるムクノキを選定し、周辺に多数のピエゾメータを設置することにより、高濃度に硝酸イオンで汚染された地下水の挙動を追跡した。地下水面は地表面下1m程度にあり、着葉期には吸水の影響と考えられるコーン状の水位低下が確認され、落葉期の汚染プルームの分布と窒素同位体比の比較から、吸収による浄化と根系域での脱窒が示唆された。また、樹林帯上流域で放出された家畜排せつ物の挙動を追跡し、樹林帯の浄化能を評価した。この樹林帯では地下水面が深かったこともあり、吸収による減少よりも浸透した雨水による希釈効果が有効であることが判明した。東広島市の河川沿いの樹林帯において、評価のために観測ネットワークを構築し、観測を行い、ハイポレーイック効果による堆積物中での浄化(植生による吸収を含む)を確認した。また、樹木による吸水により、地下水流動系が修飾され、浄化を促進することも明らかとなり、量的にもこの効果が大きいことが推察された。これらの成果をもとに、数値シミュレーションモデルによる検討を行っている。