先端的XAFS法によるヒ素の状態分析から紐解く大規模地下水ヒ素汚染の発生機構

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20年度は、ヒ素汚染地域における地下水中の大きな濃度変動(<1〜1200ppb)を支配する要因を解明することを目標とした。19年度の研究より、地下水中のヒ素濃度は、"ベル状の深度分布"を形成し、またその濃度のピークがヒ素や鉄の酸化還元フロントとずれていることが明らかとなった。そのため、"ベル状の深度分布"の形成要因を明らかにすることが地下水中のヒ素濃度の変動を規制する要因の解明につながると考え、堆積物へのヒ素の吸着実験、堆積物からの吸着態のヒ素の抽出実験などを行った。この結果、ベル状のヒ素濃度の分布は、堆積物-水間の吸着平衡で説明可能であることがわかった。この結果をもとに、"吸着平衡モデル"という考え方を導入し、ヒ素濃度の変動の規制要因の統一的な解釈を試みた。調査地域内のヒ素濃度の局所変動を説明するには、吸着能の効果と量的な効果の寄与の変化を支配する要因を一般化する必要がある。そこで、吸着平衡モデルに基づき、吸着態のヒ素濃度と見かけの分配係数の組み合わせにより、溶存ヒ素濃度がどのように変化するかを予測与するプロットを作成した。その結果、飲料基準値(10μg/L)を超過するヒ素を含む地下水が生じるもっとも重要な条件は、帯水層中のヒ素が亜ヒ酸の形態を取ることであることが明らかになった。本研究の結論としてもっとも重要な内容は、地下水中のヒ素濃度は堆積物-水間の吸着平衡で説明可能であり、帯水層中のヒ素濃度の複雑な空間分布を説明するには、量的な効果と吸着能の効果の両方の寄与を明らかにしなければないことを明示したことである。これらの結果は複数の論文として投稿し、一部は受理され、一部は改訂中である。