[A-HW23] 同位体水文学2021

[AHW23-P09] 東京都品川区の浅層地下水中の無機態窒素濃度と硝酸イオンの窒素・酸素同位体比

*伊東 優希¹、安原 正也²、李 盛源²、中村 高志³、稲村 明彦⁴ (1.さいたま農業協同組合、2.立正大学地球環境科学部、3.山梨大学国際流域環境研究センター、4.（国研）産業技術総合研究所活断層・火山研究部門)

キーワード：都市域、浅層地下水、無機態窒素濃度、窒素・酸素同位体、混合、脱窒

阪神・淡路大震災（1995年）を契機として，全国の大都市では防災・緊急用水としてその「自己水源」である地下水への関心が高まっている．また，都市の修景・親水用水としても地下水は近年大きな注目を集めている．しかし，都市の地下水の起源，水質とその形成プロセス，また利用可能量などについては依然として十分な研究が行われていないのが実情である．そこで著者らは昨年度から，日本有数の人口密集地である東京都品川区をモデル地域として，都市の浅層地下水の実態と地下水システムの解明に向けた研究を実施している．今回は，地域の浅層地下水中の無機態窒素濃度と，硝酸イオンの窒素・酸素同位体比に関する結果を報告する．
　品川区北品川地区で調査対象とした7本の浅井戸は，東西約100 m，南北約60 mという非常に狭いエリア内に位置している．しかし，2019年1月から2020年2月にかけてほぼ2ヶ月に一度のペースで行った調査期間中，たとえば渇水期である2019年2月には硝酸イオン濃度1.6-34.1 mg/L，また豊水期の2019年7月には同0.0-34.8 mg/Lと，地域の浅層地下水にはいずれの時期（季節）にもその濃度には地点間で著しい違いが認められた．同様に，硝酸イオンの窒素同位体比d¹⁵N，酸素同位体比d¹⁸Oも地点間の差が顕著であり，それぞれ10-25‰，2-20‰程度という広いレンジの値を示した． d¹⁸Oとd¹⁵Nの示す傾向線（傾き2）ならびにレイリー式に基づく検討結果から，それぞれの井戸において程度の差はあるものの，地域の地下水中では活発な脱窒反応が発生・進行していることが明らかとなった．これは各井戸の酸化・還元電位，炭酸水素イオン濃度，アンモニア態窒素濃度ともおおむね整合的であった．すなわち，硝酸イオンに注目した場合，当該地域の浅層地下水の水質は，第一義的には井戸近傍における下水漏水の発生の有無と，地下水形成に果たすその寄与の大きさの違い（伊東ほか，2020b）に依存する．続いてその水質は，帯水層中での1）脱窒反応の進行の程度，また 2）地表からの浸透水や水道漏水，さらには上流地域の地下水との混合によって順次変化するという，都市地下水の特異な水質形成プロセスの一端が半定量的ながら明らかとなった．なお，脱窒反応の発生と進行には，下水漏水中に含まれる多量の有機物，ならびに非常に低い動水勾配（0.0025程度；伊東ほか，2020a）から示唆される不活発な地下水流動が好適な環境場を提供しているものと考えられる．