[A-HW26] 同位体水文学2022

[AHW26-P01] 都市の浅層地下水中の硝酸イオンの起源とその濃度変化について　－東京都品川区の浅層地下水を例に－

*伊東 優希¹、安原 正也²、李 盛源³、中村 高志⁴、浅井 和由⁵、稲村 明彦⁶ (1.立正大学大学院　地球環境科学研究科、2.立正大学地球環境科学部 、3.立正大学　地球環境科学部 環境システム学科、4.山梨大学大学院・国際流域環境研究センター 、5.株式会社　地球科学研究所、6.（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、浅層地下水、硝酸イオン、下水漏水、脱窒反応、混合解析

1995年の阪神・淡路大震災時には，水道の断水のため多くの被災者がトイレや風呂などの生活用水を確保できない中，長い避難生活を強いられた。これを教訓に，近年は緊急時や災害時の生活用・消火用水源として，都市の「自己水源」である地下水に大きな関心が寄せられている。さらに，都市の地下水は，親水環境の創生・保全やヒートアイランド現象の緩和を目的とする環境用水としての利用も検討されている。しかし，地下水の利活用に向けて必要となる都市の地下水の水質や利用可能量など，その詳細な実態については質・量とも不明のままである。そこで，2019年より，東京都品川区北品川・南品川地区を対象として，都市の浅層地下水の起源，水質の現状（実態）把握と水質形成プロセスの解明を目的とした一連の研究を実施している。本発表では，研究対象地域の浅層地下水中の硝酸イオンの起源とその濃度変化プロセスについての検討結果を発表する。　
　北品川地区で7本，南品川地区で3本の井戸（いずれも深度10 m以浅）の浅層地下水を研究対象とした。北品川地区の2019年2月（渇水期）と同年7月（豊水期）の浅層地下水は，NO₃^－濃度：1.6～34.1 mg/L，0.0～34.8 mg/L ，Cl^－濃度：17.4～31.9 mg/L，15.7～42.3 mg/L，硝酸イオンの窒素安定同位体比（δ¹⁵N-NO₃^－）：14.7 ‰～24.7 ‰，12.3 ‰～21.8 ‰，硝酸イオンの酸素安定同位体比（δ¹⁸O-NO₃^－）：－2.3 ‰～12.6 ‰，0.8 ‰～19.9 ‰であった。高濃度のNO₃^－，Cl^－が検出された地点の地下水には下水漏水が混入しているものと考えられる。さらに，14.7 ‰以上という高いδ¹⁵N-NO₃^－や，水の酸素安定同位体比（δ¹⁸O-H₂O）とCl^－濃度に基づく下水漏水の混合解析結果（伊東ほか，2020）は，この解釈を支持している。また，北品川地区では7本の井戸が東西約100 m，南北約60 mという狭い範囲内に存在しているにもかかわらず，水質や同位体比が地点間で著しく異なっていることから，下水漏水は点源的に発生し，近傍の地下水に混入しているものと考えられる。
　一方，2019年1月～2020年2月にかけて，ほぼ2ヶ月に一度のペースで採水した北品川地区の浅層地下水において，各地点のδ¹⁵N-NO₃^－とδ¹⁸O-NO₃^－は大局的には傾き0.5の傾向線に沿ってプロットされた。これは，地点や季節によって程度の差はあるものの，浅層地下水中では広範囲で脱窒反応が発生・進行していることを示唆している。研究対象地域の浅層地下水中には大量のDOCを含み，また帯水層も有機物に富んでいること，また地下水の溶存酸素濃度や酸化還元電位が低いという分析結果とも整合的である。さらに，レイリー式に従う脱窒反応の進行と，地下水涵養源である降水浸透水・水道漏水・下水漏水の混合割合の違いによって，各井戸の浅層地下水の硝酸イオン濃度とその季節変化を説明できることが明らかとなった。