陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

大阪平野の降水起源の地下水の分布と残存する有機物汚濁益田

恵 1、晴根本達也 1、新毅2谷（1大阪市立大学大学院理学研究科、2北海道立総合研究機構）

はじめに降水を起源とする地下水厚い堆積物からなる大阪平野は、我が国有数の図 1 に大阪平野の表層地形と新生代の堆積物の地下水腑存地域です。地下水は優れた水資源です

分布を示しました。大阪平野は、大阪湾とともにが、地盤沈下や水質汚濁を避けて適正に利用する周辺を低山地と淡路島に囲まれた大阪盆地を形成ためには、水循環過程を正確に理解することが必しており、その東半部を占めています。この盆地須です。この報告では、大阪平野の地下水を可視は 3.3 百万年〜 3.5 百万年前に沈降を開始したと化するために行った一連の研究の中で、地下水のされており、堆積物の最大層厚は、平野部で約起源を整理した研究の一部を紹介します。再生可1,500 m に及びます。平野と周辺山地の境界は活能な現在の降水を起源とする地下水の地理的分布断層です。また、平野中央部にも上町断層があり、をお見せします。また、そのような地下水に見らこの断層の活動によって形成された上町台地が大れる過去の汚染の残存状況も示します。これらの阪平野を東の河内平野と西の西大阪平野に分けて結果から、地下の水循環について考察しましょう。

います。表層堆積物の年代は中央の低地から外側

a)
槻断層

有馬高N

羽曳c)

.

断層

内山b)

造線
中央構

25 km

完新世

生駒山 (642m)

生駒金剛山 (1,125m)

山地

Ma13

下部

最下部

上部

北摂山地

上部

難波累層

上町野断

断層

層.

大和川

大阪湾

生駒断層

川
淀層

山断諏訪

天満層
上町層

千里丘陵

Ma12AI世
新中部

更田中累層

Ma11Ma10泉北丘陵

和泉山脈

Ma9Ma8Ma7Ma6Ma5Ma4Ma3完新世

Ma1Ma6更新世

更新世ー鮮新世

砂質互層

Ma-1

都島累層

海成粘土層

AII

Ma2Ma1Ma0下部

六甲山地

六甲山 (931m)

河内平野
上町台地
西大阪平野

AIII
基盤岩

AIV

図 １．大阪平野の地質a）インデックス図と活断層、赤四角で囲った部分（90 km × 60 km）が b）で示す三次元地形図の範囲；
b）3 次元表層地質図、俯瞰図の原点は 34°39′22.959″N、135°21′6.675″E、北から時計回りに 52°、俯角は 23°。；c）平野中央部の地層区分と本報告の帯水層区分（説明は本文を参照のこと）。
100

陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版に向かって古くなります。図では表層地質を 3 つら涵養されている地下水（317 点）だけを抽出しに分類しました。中央部は、縄文海進（最終氷期て、酸素と水素の安定同位体比の関係を図 2 に示後の海進、約 7000 年前）以降の堆積物（クリーしました。酸素・水素の安定同位体比は、地下水ム色）が分布しています。その周辺には、およその起源を推定するのに有効です。（実際には、安10 万年周期で海進と海退を繰り返していた時代

定同位体比とともに他の溶存化学成分も用いて統の堆積物（緑色）が、さらに外側には大阪盆地の計学的処理を行っていますが、ここでは説明しま

水域が淡水の湖沼であった時代の堆積物（青色）せん。）ここでは、地表から涵養されている水とが分布しています。また、平野の地下では、これは、大阪平野や周辺山地の降水や河川水・淀川やらの堆積物が深度の増加とともに出現します。平

大和川などの大阪盆地外から流入する河川水と海野地下の地層と表層地質図を対比させたものが図水です。淡水の多くは、大阪府域の河川水の酸素・1c です（表層地質図と同じ色を地層の年代と累

水素安定同位体比の範囲とほぼ一致しており、同層 名 に 塗 っ て あ る 部 分 が 対 応 し て い ま す ）。

じ起源を持つ水であることがわかります。また、

図 1a）と b）の表層の緑色の地層は、c）の平野4 つの帯水層で、同位体比の分布にはほとんど違

地下の層序の更新統上部・中部と下部の最下位のいが見られません。また、海水が混入している地海成粘土層（海底に溜まった粘土の地層、Ma-1（エ下水では、酸素・水素安定同位体比が、海水混合ムエーマイナスワンと読む））より上位の地層に線に沿って大きくなる傾向が見られます。

対応します。図 1a）と b）の表層の青色の地層は、
図 3 には海水を含む地下水と降水起源の淡水のc）の Ma-1 より下位の地層に対応します。
1）

こ こ で は、 便 宜 的 に 地 下 水 帯 水層 を AI 〜

地下水の地理的分布を 3 次元で示しました。このAIV の 4 つに分けました（図 1c）。AI は Ma9（43図には、表層（平野部は薄い色で表現してある）万年前の海成粘土層）より上位の帯水層です。こと堆積物を剥いだ平野地下の基盤岩の分布を示しの帯水層は海岸や河床底と直接接触している場所てあります。縦方向の縮尺が横方向の 13 倍ある2）があり、地表水や海水が直接帯水層を涵養 してことに注意してください。

います。その下位にある AII は、最下位の海成

この図が示す重要なことは、現在の降水を起源粘土層である Ma-1（124 万年前）より上の淡水とする地下水の多くが浅い深度に分布しているこ成の砂礫層が海成粘土層と繰り返して堆積してい18見られます。AIV は基盤岩に滞水する地下水で00

水線-2-10線

合混水

海-302δD(‰）SW-20δ H (‰）

るので、丘陵での降水が地下に浸透した地下水がδ O (‰）-4天海水混入あり
AI
AII
AIII
AIV

AIII を構成する堆積物層は丘陵部に露出していす。平野の堆積物の下にある基盤岩は花崗岩が最-6の河川に沿って堆積した淡水成の地層です。AII と-8界-10世る部分です。AIII は Ma‒1 より下の内陸の湖やも多いのですが、南部では、火山岩や堆積岩など-40も見られます。また、中生代〜古生代の堆積岩が-50多く分布する北摂山地や白亜紀の堆積岩が広く分

水色四角は大阪府下河川水の範囲

布する和泉山脈などでは、山地の降水が岩石の割-60

図 2．現在の降水と海水を起源とする地下水の d O とd2H の関係
海水が混入した地下水と、帯水層区分ごとの淡水（Cl- < 100mg/L）の地下水に分けて表示。
18

れ目を流れる地下水も見られます。
500 点近い地下水の分析結果をもとに、地表か101

益⽥ほか、図３

陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

海水混入： 赤AI: オレンジ
AII: 黄AIII: 緑AIV: 青図 3．現在の降水と海水を起源とする地下水の 3 次元分布図
俯瞰図の原点は 34°39′22.959″N、135°21′6.675″E、北から時計回りに 53°、俯角は 8°。標高の縮尺は水平方向の 13 倍。赤線と青線で囲ってある試料についての説明は本文を参照のこと。とです。海水を含む地下水は、大阪湾の沿岸部のや山地で涵養された地下水は、連続しているはず海抜 0 m 地帯に多く見られます（図 3 の赤で囲の平野深部にまでは流動していかないと言えまんだ地域）。また、淀川に沿った内陸部にも海水す。 例 外 的 に、 上 町 断 層 と 内 畑 断 層 に 沿 っ てを含む地下水が見られます。淀川河口に近い大堰

AIII と AIV の地下水が高深度で見られます（青ができる以前は、京都府と大阪府の境に近い枚方で囲った部分）。これらは、わずかですが、断層大橋付近まで海水が遡上していたことが知られてを通じて降水が、ほぼ鉛直方向に地下の深部にまいます。現在では、大堰に堰き止められて、淀川で浸透していることを示すものです。ここに示しを海水が遡上することはありません。しかし、河た地下水は再生可能な地下水資源ですが、そのよ床底地下の伏流水の水路を通じて、海水が遡上しうな地下水が分布する深度は限定的です。ていることはあり得る話です。また、降水起源の本報告の話題ではないので取り上げませんでし

AI 〜 AIV の淡水地下水は、大雑把には平野の中たが、AIII や AIV には、縄文海進以前に涵養さ央部から外側に向かって分布する傾向がありまれた淡水、化石塩水や有馬温泉の塩水と似た性質す。AI（オレンジ色）の帯水層には平野での降の塩水が多く見られます。そのような古い時代の水や平野を流れる河川水などが直接涵養していま水は、使えば無くなってしまいます。温泉水としす。AII（黄色）は低地部との境界近い場所に分て使われていることが多くありますが、大切に利布する丘陵部や上町台地が涵養減です。AIII は用して欲しいものです。

山麓に広がる丘陵地に分布し、AIV は山地に分地下水に残存する汚染物質布しています。つまり、これらの地下水は、井戸日本は環境政策における先進国です。大気汚染のある地点から比較的近い場所で涵養されていると言えます。

対策が功を奏して遠方の風景が美しく見えるよう降水を起源として流動する地下水は、平野の比になりました。河川水も目に見えてきれいになっ較的浅い帯水層（最大でおよそ 100 m 以浅）にています。しかし、循環速度の遅い地下環境では、しか存在しません。AIII や AIV の地層は平野の高度成長期から 1980 年代にかけて自然界に放出

低地部の地下にも分布しているのですが、丘陵部した汚染物質が残存していることが観察されま102

陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

益田す。その例を示しましょう。

図６

ซ౛VOC92& ሷࣅࣔࣀ࣐Ѹ᳨ฟ㸧

揮発性有機炭素（Volatile Organic Compounds:VOC）は大気中で気体となる有機化合物の総称です。VOC の多くは、発がん性などの健康影響があり、光化学スモッグやオゾン層破壊の原因物質でもあります。これらは、1988 年のモントリ
オール議定書により、自然界への放出が禁止され、日本でも翌年から排出規制が開始されました。ここでは、四塩化炭素（テトラクロロエチレン、PCE）とトリクロロエチレン（TCE）に注目してみましょう。これらの物質は、洗浄剤として工場やドライクリーニングなどで便利に用いられていました。また、これらの物質の地下での分

10 km

解は、主として微生物によるものです。PCE は

図 4．大 阪府下で地下水中に揮発性有機炭素が検出された地点

TCE に、TCE はジクロロエチレン（DCE）を経由して塩化ビニールモノマー（VC）へと変化します。地下水環境によりますが、PCE・TCE がが知られています。上町台地より西側の大阪市内

DCE に変化するまで 20 〜 30 年、VC に変化す

で VOC 汚染が見られないのは、海水を含む塩水るまでは 30 〜 40 年かかります。これらの物質のが出入りすることで汚染された地下水が流出した

中で最も毒性の高い VC は無害なエタンと二酸化のだろうと考えています。それなので、DCE が炭素に変化しますが、さらに 30 年以上が必要だ

保存されている地下水の方が、VC にまで分解がと言われています。これらの物質は容易に光分解進んでいる停滞的環境下にある地下水よりも短時するため、揚水して日光に晒すことができれば、間で汚染浄化される可能性があります。

簡単に分解します。それなので、地表に取り出し

VOC 汚染された地下水は再生可能な地下水でて処理すればいいのですが、地下に残存した状態す。汚染物質ごと揚水して処理できれば、地下環で処理するのは簡単ではありません。

境を早く回復できます。

図 4 に、大阪府下の地下水中に VOC が検出さまとめれる地点と、VOC の成分として VC も含む地点を示しました（2017 年）。これらの汚染が見られ地下水は、適切な管理のもとに利用すれば、良る地下水は、前述した降水を起源とする地下水で質の水資源です。日本全体が汚染の少ない自然環す。地表から涵養されるということは、汚染物質境になっている今日では、醸造や瓶詰めの水の製も共に流入することがあるということなのです。

造など、良質の水を大量に利用する地方で、良好検出地点は泉南の海岸部を除いては、内陸に多くな水循環を保全する活動を官民協同で行っている分布していることがわかります。DCE から VC自治体が多くあります。過去の汚染が残っているへ変化している地点は、大阪平野東側の河内平野大都市圏では、きれいな地表水を地下に流して、と丘陵の谷部が多く、丘陵の開けた場所で採取さ残存している汚染物質を流失させることも可能でれた地下水では DCE で止まっていることがわかしょう。そのためには、降水起源の地下水をうまりました。DCE は、少し還元的な環境での微生く利用したほうがいいと、私たちは考えています。

物活動でより活発に分解が進んで VC になること

目に見えることの少ない地下水ですが、水質を
103

益⽥ほか

陀安一郎、申基澈、鷹野真也編（2022）同位体環境学がえがく世界：2022 年版

可視化し、マッピングすることで、地下水の置かSouthwest Japan. Geochemical Journal, 53:

れている状況を知ることができます。これを読ん235‒247.

でいる皆さんには、地表だけでなく、地下の水循

https://www.terrapub.co.jp/journals/GJ/環にも興味を持っていただけると嬉しいです。

pdf/2019e/53040235.pdf

注釈著者情報1）帯水層：取水できる地下水を含む地層のこと

益田晴恵

大阪市立大学大学院理学研究科・教授。専門は環境地球で、砂や礫などの粗粒の堆積物や、割れ目の化学、水圏地球化学。水循環に伴多い岩石などからなっています。

う水質汚濁、海洋地殻内の続成作

2）涵養：地表の水が地下浸透して帯水層に供給用に伴う水―岩石反応などに関する研究を行ってきた。

されること。
文献

著者情報

井川怜欧・益田晴恵・新谷毅・三田村宗樹（2019）根本達也

学研究科・准教授。専門は情報地

水文環境図 No. 11「大阪平野」．産業技術総質学。地理情報、地質情報などの合研究所地質調査総合センター．

データベースを用いた 3 次元可視

https://gbank.gsj.jp/WaterEnvironmentMap/化の手法開発などを研究してきた。

contents/osaka/osaka.htm
益田晴恵（2018）第 7 章

大阪市立大学大学院理大都市の水環境 ― 健
著者情報

全な利用を進める ―．公益財団法人日本生命財団編、「人と自然の環境学」、129‒145．

新谷

東京大学出版会：ISBN 978-4-13-063371-0.

構・研究員。専門は環境地球化学、いた地下水流動系の評価を研究対M, Marui A (2019) Characterization of18

groundwater based on δ H, δ O and Cl

北海道立総合研究機

地下水学。環境同位体と水質を用

Shintani T, Masuda H, Okazaki K, Even E, Ono
2

毅象としてきた。

–concentration beneath the Osaka Plain, （2022 年 3 月 31 日掲載）

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