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

地下水流動研究におけるマルチトレーサーの活用法
藪

崎

志

穂

（総合地球環境学研究所）

2．現地で測定する項目

1．水循環と地下水流動
地球上に存在する水には、もっとも量の多い海地下水調査では現場で測定する項目があり、水水のほかに、地下水、湧水、河川水、湖沼水など

温、pH、EC、ORP、DO などが相当します（表 1）。

があります。大気中にも水蒸気が存在し、降水（降特に水温は時間が経過すると値が変わるため、そ雨や降雪など）の源となっています。これらの水の場で測定しなければなりません。他の項目は実はエネルギー（主に太陽エネルギー）を得ること

験室に持ち帰ってから測定する場合もありますが、により循環しており、こうした現象は「水循環」

時間の経過と共に変化することもあるので、通常と呼ばれています。持続可能な水利用を行うためは現地で測定しています。いずれも持ち運びが可には水循環を把握することが不可欠です。また、

能なポータブルの測定機器がありますが（図 1）、水害などの自然災害や水質汚染の対策・予防を検メーカーや価格によって測定範囲や機能が異なり討するためにも、水循環は非常に重要な概念とますので、研究目的に適した測定機器を用いる必なっています。

要があります。以下では、各項目の特徴について
簡単に説明します。

水循環に関する研究は多岐に渡りますが、その一つに地下水の流動に関する研究も含まれていま

水温は水の温度で、河川水や湖沼水など大気にす。実は地下水は人間活動とも大きく関わってお接している水では気温の影響を受けて、測定する

り、たとえば、農業や工業用として地下水は多く

時期や時間によって大きく変化しますが、地下水利用されていますし、降雪の多い地域では融雪用は地中にある水のため大気とは接しておらず、年として地下水が用いられている場所もあります。

間を通じてほぼ一定した値を示します。ただし、お酒や豆腐、ミネラルウォーターなどの食品用と浅い地下水の水温は降水の浸透の影響などを受けしても利用されており、また身近な例としては、て変化する場合もあります。深い地下水では地温

私たちが飲む水道水の水源に地下水が利用されての影響を受けるため、表層から深層にむけて水温いる地域もあります。このように人間生活と密接が変化することもあります。また、涵養された標に関わっている地下水ですが、間違った使い方を

高によって水温は変化するため、同じ地域の地下すると枯渇したり、涵養域や流域の無闇な開発に

水の水温の差により、大まかですが、涵養標高のより水質汚染が生じたりすることもあります。こ違いを把握することができる場合もあります。

うした問題を考える際に、地下水流動研究は重要

pH（potential of hydrogen）は水の酸性やアルな役割を担っています。地下水の流動を明らかに

カリ性の程度を示す値で、水素イオンの濃度を反するために、多く活用されているのが、水の性質映しています。なお、以前は“ペーハー”と呼ば（＝水質）です。ひとことで水質といっても、種れることもありましたが、現在は日本の工業規格類は沢山ありますが、本稿では一般的によく使わに従い“ピーエッチ”または“ピーエイチ”と読れている項目について紹介したいと思います。

むことが推奨されています。pH は酸性（pH ＜ 7）、
中性（pH=7）、アルカリ性（塩基性）（pH ＞ 7）61

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

表 1．水温、EC、pH、ORP、DO の特徴
項目

水温

単位

water temperature℃

特徴・河川水や湖水など大気に接している水では時期や時間によって大きく変化する・地下水は地中にある水のため大気とは接しておらず、年間を通じてほぼ一定した値を示す
・深度が深い地下水では地温の影響を受けるため、表層から深層にむけて水温が変化することもある・同じ地域の地下水の水温の差により、涵養標高の大まかな違いを把握することも可能

potential of hydrogen・pH7 以下→酸性、pH ＝ ７ →中性、pH7 以上→アルカリ性（塩基性）
・日本の地下水では、一般的に 6 ～ 7 前後の値を示す
・深い地下水では相対的に高い値（アルカリ性）の値を示すことが多い
・火山地域の地下水では火山ガスの影響を受けて酸性を示すことが多い

EC

electrical conductivity

電気伝導率・水に溶存している物質量の総量を示す
・EC の値が高いほど水に溶けている成分量は多くなるが、何が溶けているのかは把握できない・降水の EC は通常 3 mS/m 以下の低い値を示す
mS/m, S/m
・地下水では、一般的に EC は 10 ～ 30 mS/m を示す地点が多いが、火山地域の地下水や沿岸付近で海水が混入している地下水、深度の深い地下水などでは沢山の成分が溶けているため EC は高くなる
・海水の EC は 4,000 ～ 4,500 mS/m と非常に高いため、海水の混入の把握が可能

ORP

oxidation-reduction
potential

酸化還元電位mV・水が好気的条件下にあるか、嫌気的条件下にあるかの判断に用いられる・常時大気に降れているような河川や湖沼水では好気的条件にあるため、相対的に高い値を示す
・深い地下水など嫌気的な条件下にある場合には ORP は低い値を示す

mg/L, ppm

・水にどれくらいの酸素が溶けているかを示す
・DO が高いと酸素が多く溶けており，DO が低いと溶存酸素量は少ない
・DO は植物や生物活動と深く関連しているため、湖沼環境を把握する際に良く利用
されている

pH

DO

dissolved oxygen

溶存酸素量

いる成分量は多くなります。しかし、EC の値か
らは何が溶けているのかはわかりません。降水は
成 分 が 殆 ど 溶 け て い な い た め、EC は 通 常
3 mS/m（ミリジーメンス／メートル）以下の低い値を示しています。一般的な河川の EC は上流
で低く、下流に向かうにつれて高くなる傾向があります。日本の場合、平均的には 5 〜 20 mS/m
程度の値を示しています。地下水では、一般的にEC は 10 〜 30 mS/m を示す地点が多いですが、火山地域の地下水や沿岸付近で海水が混入してい図 1．
（右）EC・pH メーター（D-54，HORIBA）、（左）ORP メーター（PH72，YOKOGAWA）

る地下水、深度の深い地下水（滞留時間が長い地
下水、化石海水が混入している地下水）などではに区分できます。pH は地質の影響を受けやすく、沢山の成分が溶けている場合が多く、EC も高い

日本の地下水では、一般的に 6 〜 7 前後の値を示

値を示すことになります。たとえば、海水の EC

すことが多いですが、深い地下水では相対的に高は 4,000 〜 4,500 mS/m と非常に高いため、地下い値（アルカリ性）を示すことが多く、また火山

水における海水混入の有無を EC からある程度判

地域の地下水では火山ガスの影響などを受けて酸断することができます。

性を示す場合が多いです。

ORP（oxidation-reduction potential）は酸化還EC（electrical conductivity）は電気伝導率と元電位とも呼ばれており、水が好気的条件下にあも呼ばれており、水に溶存している物質量の総量

るか、嫌気的条件下にあるかの判断に用いられてを把握できます。EC の値が高いほど水に溶けています。常時大気に降れているような河川や湖沼
62

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

水 で は 好 気 的 条 件 に あ る た め、ORP は 200 〜酸イオン（PO43-）、炭酸水素イオン（HCO3-）な

300 mV の相対的に高い値を示しますが、深い地

どの陰イオンがあります。昔は滴定など手分析で下水など嫌気的な条件下にある場合には ORP は

項目ごとに分析しており、手間と時間がとてもか低い値を示します（-200 mV 以下になる場合もかっていたようですが、現在は分析装置（主にイあります）。

オンクロマトグラフ（IC））を利用することで、DO（dissolved oxygen）は溶存酸素量とも呼陽イオンと陰イオンを比較的短時間かつ高精度でばれ、水にどれくらいの酸素が溶けているかを示測定することができます。地球研では ICS-3000

す値です。mg/L または ppm で表示され、値がや ICS-6000（いずれも Thermo Fisher Scientific

高いほど多くの酸素が溶存していることになりま社製）を用いて分析しています。こうしたイオン

す。DO は植物や生物活動と深く関連しているたの濃度はペットボトルのラベルに表示されている

め、湖沼環境を把握する際に良く利用されていま場合がありますので、みなさんもご覧になったこす。たとえば、有機物や微生物が多い湖沼（一般とがあるかもしれません。イオン濃度は、通常的に水質汚濁が生じている湖沼）では消費される“mg/L”（1L 中に何 mg のイオンが含まれている

酸素が多くなるため DO が低くなり、貧酸素状態か）として表示されます。mol 表示などで示されとなって生物が生息できない環境であることがわる場合もありますが、いずれも変換は可能です。

かります。

イオン濃度は数値として表示されますが、沢山

これらの項目を測定し、データを地図にプロッの地点を比較する場合には、数値では把握しにくトして平面分布図を作成することで、地下水の帯い場合があります。そこで、溶けている成分の値

水層の違いや、地下水流動の把握などに活用するを図示して、水質の特徴を把握する方法がよく用ことができます。

いられています。この図を水質組成図と呼んでいます。水質組成図には表現方法の違いにより複数

3．無機溶存イオンと水質組成図の種類がありますが、ここではよく使われている
シュティフダイアグラムとトリリニアダイアグラ

水には物質を溶かす性質があり、沢山の種類のムについて説明します。

物質が溶存しています。しかしながら、何が溶けているのかは地下水の場所や深度、地質の条件なシュティフダイアグラム（stiff diagram）は、

どによって異なるため、分析装置で測定すること

陰イオンと陽イオンの濃度を六角形の図で表したにより初めて知ることができます。なお、現場でもので、形や大きさから水質の特徴をひとめで把大よその特徴を把握するための試薬（パックテス

握することができます（図 2）。ヘキサダイアグ

トなど）もありますが、これは色で判断するため

ラムと呼ばれることもあります。なお、濃度の単

主観的な要素が強く、参考値として利用するのが位は meq/L（水 1L に含まれるミリ当量値）を用望ましく、正確な値を知るためには、やはり機器いています。凡例で示しているように、真ん中を分析で実施する必要があります。

0 とし、左側に陽イオン（上から Na+＋K+、Ca2+、

地下水に溶存している成分で一般的に多く含まMg2+）、 右 側 に 陰 イ オ ン（ 上 か ら Cl-、HCO3-、

れているものとして、無機溶存イオンが挙げられ

SO42-＋NO3-）をプロットし、それぞれの点を線ます。これには、ナトリウムイオン（Na+）、カで結ぶと作成できます。真ん中の直線から距離が++リウムイオン（K ）、アンモニウムイオン（NH4 ）、離れているほど、すなわち図の形が大きいと濃度2+カルシウムイオン（Ca ）、マグネシウムイオン2+が高いことになり、より多くの物質が溶存してい-（Mg ）などの陽イオンと、塩化物イオン（Cl ）、-ることになります。

2-

硝酸イオン（NO3 ）、硫酸イオン（SO4 ）、リン

シュティフダイアグラムでは図の形から水質の63

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

特徴を知ることができます。特徴的な水質組成 4型や Na-Cl 型のように異なったNa（Cl＋HCO
3）+

水 質 組 成 に 変 化 す る こ と も あ り ま す。 深 度 がと Cl を多く含んでおり、このような水質組成を1,000 m を超えるような非常に深い地下水でこう

Na-Cl 型と示します。また、横方向に 1/200 で表した水質の特徴が散見されており（茶屋ほか，

示されているため、濃度が非常に高いことがわか

1977；丸井，2014 など）、地質の影響に加え、化つを例として図 2 に示しました。1 は海水で、Na
-

2+

–

ります。2 は石灰岩地域の湧水で、Ca と HCO3

石海水の影響などを受けていると考えられます。

以外は殆ど含まれておらず、Ca-HCO3 型となっまた、大抵の場合、深い地下水のほうが溶存成分ています。石灰岩は炭酸カルシウム（CaCO3）を量は多くなっています。そのため、水質組成をみ主成分とする堆積岩で、水に溶解すると、“CaCO3

ることで、浅い地下水か、深い地下水かの大まか

2+-＋CO2＋H2O → Ca ＋2HCO3 ”の化学反応が生じ、
2+な情報を得ることができます（この例に当てはま–

水中の Ca と HCO3 濃度が高くなります。鍾乳

らない場合もあります）。4 は Ca-SO4 型で、少し洞の地下水も同様の水質組成を示しますが、濃度

珍しい水質組成です。火山起源地域の地下水・湧は場所によってやや異なります。3 は比較的深い

水や温泉水、黄鉄鉱を含む地質が分布する地域の地下水（深井戸の水）で、Na-HCO3 型を示して地下水などで見られる水質組成です。Ca-SO4 型

います。日本では浅い地下水や湧水、河川水などの水では Fe（鉄）や Mn（マンガン）などの金では Ca-HCO3 型が卓越していますが、深い地下

属元素濃度も高いことが多く、地質と強い関係を

水は地下に滞留している時間が長くなるため、地持つ水質であると言えます。これら 4 つの水質組

層中の鉱物との化学反応等が生じて水質も変化し成のほかにも Ca-Cl 型（塩水化した地下水や融雪

2+（たとえば、粘土鉱物と水との反応では、Ca や
2+

+

+

剤の影響を受けた地下水などで見られる）や複合-

Mg が粘土鉱物に吸着され、Na や K 、HCO3++型など多くの種類があります。いずれにしても、-が放出されるため、水中の Na や K 、HCO3 濃形と大きさを比べることで、同じ地域の地下水で度が高くなります）、Na-HCO3 型の水質組成を示あれば地下水流動や帯水層の把握に役立てることすことが多くなります。更に年代を経た水ではができますし、沿岸域であれば海水の混入の有無のほか、帯水層の深度や地質の推定などにも活用することができ、地下水流動研究では非常に重要な手法になります。
もう一つ、よく利用される水質の表示法があります。トリリニアダイアグラム（trilinear diagram）と呼ばれるもので、中央の菱形座標図（キーダイ
アグラム）と、左右 2 つの三角座標図からなります（図 3）。パイパーダイアグラム（piper diagram）とも呼ばれています。シュティフダイアグラムと同様に、陰イオン 4 成分、陽イオン 4 成分を対象としています。この図ではそれぞれのイオン濃度の当量値の割合（当量％）を表示しているため、溶存成分量は反映されませんが、化学成分濃度の相対的な割合を瞬時に把握することができます。
通常、トリリニアダイアグラムの菱形座標図の部
分を 4 つに区分し、Ⅰ「アルカリ土類炭酸塩型」、

図 2．水質組成図（シュティフダイアグラム）
64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

る情報を得ることができるため、用途に応じて多くの地下水流動研究で利用されています。
4．微量成分
水中にごく僅か含まれている成分を微量成分と言います。たとえば、Fe（鉄）や Mn（マンガン）、Al（アルミニウム）、Cu（銅）、Zn（亜鉛）、Sr（ストロンチウム）、Hg（水銀）、As（ヒ素）などがあります。これらは原子吸光光度計や ICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析計）などで測定することができます。特に ICP-MS では複数の元素を同時

図 3．水質組成図（トリリニアダイアグラム）に分析することができ、検出感度は元素によってⅡ「アルカリ炭酸塩型」、Ⅲ「アルカリ土類非炭異なりますが、ppb 〜 ppt のオーダーで測定する

酸塩型」、Ⅳ「アルカリ非炭酸塩型」と呼んでいことができます。地球研では、Agilent 7500cx やます。ⅡおよびⅢの部分を更に上下に二等分し、Agilent 8900 ICP-QQQ で分析しています。
地下水の微量成分の濃度は場所によって異なり内側の部分を「中間型」として表示する場合もあますが、火山地域の地下水では Al や Fe、Mn、

ります。
それぞれの大まかな特徴として、Ⅰには浅層地B（ホウ素）などを多く含んでいることが多いで下水や湧水、河川水などがプロットされ、日本のす。また、微量成分の多くは地質由来となってい

表流水や地下水では最も多くの地点がこの部分にるため、岩石や土壌と長期間接触している滞留時含まれます。Ⅱには深層地下水など滞留時間が比間の長い地下水では濃度が高くなる傾向がありま較的長い水がプロットされます。Ⅲには温泉水（熱す。また人体に有害な As や Hg、Cd（カドミウム）、

水）や化石海水、火山地域の地下水・湧水など、

Pb（鉛）などを多く含んでいる場合もあり、地Ⅳ に は 海 水 な ど が プ ロ ッ ト さ れ ま す（ 藪 崎，

下水汚染の把握では重要な項目となります。これ2011）。ただし、すべての水が上記の分類に適合

らの元素は人為的な汚染により負荷された場合がする訳ではないので（たとえば、温泉水でもⅡに多いですが、地質等の自然起源のものもありまプロットされる場合があります）、この点に注意す。また、V（バナジウム）のように富士山など

して水質の評価を行う必要があります。図 2 の一部の限られた地域の地下水や湧水で濃度が高い

シュティフダイアグラムで示した 4 地点につい元素もあり、こうした物質は地下水流動や帯水層て、1（海水）はⅣに、2（湧水）はⅠに、3（深の違いを調べる際に利用できます。また、地質（岩層地下水）はⅡに、4（火山地域の湧水）はⅢに石）により含まれる元素は異なっているため、地プロットされており、ほぼ上述した分類に適して下水中の微量成分濃度を測定することで、地下水いることがわかります。今回は 4 地点のみの表示

流動や涵養域を推定できる場合があります。このですが、百〜数百を超えるような多くの地点でもように、地下水流動研究では微量成分もトレー同一の図にプロットすることができるため、溶存サーとして有効活用することができます。

成分の場所による違いや、同じ地点での水質の時
5．水の安定同位体

間変化を把握する際に特に効力を発揮します。
このようにシュティフダイアグラムおよびトリ

安 定 同 位 体 に は 様 々 な 種 類 が あ り ま す。 水

リニアダイアグラムでは同じ水質データから異な（H2O）を構成する元素の H（水素）と O（酸素）65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 年版にも安定同位体があり、水素安定同位体（以下、2度効果）、この特徴を利用して地下水や湧水

18δ H）および酸素安定同位体（以下、δ O）と呼などの涵養域を推定することができます。

ばれています。これらの同位体は水そのものとな

・地下水の同位体比は時間変化が少なく比較的りますので、水の挙動を把握するための非常に優一定した値を示しますが、降水（降雨や降雪）れたトレーサー（追跡子）となります。なお、同はイベント毎に同位体比が大きく変動するた位体の詳細については、本冊子の「3 章

め、降水と河川水の連続観測を行い両者の同軽元素位体比を比較することで、降雨 – 流出過程の同位体」をご参照ください。

解明につなげることもできます。

H と O の同位体比分析では、かつては前処理を行ったのち質量分析装置で測定するのが一般的

このように、工夫次第で多くの情報を得ることでしたが、近年は波長スキャン・キャビティリンができるため、δ18O や δ 2H は地下水流動研究でグダウン分光方式（WS-CRDS）の機器を利用すは欠くことのできない重要な項目となっています。

ることにより、従来の質量分析計で測定する場合
6．滞留時間の推定と比べてより簡便かつ短時間で分析することが可能となりました。地球研では、通常は、WS-CRDS

持続的な地下水利用を行う際には、地下水の滞の L2130-i および L2140-i（いずれも Picarro 社製）

留時間2）を把握することが重要となります。水のを利用しています。

滞留時間を把握するためには幾つかの方法があり

18

2

ますが、その中でも 3H や CFCs、SF6 を用いた

δ O および δ H には複数の特徴があり、これらの特徴を活かして、多くの地下水流動研究で利推定方法がよく利用されています。
3

用されています。利用法の一例を、以下に紹介し

H は水素の放射性同位体で、トリチウムとよます。

ばれています。陽子 1 つと中性子 2 つから構成さ・流域の地下水等の同位体比の空間分布を示すれる核種で、β 線を放出して 3He（ヘリウム）にことで、帯水層の違いや地下水流動、他の水壊変します。12.32 年経過すると濃度が半減し、塊との混入の有無などを把握することができこれを半減期といいます。時間が経過すると濃度18ます。なお、海水の δ O と δ H は約 0‰で、が減少する性質を利用して、水の滞留時間を推定

通常の地下水や湧水、河川水等と比べると相することができます。濃度は Bq/L または TU（ト対的に高い値を示すため、沿岸域では海水混

リチウムユニット；1 TU=0.118 Bq/L）で示され入の把握にも活用することができます。

ます。たとえば、ある地下水試料について涵養さ

2

1）・δ–ダイアグラム に地下水や湧水、海水などれた当初の 3H 濃度が 10 Bq/L で、現在の 3H 濃

異なる水塊の δ18O と δ 2H をプロットして計

度が 2.5 Bq/L の場合、1/4 の濃度に減少してい算することにより、ある水試料に混入しているため、滞留時間はおよそ 25 年（半減期× 2）

ると予想される水塊のそれぞれの混合割合をであると推定されます。3H の半減期は比較的短推定することが可能となることもあります。

いため、数年〜 100 年ほどの滞留時間の推定に利この場合、異なる水塊の同位体比には明瞭な用できます。そのほかに、地下水の年代測定では差があることが条件となります。

14

C（半減期 5730 年）や 36Cl（半減期 301000 年）

・蒸発の発生に伴い水の同位体比が高くなる性などの放射性同位体が利用されていますが、これ質を利用して、地下水や湧水の蒸発の有無や、

らは半減期が長いため、滞留時間が数千年〜 100

土壌中（土壌水）で蒸発の影響がおよぶ深度

万年のようにとても長いものに対して有効となりを把握することができます。

ます。日本の地下水では（非常に深い地下水を除・標高と同位体比に負の相関が存在するため（高き）数年〜 100 年程度の滞留時間が多いため、利66

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

用できる地点は限られてきます。

しなければならないので（通常はモデルを用いて検討します）、多少手間はかかりますが、重要な

CFCs は ク ロ ロ フ ル オ ロ カ ー ボ ン 類

情報を得ることができます。

（Chlorofluorocarbons）といい、CFC-11、CFC-12、
CFC-113 などがあります。冷却剤や洗浄剤などの工業用として 1930 年代に人工的に生成された

7．おわりに―マルチトレーサーとしての有効性―

有機化合物で、化学的に極めて安定な性質を持つ

以上で紹介したように、地下水流動研究では溶ため、放出された CFCs は大気中に蓄積されまし

存成分や同位体など、多くの項目をトレーサーとた。年代によって大気中の CFCs 濃度が異なるた

して活用することができます。これらのトレー

め、水中の CFCs 濃度を測定して、過去の大気中

サーは単体で利用することもできますが、複数のの濃度と比較することにより、水が涵養された年

トレーサーを併せて利用することで得られる情報代を推定することができます。

は格段に増え、また信頼性も増すため、できるだ

SF6 は六フッ化硫黄（sulfur hexafluoride）の

け多くのデータを得ることが望ましいと言えま

こ と で、 電 気 や 電 子 機 器 な ど の 縁 ガ ス と し てす。こうした複数のトレーサーを用いてある事象

1960 年代から利用されている気体です。化学的を解明する方法をマルチトレーサー法と言いまに非常に安定な性質を持っており、大気中の濃度す。マルチトレーサー法は、広域を対象とした地は現在も増加しています。CFCs と同様に、水中

下水流動研究などで特に効果的であると考えられの SF6 濃度を測定して、過去の大気中の濃度と比ます。

較することにより、水が涵養された年代を推定す

複数のトレーサーを用いた研究例として、忍野ることができます。CFCs と比較して、より新し村の河川調査で実施した結果を図 5 に示しまし

い水（滞留時間が 10 年よりも短い水）の年代推た。この図は、村内を流れる新名 庄 川と桂川の定が可能です。

pH とシュティフダイアグラムの平面分布を示し

しん な しょう がわ

3

降水の H 濃度、大気中の CFCs（CFC-11，12，ています。両河川ともに、pH は上流（東側）で113）および SF6 濃度の経年変化を図 4 に示しま

高く、下流（西側）に向かうにつれて低下しておした。これらの濃度と試料水の濃度を比較するこり、特にある地点を境に値が大きく変化しているとにより涵養された時期が判明しますので、結果ことがわかります。この結果より、値が急変してとして滞留時間を求めることができます。ただし、いる辺りで pH が 7 前後の浅層の地下水や湧水が単純に濃度を比較するだけで結果が得られる訳で河川に流入していることが予想されます。また、はなく、涵養プロセスにおいて地下水流動を考慮

pH が変化している地点でシュティフダイアグラ
ムの形や大きさもやや変化しており、下流の河川
水の水質組成は浅層の地下水や湧水の水質組成に近付いています。このように pH や水質組成図な
どの複数のトレーサー（マルチトレーサー法）を利用することにより、河川水と地下水の相互関係について明瞭に把握することができました。この研究例では 2 つのトレーサーを用いた単純なものですが、更に複数のトレーサーを併せることで、より複雑な地下水流動の解明にもつなげることができると考えられます。

図 4．降 水の 3H 濃度、大気中の CFCs および SF6 濃度の経年変化（藪崎，2021 の図を一部加筆・修正）

今回紹介したトレーサーのほかに、地下水流動67

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

図 5．河川水の pH と水質変化（山梨県忍野村の調査例）（藪崎，2020）

研究では比較的新しい項目である Sr 同位体比
87

86

208

206

207

丸井敦尚（2014）：首都圏の深層地下水．地学雑誌，

206（ Sr/ Sr）や Pb 同位体比（ Pb/ Pb， Pb/ Pb）

123，172‒181．

などを利用した研究も増えてきており、今後、マ

藪崎志穂（2011）：地下水の水質と安定同位体のルチトレーサー法を利用したさらなる研究の発展

特徴およびその活用法．高村弘毅編「地下水が期待されます。

と水循環の科学」．古今書院，41‒68．
藪崎志穂（2020）：忍野八海と忍野村の地下水．

注釈

BIOCITY，84，36‒43．
181）δ-ダイアグラムとは、横軸（x 軸）に δ O、

藪崎志穂（2021）：「見えない」地下水の流れを「見2

縦軸（y 軸）に δ H をとり、水試料の同位体える」ようにするには？－安定同位体や CFCs，

比をプロットした図のことを意味します。

SF6 を用いた地下水の涵養域および滞留時間

2）滞留時間とは降水や河川水等が地下に浸透しの推定法－．地球科学，75，91‒96．

ゼロて帯水層（地下水）に達したときを 0 とし、
著者情報

地下水が地中を流動して、ある場所に到達す
るまでにかかった時間のことを意味していま藪崎志穂

す。簡単に言えば水の年齢に相当します。

課程 生命環境科学研究科を修了。

筑波大学大学院 博士

2016 年 4 月より総合地球環境学
研究所に所属。専門は同位体水文

文献学。各地の降水の同位体長期観測や、地下水・湧水の水質の特徴把

茶谷邦男・加賀美忠明・富田伴一・大沼章子・荘握、福島県や仙台市の沿岸域の地

加泰司・浜村憲克（1977）：濃尾平野の超深下水調査、忍野村の地下水流動観

層地下水の水質とラドン濃度の時期的変動．

測などを行っています。

日本地下水学会誌，19，87‒103.


68（2022 年 3 月 31 日掲載）