（様式３）新潟大学災害・復興科学研究所
共同研究報告書

火山の酸性渓流における砂防施設の機能低下に関する研究研究代表者氏名 斎藤 健志 1）
研究分担者氏名 渡部 直喜 2）
1）埼玉大学大学院理工学研究科 2）新潟大学災害・復興科学研究所
研究要旨
本研究では、火山地帯の酸性渓流である浦川流域（長野県白馬大池火山）、硫黄川流域（新潟県苗場山）、長瀬川流域（福島県安達太良山）、吾妻川流域（群馬県草津白根山）の 4 流域において、pH を中心とした水質特性（有害重金属類濃度も含む）の調査を実施した。このうち、特に長瀬川流域と吾妻川流域では、その最上流部において、pH が 1.6〜2.3 と極めて低く、EC が 3490〜5130 S/cm と高い結果が得られた。同時に、最上流部では、As（ヒ素）や Pb（鉛）、Al（アルミニウム）や Fe（鉄）などの重金属類が比較的多く検出された。長瀬川流域では流下に伴い、また、吾妻川流域では中和処理により、それぞれ pH は上昇、EC（電気伝導度）や重金属類濃度は低下する傾向が認められた。特に、重金属類については、長瀬川流域では流下に伴う河床ならびに猪苗代湖底への沈殿、また、吾妻川流域では中和処理に伴う中和生成物への移行が示唆された。

Ａ．研究目的

一方、このような経年劣化とは別に、低い pH を砂防堰堤に代表される砂防施設は、流域の土砂有する酸性渓流では、砂防施設の劣化速度が極め災害防止に不可欠であるが、設置後 50 年以上をて速く、コンクリートが溶解している事例も見受経ている施設もあり、近年、その経年劣化や損傷けられる。砂防施設の耐酸対策としては、塗布剤等が問題となっている。具体的な事例としては、やシート、石材パネルなどによるコーティングや、砂防堰堤の摩耗、変形、亀裂、剥離、漏水、基礎混和剤・固化剤などの添加等がある。具体例とし洗堀などが挙げられる。実際に、本研究で対象とて、本研究で対象とした群馬県草津白根山の吾妻した長野県白馬大池火山の浦川流域（姫川支流）川流域では、耐酸工法を採用している砂防堰堤がでは、調査中に、砂防堰堤の天端摩耗が確認され設置されている（例えば、谷沢川第三砂防堰堤）。

た（図 1）。

しかしながら、国内に多数存在する酸性渓流では、必ずしも砂防施設の耐酸対策が施されているわけではなく、また、その対策方法も不十分なケースもある。酸性渓流における砂防施設の将来的な腐食・損傷リスクを評価する上でも、また、新規に砂防施設を設置する際の耐酸対策を検討する上でも、酸性渓流の pH を中心とした各種の水質データを蓄積することは極めて重要である。また、酸性渓流は、抗廃水や温泉水（酸性泉）が原因となるケースもあり、As（ヒ素）や Pb（鉛）な（図 1）浦川流域で確認された天端摩耗

どの有害重金属類を多く含有することもある。そこで、本研究では、複数の火山地帯における酸性川流域では 2017 年 7 月と 11 月に、吾妻川流域で渓流を対象に、その pH を中心とした水質特性（有は 2017 年 6 月と 11 月、2018 年 2 月に、それぞれ害重金属類濃度も含む）を調査することを目的と実施した。

した。
Ｃ．研究結果Ｂ．研究方法浦川流域では、特に荒廃の激しい金山沢におい

本研究対象地域は、長野県白馬大池火山の浦川て、水質調査を実施した。pH および EC は、2017流域（姫川支流）、新潟県苗場山の硫黄川流域（中年 9 月には 6.8 と 851 S/cm を、2017 年 10 月に津川支流）、福島県安達太良山の長瀬川流域、群馬は 5.6 と 609 S/cm をそれぞれ示し、それほど低県草津白根山の吾妻川流域である（図 2）。特に、い pH は呈さなかった。一方で、金山沢の特徴的な長瀬川流域と吾妻川流域では、多数の調査地点を点としては、極めて高い濁度が得られたことであ設定した。本研究で対象とした流域は、全て火山る。すなわち、2017 年 9 月には 453 NTU を示し、地帯に位置しており、火山岩類が広く分布してい2017 年 10 月には、濁度が低い純水で渓流水を 20る。

倍程度希釈して測定したが、300 NTU 程度と非常に高かった。2017 年 10 月の調査時には、その数日前から降雨があったため、その影響で濁度が特に高くなったことが考えられる。
硫黄川流域では、pH ならびに EC は、2017 年 7月には 4.8 と 286 S/cm を、
2017 年 10 月には 4.7と 333 S/cm を、それぞれ示した。これは硫黄川本流の調査結果であり、それとは別に参考として、ごく近傍にある枝沢（後に、硫黄川本流と合流）の試料も採取した。この枝沢では、pH が 7 程度、（図 2）研究対象地域（Google maps に加筆）

EC は 40 S/cm と低い値を示した。硫黄川周辺の（※ 各プロットが調査地点を示す）

渓流水はこの一地点しか採取してはいないが、それと比較しても、硫黄川本流の pH は比較的低い

現地では、渓流水の採取と同時に、水温、pH、値であったと言える。

EC（Electric Conductivity：電気伝導度）、濁度

長瀬川流域では、安達太良山の西側から流出すを測定した。採取した渓流水は、0.20 m のセルる硫黄川で、2017 年 7 月に pH が 1.7、EC が 3490

ロースアセテートタイプメンブレンフィルター

S/cm を、2017 年 11 月に pH が 2.3、EC が 3740

（東洋濾紙株式会社：DISMIC-25CS タイプ）で濾S/cm を、それぞれ示した。硫黄川は、流下する+過した後、溶存無機炭素、主要溶存イオン類（Na ,+4+2+2+--3

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途中で裏磐梯方面からの流量に富む長瀬川と合、微量
NH , K , Mg , Ca , F , Cl , NO , SO ）流し、最終的には、猪苗代湖に流入する。この流元素・重金属類（Li, Al, Si, Cr, Mn, Fe, Ni,下に伴い、希釈効果もあり、pH は多少上昇、EC もCu, Zn, Se, Sr, Cd, Pb）を対象に、その濃度を次第に低くなる結果が得られた（図 3）。猪苗代湖

測定した。水温、pH、EC、濁度については校正済への流入直前の調査地点では、pH と EC は、2017

みの携帯式メーター、溶存無機炭素は TOC 分析計

年 7 月には 4.1 と 268 S/cm を、2017 年 11 月に（株式会社島津製作所：TOC-V CSH）、主要溶存イは 3.5 と 320 S/cm をそれぞれ示した。その後、オン類はイオンクロマトグラフ（日本ダイオネク

猪苗代湖の湖水は、流出河川である日橋川から阿ス株式会社：ICS-1500）、微量元素・重金属類は賀川へと合流する。日橋川では、pH は中性（2017ICP-MS（株式会社島津製作所：ICPM-8500）により、

年 7 月：6.8、2017 年 11 月：6.4）に近い値が得それぞれ分析を行った。

られた（図 3）。

現地調査は、浦川流域では 2017 年 9 月と 10 月

吾妻川流域では、その上流部に草津白根山の東に、硫黄川流域では 2017 年 7 月と 10 月に、長瀬側から流出する大沢川と谷沢川、また、草津温泉街を流れる湯川があり、いずれも pH が極めて低とは、問題となるケースが多いが、長瀬川流域のいため、国土交通省による中和事業が行われてい場合には、その猪苗代湖への流入が猪苗代湖の水る。湯川の pH ならびに EC は、2017 年 6 月には質維持に対して、重要な役割を担っている。すな

1.8 と 4670 S/cm を、2017 年 11 月には 1.9 とわち、猪苗代湖は、1990 年頃までは、pH が 5 程度

4330 S/cm を、
2018 年 2 月には 1.6 と 5130 S/cmの酸性湖であり、水質も極めて良好であった。しをそれぞれ示し、安達太良山の硫黄川のように、かしながら、近年では、pH が 6.5 やそれ以上の値

pH が極めて低く、EC についても高い値が得られを示すようになり、中性化が問題となっている。

た。中和後における湯川の pH と EC は、2017 年 6

その結果として、COD（化学的酸素要求量）の上昇

月には 4.5 と 1976 S/cm を、2017 年 11 月にはや大腸菌群数の増加など、種々の問題が生じてい4.5 と 1825 S/cm を、また、2018 年 2 月には 4.9る。今後、猪苗代湖の水質悪化について、具体的と 2030 S/cm をそれぞれ示し、pH が上昇するとな対策を講じる上でも、継続的な調査が不可欠で同時に EC も低下している。吾妻川流域では、中和ある。

事業が実施されていない酸性渓流が多数存在し、吾妻川流域では、最上流部の pH が極めて低い

どの流域でも pH が 2〜5 程度と低いものの、利根流域でのみ中和処理が実施されており、その中和川合流直前の吾妻川最下流部では、その pH は中に伴う生成物（中和生成物）は、その直下にある性に近づいていた（図 4）。具体的には、2017 年 6

品木ダムでトラップされる。品木ダムでは、3 回

月は 7.5 を、2017 年 11 月は 6.1 を、2018 年 2 月の調査結果より、pH は全て 5 前後を示し、十分にには 6.2 を、それぞれ示した。

中性までは近づいていないことが分かった（図 4）。
最終的には、利根川に合流する直前で、pH は 6〜7 程度になっていた。しかしながら、この吾妻川最下流部では、2017 年 11 月には 6.1 を、2018 年2 月には 6.2 を示したことから、継続的な調査が重要となる。
特に、これら長瀬川流域と吾妻川流域では、最上流部の pH が極めて低く、EC が高い酸性渓流に（図 3）長瀬川流域における pH と EC 変化（※ 2017 年 7 月のデータ）

おいて、As や Pb、Al（アルミニウム）や Fe（鉄）などの重金属類が比較的多く検出された。しかしながら、いずれの元素も、流下や中和処理に伴い、沈殿することで濃度は減少しているが、その河床および猪苗代湖底の沈殿物や中和生成物中には、有害な重金属類が高濃度に存在する可能性がある。よって、今後、酸性渓流における水質特性の時空間分布を継続的に調査すると同時に、長瀬川流域の河床や猪苗代湖底の沈殿物と吾妻川流域の中和生成物を対象にし、特に有害重金属類の全含有量測定と逐次抽出法による形態分画を行い（図 4）吾妻川流域における pH と EC 変化

たく検討している。

（※ 2017 年 6 月のデータ）
Ｅ．結論
Ｄ．考察

本研究では、火山地帯の酸性渓流である浦川流

長瀬川流域では、吾妻川流域のような中和処理域、硫黄川流域、長瀬川流域、吾妻川流域の 4 流は行われていないため、猪苗代湖の流入直前には、域において、pH を中心とした水質特性（有害重金pH が 3〜4 程度の比較的低い値（図 3）を示すこ属類濃度も含む）の調査を実施した。このうち、とが考えられる。一般的には、河川の pH が低いこ

特に長瀬川流域と吾妻川流域では、その最上流部

において、pH が 1.6〜2.3 と極めて低く、EC が3490〜5130 S/cm と高い結果が得られた。同時に、最上流部では、As や Pb、Al や Fe などの重金属類が比較的多く検出された。長瀬川流域では流下に伴い、また、吾妻川流域では中和処理により、それぞれ pH は上昇、EC や重金属類濃度は低下する傾向が認められた。特に、重金属類については、長瀬川流域では流下に伴う河床ならびに猪苗代湖底への沈殿、また、吾妻川流域では中和処理に伴う中和生成物への移行が示唆された。
Ｆ．研究発表1.論文発表なし
2.学会発表なし
Ｇ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）
1.特許取得なし
2.実用新案登録なし
3.その他なし