Kahokugata Lake Science 17, 2014

東日本大震災後に噴出した福島県いわき市浜通りの二つの温泉の泉質とバイオマットの特徴
霜島康浩 1・高橋直人 2・田崎和江 3・竹原照明 4・石垣靖人 4・中川秀昭 41

株式会社開発技術コンサルタント 〒 951-8133 新潟県新潟市中央区川岸町 3-33-3
2
株式会社日さく北信越支社 〒 950-0891 新潟県新潟市東区上木戸 1-8-13
3河北潟湖沼研究所 〒 929-0342 石川県河北郡津幡町字北中条ナ 9-94金沢医科大学総合医学研究所 〒 929-0342 石川県河北郡内灘町大学 1-1

要約：2011 年 3 月 11 日に発生した M9.0 の東北地方太平洋沖地震直後に，福島県いわき市内郷高坂町の住宅の土台や水抜き穴から温泉水が噴出した．そして，その 1 カ月後の 4 月 11 日に発生した M7.0 の地震時に，いわき市泉玉露の立坑からも高温の温泉水が噴出した．この 2 つの温泉について，放射線量，水質，バイオマッ
トの特徴，生成鉱物について明らかにした．内郷高坂町の温泉水は pH7，EC は 180mS/m，ORP は 90mVと酸化的であり，鉄酸化細菌 Leptothrix ochracea により形成された赤褐色バイオマットが顕著に認められた．泉玉露の温泉水は pH8，EC は 430mS/m，ORP はマイナス 240mV と非常に還元的で，イオウシバが繁茂し，イオウと石こうが形成されている．それらの地域一帯は，1977 年まで石炭の採掘が行われていた
常磐炭鉱の跡地であり，地質はよく似ている．形成されるバイオマットの違いは，温泉水が噴出する過程
で水質や酸化還元環境が変化することにより微生物が棲み分けをしていることで生じたものであると攷えられる．
キーワード：東日本大震災 , 放射線量 , 温泉水 , バイオマット , 微生物

Characteristics of Microbial Mats and Hot Spring Water of Two Locationsin Hamadori Iwaki City, Fukushima Prefecture, That Gushed Out After theGreat East Japan Earthquake on March 11, 2011, Japan.
SHIMOJIMA, Y. , TAKAHASHI, N. , TAZAKI, K. , TAKEHARA, T. , ISHIGAKI, Y. ,NAKAGAWA, H.
Abstract; A hot spring water gushed out from the foundation and drainpipes of a house in UchigoTakasakamachi, Iwaki City, Fukushima Prefecture, after the Great East Japan Earthquake of magnitude M9.0
on March 11 , 2011, Japan. The other hot spring water also gushed out from the shafts of Izumi-Tamatsuyu,
Iwaki City, after the earthquake of M7.0 on April 11. In this study, characteristics of these hot spring waterand microbial mats with radioactivity were investigated and compared with each other. This area used to be
the site of the Joban coal mine until 1977. The hot spring water quality is oxidative by pH7, EC180mS/m, and
ORP90mV, and the reddish brown microbial mats formed by the iron bacteria such as Leptothrix ochracea
were found at Uchigo-Takasakamachi. The other water quality is reductive by pH8, EC430mS/m, and ORP-240mV, associated with gypsum, sulfur minerals and sulfur turf at Izumi-Tamatsuyu. Differences of microbial
mats formed in Izumi-Tamatsuyu and Uchigo-Takasakamachi is arose by the segregation of microorganisms
due to the changes of redox environment and water quality in the course of hot spring water gushed out.
Keywords; The Great East Japan Earthquake, radioactivity, hot spring water quality, microbial mats, bacteria

31

河北潟総合研究 17‚ 2014

Fig.1. Location map of study area.
A :Uchigo-Takasakamachi, Iwaki City, Fukushima where is a hot spring water gushed out after the Great
East Japan Earthquake on March 11, 2011.
B:Izumi-Tamatsuyu, Iwaki City, Fukushima where is a hot spring water gushed out after an earthquake on
April 11, 2011.
図 1．研究調査位置図（いわき市エリアマップを改図）．
A:2011 年 3 月 11 日の地震で温泉が噴出した福島県いわき市内郷高坂町．
B:2011 年 4 月 11 日の地震で温泉が噴出した福島県いわき市泉玉露．

はじめに

11 日に発生した東北地方太平洋沖地震の 1 ヶ月後，2011 年 4 月 11 日 17 時 16 分ごろに福島県浜通りの福島県いわき市の常磐湯本温泉地域では 2011 年

深さ約 5km の浅い震源で M7.0 の直下型余震が発生

3 月 11 日のマグニチュード M9.0 を記録した東北地

した．この地震は，東北地方太平洋沖地震の直後に

方太平洋沖地震により，いわき市内郷高坂町の住宅

活断層にそって発生した最大の内陸地震であり，海の土台や水抜き孔から温泉が噴出した．また，2011

溝で発生する巨大地震との関連が示唆される（石山年 4 月 11 日の地震により，いわき市泉玉露の旧炭ほか , 2011; 杉戸ほか , 2011; 東京新聞 , 2011）．
これらの地震による活断層，温泉湧出のメカニズ

鉱施設の立坑（排気口）からも温泉が大量に噴出した．これらの温泉は 2014 年 1 月現在も湧出している． ムについての報告は多い．しかし，地震に関連する

2011 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地

温泉噴出とバイオマットの形成についての科学的震は，3 つの巨大な震源断層の破壊が連続して発生

データの報告はされていない．本研究では，この 2したため，地震の規模が大きくなり，マグニチュー

つの噴出した温泉について，放射線量，温泉の水質，

ドは M9.0 となった（気象庁 , 2011）．2011 年 3 月

バイオマット中の微生物および含有鉱物について検32

Kahokugata Lake Science 17, 2014

討を行ったので報告する．

められない．
内郷地区は，常磐炭田石城北部地区の中核をなす調査地の概要地域であった．1957 年に内郷地区の採炭が終了す
ると 1967 年にはズリ山を崩して高坂住宅団地が造本研究の 2 つの調査地は，福島県南東部のいわき成された．すなわち，内郷高坂町の家屋はズリ山を

市浜通りに位置する内郷高坂町と泉玉露であり，こ崩して埋め立てた土地に建てられ，地盤がゆるいた

れらの周辺は常磐炭田が広く分布する地域として知め，2011 年 3 月 11 日の地震により温泉水が噴出しられている．常磐炭田は温泉水を伴う炭田としてもたと攷えられる．

知られており，常磐湯本温泉が両調査地域のほぼ中

一方，いわき市泉玉露は常磐炭田の西端にあたり，間地点に位置している（図 1）．常磐炭田の湯本や内

地下約 600m 坑道から延びる立坑（排気口）跡がある．

郷地区では，排湯対策が課題であり，1936 年に入2011 年 4 月 11 日の余震により，立坑から多量の温山第六坑の坑内作業中に，突然湧き出た温排水は湯泉水が噴出した．常磐炭鉱では 1977 年に西部坑が本川に廃棄されていた．1957 年に内郷地区の採炭閉山となり全面閉山となった（石山 , 2002）．閉山を終了した常磐炭鉱は，内郷市御厨町に御厨排水立後は 1979 年にいわき市常磐湯本町に常磐湯本温泉坑を設け，新川に地下の排湯を放流した（常磐炭田株式会社を設立し，地下約 600m の排温水が湧出す

史研究会 , 2008）．

る坑道にパイプラインを通して，湯本の温泉街に配調査地周辺には古第三紀鮮新世の白水層群に区分

湯するようになった．このパイプラインは泉玉露のされる岩城層や白坂層が分布する．岩城層は細粒～

立坑まで延びている．

中粒砂岩・礫岩からなり石炭層を伴い，白坂層は泥試料および分析方法

岩層より構成される．これら古第三紀層の下位に白亜系の花崗岩類・閃緑岩類が分布する（福島県 ,放射能線量の測定

1994, 1995）．両地域は井戸沢断層と湯ノ岳断層に近い場所であり，これらの断層は 2011 年 4 月 11 日

本研究に用いた放射線測定器 GM サーベイメーの地震により活動した活断層とされている．この地

タ TGS-136（ β（γ）線用）は，微量の β 線を効率

震により井戸沢断層と湯ノ岳断層にそって，地表地

よく測定できるので，汚染箇所などの精密な測定が震断層と攷えられる地表変状が長さ 10km 以上に可能である．GM サーベイメータ TGS-136 は放射わたり出現した（国土地理院地理地殼活動研究セン

線が 1 分間に“何回”入ったかという数（cpm）でター , 2011）．

測定される，本研究では，金沢大学 RI センターに

いわき市内郷高坂町は，かつては常磐炭鉱のズリ

おいて，絶対値（137Cs 線量率校正線源；γ 線のみ）山となっていた場所で，ズリ山を崩して住宅団地がと（137Cs 線源 Am: americium；β 線＋ γ 線）をも造成された．内郷高坂町の家屋の敷地内では 2011とにして GM サーベイメータ TGS-136 を校正した．

年 3 月 11 日の地震により，排水管や水抜き孔など

1000cpm は 1.52μ Sv/h に相当し，2-3 割の誤差があ

約 20 カ所から温泉が流れ出している．当初 2 カ所

る．放射能線量測定では，地表面より 1m の位置でから温泉が出てきたが，その場所が変動し，1 カ所

空間線量を測定し，路面や試料の線量はビニールでが止まると新しい所から湧き出している．このため保護した検出器を対象に接触させて測定した．

周囲の地盤が沈下し，敷地内は一時，足が埋まるぐ
試料の観察および測定・分析方法

らいまで地面が柔らかくなり，20cm ほど地盤が下がった（福島民報 , 2011）．2011 ～ 2013 年の湧出

内郷高坂町の家屋の土台の水抜き穴から噴出した量は，毎秒 2 ～ 6 リットル，温度は約 27℃である（産

温泉水について pH と電気伝導度（EC），水温，酸業緫合研究所地質調査センター , 2013）．2014 年 1化還元電位（ORP），放射線量を現地にて測定した

月 12 日の測定では湧出量の多い数カ所での合計は後，温泉水と赤褐色バイオマットを採取した．また，毎秒 2.8 リットルであり，湧出量に大きな変化は認

泉玉露においても，現地水質測定と放射線量測定後，

33

河北潟総合研究 17‚ 2014

調査および測定・分析結果

立坑から噴出する温泉水と白色バイオマットを採取した．採水した温泉水は主要イオンの分析を行っ

いわき市内郷高坂町の現地調査結果

た．イオン分析は，イオンクロマトグラフィーを用い，JIS K 0102 もしくは上水試験方法による公定分

2011 年 11 月 14 日の初回調査時には家屋の土台析を実施した．イオンクロマトグラフィーは，無機の北側（図 2A）と西側（図 2B,C）の水抜き孔からイオンの分析のために開発され，環境関連の多くのは約 27 ℃の温泉が噴出し，赤褐色と黒色のバイオ分野で活用され，試験方法が定められている（後藤 ,マットの形成が認められた（図 2）．この時点では，

2011）．

約 20 カ所の水抜き孔のうち数カ所はすでに湧出が現 地 調 査 は 2011 年 11 月 14 日，2012 年 1 月 3

止まっており，そこには乾燥した赤褐色バイオマッ

日，2014 年 1 月 12 日に実施し，2012 年 1 月 3 日， トの痕跡が認められた．2014 年 1 月現在，多量の2014 年 1 月 14 日には温泉水とバイオマットを採取

温泉水が湧出している周辺にはバイオマットは幅広した．現地測定では，HORIBA 製 B-212 型 pH メー

く形成しているが，湧出量の衰退のため，中心部分

タ，B-173 型電気伝導率計，カスタム製 ORP-6041

のみが湿っている状態の水抜き孔も認められた（図型 ORP 計を用いた．

2C）．西側奥の部分の赤褐色バイオマットは乾燥しバイオマット中の鉱物の同定を行うためにメノウているが，その下層から新たな温泉水の湧出が認め

乳鉢で粉末にしたものを水に溶かした後，ガラス板られ，その周辺には黒色バイオマットが湿った状態に塗り，X 線粉末回折分析を行った．分析には理学で観察される．これはコンクリート壁の裏側の上層

電機製 RINT2200 型 X 線回折装置を使用し，CuK αと下層とでは土壌・地質が異なっており，上層の赤線を用いて電圧 40 kV，電流 30 mA で測定した．

水の湧出が止まった後に，下層の水が湧出を始めた

バイオマット試料は，OLYMPUS 製 BX-60 型光ことを示唆している（図 2C）．

学顕微鏡を用いて観察を行った．さらに，日立製

地域住民の情報によれば，この地域は元常磐炭鉱

S-3400N 型走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて微が地下水をくみ上げて溜めてあった貯水槽の場所で細形態を観察した（加速電圧 15kV，電流 70-80µA）． ある．貯水槽を埋め立てた後もこの周辺一帯からは採取したバイオマットの化学組成は，日本電子製

常時，渋水（赤水）が出ていたとのことである．そJED-2100 型機器を用いてエネルギー分散型 X 線分の後，住宅が建てられ，最初のころは西側（図 2B）

析（EDS）による定性分析を行った．

から多量の温泉水が出ていたが，その後その湧出は視野に対応した微小領域の化学組成分析を行うた

止まり，新たに他の水抜き孔から温泉水が出るよう

め，HORIBA 製 EMAX X-act 型エネルギー分散型になった．

分析装置を装着した日立製 S-3400N 型走査型電子
いわき市泉玉露の現地調査結果

顕微鏡（SEM-EDS）を用いて，加速電圧 15kV，電流 70-80µ A，分析時間 1,000 秒で元素濃度分布写真

いわき市泉玉露において噴出した温泉水は，土のうと U 字溝で南側に流れる釜戸川へ流す措置が施さを得た．
本研究で使用したエネルギー分散型・走査型電れた（図 3）．温泉水には白色のバイオマットと緑色

子顕微鏡装置（HORIBA EMAX X-act）は，少量藻類の形成が認められた（図 3A）．釜戸川の排水口の元素でも，含有の可能性がある場合はマップ上にはイオウシバと呼ばれる白色の糸状物質が大量にに表示される．予想外の元素の混入や微粒子が点形成しているのが認められた（図 3B,C）．

在する場合も検出し，判別できる（堀場製作所 ,常磐湯本温泉では地下 600m の炭鉱坑道に湧出し

2010; Burgess et al., 2013; 小豆川 , 2014; 田崎ほか ,た温泉水を地下約 40 ～ 50m の貯湯層までパイプ

2013a, 2013b）．

で導き，そこからポンプでくみ上げている．これ
は，坑道に設置された配湯管が地震により破壊されて，立坑から温泉水が噴出したことを裏付けている．

34

Kahokugata Lake Science 17, 2014

Fig.2 Hot spring water gushed out from underneath the house in Uchigo-Takasakamachi, Iwaki City,
Fukushima, showing reddish brown and black microbial mats. (A;taken on January 12, 2014, B,C,D;
November 14, 2011.)
図 2 温泉噴出の様子とバイオマットの生成．
2011 年 3 月 11 日の地震で温泉が噴出した福島県いわき市内郷高坂町の住宅の北側の土台（A）と西側の水抜き穴（B,C,D）．（A;2014 年 1 月 12 日に撮影，B,C,D;2011 年 11 月 14 日に撮影）.
温泉水の流出する周囲には赤褐色（A,B,D）や黒色（C）のバイオマットが形成している．

空間線量，バイオマットの放射線量，および水質測

いわき市内郷高坂町の 2011 年 11 月の放射線量

定

測定では，空間線量は 100-140cpm であったのに対
いわき市内郷高坂町および泉玉露の空間線量測定

し，バイオマットは 430cpm，アパート周辺の道路の結果を表 1 に，温泉水の現地水質測定結果を表 2

面や排水溝では 400-430cpm と約 4 倍高かった．流に示す．温泉水については 2012 年 1 月に採水した出する温泉水は 110-140cpm と低かった（表 1）．内内郷高坂町の赤褐色バイオマット形成地点と黒色バ

郷高坂町の水質測定では，平均で水温 25 ℃，pH7，

イオマット形成地点，泉玉露の 3 試料および 2014

EC180mS/m，ORP90mV であった．2011 年 11 月

年 1 月に内郷高坂町の赤褐色バイオマット形成地点の水質測定では，赤褐色および黒色バイオマットのと泉玉露で採水した 2 試料について水質分析を行っ

酸化還元電位は，温泉水と比較していずれも低い値た（表 3）．参攷として常磐湯本温泉の成分表からイを示した．特に，黒色バイオマットの酸化還元電位

オン等量に換算した値も示す．

は -53mV と，還元的な環境にある（表 2）．
35

河北潟総合研究 17‚ 2014

Fig.3 Hot spring water gushed out in Izumi-Tamatsuyu, Iwaki City, showing green algae (A) and whitesulfur turf near drainage pipe (B,C).
図 3 2011 年 4 月 11 日の地震で温泉が噴出した泉玉露（A）．排水口には白色のイオウシバが繁茂している（B,C）．C は B の破線円の接写．（A;2011 年 11 月 14 日に撮影，B,C;2014 年 1 月 12 日に撮影）．

バイオマットが異なる色を呈した内郷高坂町の 3

EC430mS/m，ORP -240mV であった．この温泉水

種類の温泉水の水質は，いずれも Na （Ca ）-SO4の酸化還元電位は -190mV ～ -300mV と，著しく還

+

2+

2-

型を示した．全鉄およびマンガン濃度については， 元的な環境を示した（表 2）．
赤褐色バイトマットを形成した水抜き穴からの温泉

泉玉露における温泉水の水質は強い Na -Cl 型を

水の方が約 2 倍の濃度を示した．2 年後の 2014 年

示した．常磐湯本温泉の泉質は含イオウ - ナトリに採水した温泉水では全鉄濃度が 2012 年の分析値

ウム - 塩化物・硫酸塩温泉とされ，SO4 含有量はに比べ 40 倍以上となった（表 3）．

7.1meq/L である．2012 年に採水した泉玉露の SO42-

+

-

2-

い わ き 市 泉 玉 露 で の 2011 年 11 月 の 放 射 線 量

含有量は常磐湯本温泉に比べて 1/2 と少ない．2014

測 定 で は， 立 坑 周 辺 の 住 宅 地 の 空 間 線 量 は 150-

年に採水した温泉水の SO4 含有量は 2 年前に比べ180cpm であるが，排水溝の上は 330cpm と高い（表2/3 に減少しているが，SO42- 以外の含有量に大きな

2-1）．泉玉露の水質測定では，平均で水温 55℃，pH8， 違いは認められない（表 3）．

36

Kahokugata Lake Science 17, 2014

Table 1 Radiation dosage in Uchigo-Takasakamachi and Izumi-Tamatsuyu, Iwaki City, Fukushima.
(Measurement on November 14, 2011 and on January 12, 2014)
表 1 地震で温泉が噴出した福島県いわき市内郷高坂町および泉玉露の放射線量．（2011 年 11 月 14 日，
2014 年 1 月 12 日測定）．
測定日

試料採取地 ( 単位 cpm)
福島県いわき市内郷高坂町
2011.3.11. の地震で噴出

2011/11/14

2014/01/12

空間線量
道路面
排水溝
温泉水
バイオマットコンクリート面
道路面
階段上の隙間空間線量
バイオマット
道路割れ目
枯れ草
地衣類

福島県いわき市泉玉露
2011.4.11. の地震で噴出

100-140300
430
110-140430
400
140-165140
100-140
60-90
150
100
230

空間線量
排水溝

150-180
330

イオウシバ
乾燥後

60-70
80

Table 2 Hot spring water analysis in Uchigo-Takasakamachi and Izumi-Tamatsuyu, Iwaki City, Fukushima.
(Measurement on November 14, 2011, January 3, 2012, and January 12, 2014).
表 2 地震で噴出した温泉水の水質．（2011 年 11 月 14 日，2012 年 1 月 3 日，2014 年 1 月 12 日測定）．
福島県いわき市内郷高坂町
2011.3.11. の地震で噴出採取地
温泉水（赤褐色バイ
オマット形
成部分）

試料
水温
(℃ )

pH

EC
(mS/m)

ORP(mV)

2011/11/14
2011/11/18
2012/01/03
2014/01/12
2011/11/14
2011/11/18
2012/01/03
2014/01/12
2011/11/14
2011/11/18
2012/01/03
2014/01/12
2011/11/18
2012/01/03
2014/01/12

28.0
17.5
25.5
22.0
6.8-7.1
8.9
7.0
7.3
123-127
187
173
186
271
47
-82

赤褐色
バイオ
マット

8.8

183

117

温泉水
（黒色バイオ
マット形成
部分）

27.0
17.5
24.3
21.0
7.0
8.8
7.0
7.1
124-126
185
179
183
281
50
-21

37

福島県いわき市泉玉露
2011.4.11. の地震で噴出
黒色
バイオ
マット

8.7

189

-53

温泉水

60.0
17.5
46.9
59.0
7 .7
9.0
7 .8
8 .0
310
453
462
480
-196
-194
-331

白色
イオウシバ

60.0

38

2014/01/12

温泉掲示資料

いわき市泉玉露

磐城湯本温泉－：データなし

2012/01/03

23.51

32.19

31.32

8.70

いわき市内郷高坂町
2014/01/12（赤褐色バイオマット部分）

いわき市泉玉露

8.26

2012/01/03

Na+

いわき市内郷高坂町（黒色バイオマット部分）

採水日

8.26

採取地

0.18

0.33

0.28

0.06

0.07

0.08

K+

3.00

5.99

4.99

8.48

7.98

8.48

Ca2+

0.10

0.25

0.43

1.07

1.15

1.15

Mg2+

17.42

33.85

31.03

2.60

2.37

2.20

Cl-

イオン当量換 算 値（ meq/L ）

0.00

2.13

3.28

4.75

4.59

4.75

HCO3-

福島県いわき市内郷高坂町および泉玉露の温泉水の水質および化学組成分析結果．

7.13

1.89

2.91

10.41

10.62

10.62

SO42-

0.00

0.01

0.00

0.01

0.00

0.00

NO3-

8.2

8.0

7.8

7.2

8.0

8.1

pH

―

408

323

162

124

129

―

0.13

0.07

3.00

<0.03

0.07

0.00

0.05

0.07

1.10

0.44

1.10

―

44

43

22

22

22

溶性
EC
全鉄
ﾏﾝｶﾞﾝ
ケイ酸
(mS/m) (mg/L) (mg/L)(mg/L)

Chemical analysis of hot spring water in Uchigo-Takasakamachi and Izumi-Tamatsuyu, Iwaki City, Fukushima.

いわき市内郷高坂町
2012/01/03（赤褐色バイオマット部分）

表3

Table 3

河北潟総合研究 17‚ 2014

Kahokugata Lake Science 17, 2014

Fig.4 X-ray powder diffraction analysis of the microbial mats.
A: Reddish brown microbial mats in Uchigo-Takasakamachi, Iwaki City, Fukushima. Formation of lowcrystalline iron hydroxide minerals.
B: White sulfur turf in Izumi-Tamatsuyu, Iwaki City, Fukushima. Formation of sulfur and gypsum.
図 4 バイオマットの X 線粉末回折分析
A: 福島県いわき市内郷高坂町の赤褐色バイオマット ; 低結晶性水酸化鉄鉱物の生成
B: 福島県いわき市泉玉露の白色イオウシバ ; イオウと石こうの生成

X 線粉末回折分析結果

鉄のピークが強く検出されたことから，これは低結

内郷高坂町の赤褐色バイオマットの定方位試料の晶性水酸化鉄（Fe2O3・9H2O）であると同定した．

分析結果では , 3.3 Åおよび 2.0 Å付近にブロード

泉玉露の白色バイオマットの定方位試料の分析結な反射を示し，非晶質物質の存在を示している（図果では，イオウ（S）のほか石こう（CaSO4•2(H2O)）

4A）．水質分析結果による全鉄濃度が増加しているの反射が認められた（図 4B）．石こうは温泉水の水ことや後述する SEM-EDS による元素分析結果では

質分析により確認された Ca

2+

39

および SO4 から形成
2-

河北潟総合研究 17‚ 2014

されたものと攷えられ，イオウは SEM-EDS でピークが検出されている．これは，白色バイオマットでは温泉成分に含まれる SO4 がイオウだけではなく
2-

石こうの形成にも利用されていることを示している．
バイオマットの観察と分析結果
内郷高坂町の赤褐色バイオマットの光学顕微鏡の観察では，太さ 1~2μ m の長管状構造とその周囲に褐色の微細な付着物が多数観察される（図 5A）．長
管状物質は分岐のない直線的な形態を示している .

SEM 観察では太さ 1 ～ 2μm や 7μm の太さ，長さの多種多様な長管状の微生物とそれに付着する球状の物質が顕著である（図 5B,C）．中空の長管状物質は，その形態および元素分析結果から鉄細菌 Leptothrix

ochracea が集合したものである．その表面には粘土粒子が付着している．なお，黒色バイオマットは，藻類の集合体である．

EDS による元素分析結果からは，鉄（Fe）および酸素（O）のピークが強く検出され，ケイ素（Si），
カルシウム（Ca），炭素（C）のピークも検出された（図5D）．
SEM-EDS による元素濃度分布写真では，長管状の鉄細菌が分布する範囲で，鉄，カルシウム，イオ

Fig.5 Observations of reddish brown microbial
mats in Uchigo-Takasakamachi, Iwaki City,
Fukushima.
A: Optical microscope observation.; Long tubular
microorganism with iron particles.
B: Scanning electron micrograph.; Iron-oxidizing
bacteria form the microbial mats.
C: Scanning electron micrograph.; Hundredsof iron bacteria with diverse size and shape arefound in microbial mats.
D: Energy dispersive spectrum of the reddish
brown microbial mats.
図 5 福島県いわき市内郷高坂町における赤褐色バ
イオマットの観察およびエネルギー分散分析ス
ペクトル．
A：光学顕微鏡写真 ; 中空の長管状微生物と鉄の微粒子．
B：走査型電子顕微鏡写真 ; 長管状鉄酸化細菌が集合したバイオマット．
C：走査型電子顕微鏡写真 ; 太い管と細い中空の管がみられ，管の表面を微粒子が覆っている．
D：赤褐色バイオマットのエネルギー分散型分
析のスペクトル．
40

Kahokugata Lake Science 17, 2014

Fig.6 Analytical electron micrograph of reddish brown microbial mats and the elemental content maps in
Uchigo-Takasakamachi, Iwaki City, Fukushima.
図 6 福島県いわき市内郷高坂町における赤褐色バイオマットの走査型電子顕微鏡写真（SEM）と主要な元素の濃度分布写真．
41

河北潟総合研究 17‚ 2014

ウ，塩素が濃集し，かつ，炭素，酸素も広く分布する．
これは，水質分析結果と整合する．一方，ナトリ
ウム，アルミニウム，ケイ素が濃集した微粒子が局在し，長石類または粘土粒子と推定される（図 6）．
泉玉露の白色バイオマットの SEM 観察では，粘着物質により表面がなめらかになった糸状の物質が認められる（図 7A）．糸状物質には長さ 40 ～ 50μmの長管状の微生物も認められた（図 7B）．形態的特徴および元素分析結果から，白色バイオマットは還2元性細菌が温泉成分のイオウ分（SO4 や HS など）を取り込んで生育するイオウシバである．

EDS による元素分析結果からは，イオウ（S）のピー
クが強く検出され，その他に若干の酸素（O），炭素（C）が検出された（図 7C）．

SEM-EDS による元素濃度分布写真では，広い範囲でイオウが濃集し，ナトリウム，カルシウム，塩素，カリウムも認められ，かつ，炭素や酸素も広く分布する。これらは，バイオマットにより濃集されたイ
オウや石こうである．ケイソウも多数確認され，その殼にはケイ素が濃集している（図 8）．

考察2011 年 3 月 11 日の地震後に噴出した内郷高坂
町の温泉水では，赤褐色および黒色のバイオマッ
ト が 形 成 さ れ た． 赤 褐 色 バ イ オ マ ッ ト は 鉄 細 菌

Leptothrix ochracea が集合体を形成し，鉄を濃集したものである．Leptothrix ochracea による鉄濃集作用は，無機沈殿の 5 倍以上とされており（佐藤・田崎 , 2004），鉄細菌が鉄・マンガン元素を濃Fig.7 Observations of white sulfur turf in IzumiTamatsuyu, Iwaki City, Fukushima.
A: Wriggle microscopic structure of sulfur turf by
the scanning electron microscope.
B: Microorganisms in the of sulfur turf by thescanning electron microscope.
C: Energy dispersive spectrum of the sulfur turf.
図 7 福島県いわき市泉玉露における白色イオウシ
バの電子顕微鏡観察およびエネルギー分散分析
スペクトル．
A：走査型電子顕微鏡によるイオウシバのくねったような微細形態．
B：走査型電子顕微鏡によるイオウシバ中の微生物の微細形態．
C：イオウシバのエネルギー分散分析のスペクト
ル．

集したことを示している．2011 年 11 月の放射線量測定では空間線量と比較して，排水溝やバイオマッ
トの放射線量は相対的にやや高い値を示した．なお，

Abdelouas（2006）は高濃度の重金属や放射性核種によるウラン鉱床のズリの環境汚染について報告している . 汚染された地下水やズリからウラン，ラジウム 226，ラドン 222，トリウム 230，ヒ素が放たれると周囲の土壌，河川水，地下水に影響を及ぼす．
その中で，土着のバクテリアは成長し，細胞の周囲に鉱物粒子を付着している電子顕微鏡写真を示している．
泉玉露の温泉水は 2011 年 4 月 11 日の余震によ42Kahokugata Lake Science 17, 2014

Fig.8 Analytical electron micrograph of white sulfur turf and the elemental content map in Izumi-Tamatsuyu,
Iwaki City, Fukushima.
図 8 福島県いわき市泉玉露における白色イオウシバの走査型電子顕微鏡写真（SEM）と主要な元素の濃度分布写真．

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り常磐湯本温泉の配管が破壊されたために噴出した． る鉄やイオウなどの元素を濃集する働きがある．こ+
泉玉露の温泉水の水質は Na -Cl 型であるが，常磐 のようなバイオマットによる元素濃集作用は，汚染された水や水辺の環境回復への活用，放射性元素

湯本温泉は含イオウ - ナトリウム - 塩化物・硫酸塩

濃集作用は原発事故により長期間にわたって影響が温泉であり，やや異なる水質を示した．これは，温懸念される放射性物質の除染に活用することが期待

泉水に形成された白色バイオマットが，還元性細菌

できる．本研究で対象とした微生物による環境回復の作用により温泉成分の SO4 や HS をイオウとし
2--は大規模な機器やプラントを必要としないことから，て濃集したことを示している．さらに，白色バイオマットでは温泉成分に含まれる Ca

2+

安価な方法としての利用が期待できる．

および SO4 か2-ら石こうが形成されており，温泉成分の SO4 が減2-

謝

少したもう一つの原因となっている．
内郷高坂町と泉玉露との温泉水の比較では，内郷辞

福島県の常磐炭鉱温泉株式会社および庄建技術株

高坂町では，ズリ山を崩した埋土内を通過した温泉式会社には調査において便宜を計っていただいた．

水であり，この際に地層中の成分を溶かし込むこと

権上かおる氏，井本香如氏，産緫研の宮下由香里博や地下水が混ざることで水質が変化し，酸化された士，山形大学の大友幸子博士，石橋矩久氏，鈴木祐ものと推察される．一方，泉玉露では炭鉱の坑道内

恵氏には野外調査でご協力いただいた．金沢大学のに湧出した温泉水が地上まで通じる立坑から噴出し奥野正幸博士には X 線粉末回折分析をご指導いただ

たため，常磐湯本温泉の水質に近く，還元的な状態いた．また，匿名の査読者の方々には適切なご意見にある．内郷高坂町の温泉水には SO4 が 10meq/L
2-を頂き，原稿を改善できた．これらの方々に感謝申以上含まれるが，泉玉露に比べて酸化的環境にある

し上げる．

ため，還元性細菌が繁殖せず，イオウや石こうが形成されなかったものと推察される．このように両地

文区に形成されたバイオマットの違いは，温泉水の湧献

出過程で生じた水質や酸化還元環境の変化による微生物の棲み分けによりもたらされたものといえる．

A b d e l o u a s , A . 2006 . U r a n i u m m i l l t a i l i n g s :放射能と微生物との相互作用については，多く

Geochemistry, minerarogy, and Environmentalの研究や報告がある（Abdelouas, 2006; Cuif andImpact. ELEMENTS. 2 : 335-341.

Sorauf, 2011）．秋田県玉川温泉や鳥取県三朝温泉

Burgess，S.，Li，X. and Holland，J. 2013. Highでは，微生物により放射性物質が濃集されたバイオ

spatial resolution energy dispersive X-ray

マットが形成されている（Tazaki, 2009）．今回のspectrometry in the SEM and the detection oflight elements including lithium．Microscopy

原発事故後の放射能汚染環境下において，微生物やand Analysis，27 : S8-S12．

バイオマットには放射性物質が濃集されている（Liet al., 2004; Tazaki, 2009; 田崎ほか , 2013a, 2013b）． Cuif J.P., Dauphin, Y., and Sorauf, J.E. 2011.
Biominerals and fossils through time. Cambridge
津波被害を受けた水田では，ケイソウを主体とする
白色バイオマットに石こうと放射性物質が濃集されUniversity Press. 490pp.
福島県 . 1994. 土地分類基本調査 , 平 5 万分の 1 国ている（田崎ほか , 2014）．このように微生物は高土調査 .

放射線量の環境下でも繁殖が可能で，放射性元素を福島県 . 1995. 土地分類基本調査 , 川辺・小名浜 5

濃集する働きがある．汚染環境における微生物の応用と利用により環境回復した例も報告されており，
現地の粘土や土着の土壌微生物の挙動を攷慮したバ

万分の 1 国土調査 .
福島民報 . 2011. 10 月 12 日版 . 市民生活に今も影；温泉流出止まず，深刻な地盤沈下 .

イオレメディエーションも有望の方法の一つとなっ後藤良三 . 2011. イオンクロマトグラフと環境測定 .

ている（田崎 , 2010; 田崎ほか , 2013a, 2013b）．

かんぎきょう . 108. 15-16.

バイオマットを形成する微生物は温泉水に含まれ44

Kahokugata Lake Science 17, 2014

堀場製作所 . 2010. エネルギー分散型Ｘ線分析装置

杉戸信彦・石山達也・越後智雄・佐藤比呂志・加藤

EMAX Energy Dispersive X-ray Micro Analysis．

直子・今泉俊文 . 2011. 2011 年 4 月 11 日の福堀場製作所，京都，21pp.

島県浜通りの地震に伴う地表地震断層とその変

石山達也・佐藤比呂志・杉戸信彦・越後智雄・伊藤

位量分布（速報）. 日本地球惑星科学連合 2011

谷生・加藤直子・今泉俊文 . 2011. 2011 年 4 月

年大会 . MISO36-P106.

11 日の福島県浜通りの地震に伴う地表地震断層

小豆川勝見 . 2014. みんなの放射線測定入門 . 岩波書とそのテクトニックな背景 . 日本地球惑星科学店 . 120pp.

連合 2011 年大会 . MISO36-P105.

Tazaki, K. 2009. Observation of microbial mats in

石山揚子 . 2002. 常磐炭田の時代；ヤマに生きた記

radioactive hot springs. The science reports of

憶 . 発行・編集いわき市 . 286pp.

Kanazawa University. 53：25-37.

常磐炭田史研究会 . 2008. 写真が語る常磐炭田の歴

田崎和江 . 2010. バイオミネラリゼーションからみ史 . 平電子印刷所 . 203p.

た微生物の進化と地球環境 . 化石研究会誌 . 42 :気象庁 . 2011. 平成 23（2011）年東北地方太平洋沖

206-215.

地震について（第 15 報）.

田崎和江・竹原照明・石垣靖人・中川秀昭・根本直

国土地理院地理地殼活動研究センター . 2011. いわ樹・横山明彦・木村

元 . 2013a. 放射能汚染環

き市内陸部における 4 月 11 日福島県浜通りの境における生物の元素濃度分布 . 河北潟緫合研

地震に係わる災害現地調査報告 . 13pp.

究 . 16：7-24.
田崎和江・竹原照明・石垣靖人・中川秀昭 . 2013b.

Li, S., Shen, J., and Xu, H. 2004. Mineralogy andgeochemistry: Resources, environment and life.

放射能汚染した水田土壌と生物における Sr，Cs，Geological Publishing House. Beijing, China.

Np，Pu の分布 . 化石研究会会誌 . 46：35-57.
田崎和江・霜島康浩・根本直樹・鈴木克久・竹原照

256p.
佐 藤 一 博・ 田 崎 和 江 . 2004. 中 性 pH に 生 息 す る

明・石垣靖人・中川秀昭 . 2014. 津波被害を受

Leptothrix ochracea の鉄濃集作用 . 環境技術学

けた水田に形成したバイオマットの放射能除染会 . 33：57-65.

能力の可能性（前編）；福島での災害の実態と産業技術緫合研究所地質調査緫合センター . 2013.

地域に根ざした取り組み . 地学教育と科学運動．

2011 年 4 月 11 日福島県浜通りの地震（M7.0）に伴う温泉の変化 . センターホームページ

72：59-71．
東京新聞 . 2011. 2011 年 11 月 22 日版 . 湯ノ岳は活
断層 .

https://unit.aist.go.jp/igg/cruﬂuid-rg/iwaki/onsen.
html

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河北潟総合研究 17‚ 201446