ジュラ紀付加体における流域圏の自然環境
メタデータ

言語: Japanese
出版者:
公開日: 2022-12-15
キーワード (Ja):
キーワード (En):作成者: 苗村, 晶彦, 齋藤, 圭, 猪股, 弥生, 奥田, 知明, 山本,博文, Akihiko Naemura, Akihiko Naemura, Kei Saitoh,Kei Saitoh, Yayoi Inomata, Yayoi Inomata, Tomoaki
Okuda, Tomoaki Okuda, Yamamoto, Hirofumi
メールアドレス:
所属:URLhttp://hdl.handle.net/10098/00029304

福井大学地域環境研究教育センター研究紀要「日本海地域の自然と環境」
No. 29， 59 - 65， 2022

ジュラ紀付加体における流域圏の自然環境
Natural environment of watershed areas in the Jurassic accretionary complex（戸板女子短期大学（京都大学大学院苗村晶彦*1

齋藤圭*2猪股弥生*3

奥田知明*4

山本博文*5

総合教養センター）

理学研究科附属地球熱学研究施設）（金沢大学

環日本海域環境研究センター）（慶應義塾大学（福井大学学術研究院

教育・人文社会系部門理工学部）

教員養成領域）

1. はじめに流域圏において水の収支や流動の過程では，個別に閉鎖されたものではなく，連続した水の存在空間を通じて，移動，循環を永続的に繰り返している．しかしながら大気環境や水環境の研究において，それぞれの分野で研究が深められているが，これらを結びつける視点が極めて稀であり「山・川・海」を通じて広域に渡る環境把握の重要性が求められている．
昨今，アジア大陸からのわが国への越境汚染の報告が散見される．2019 年 5 月 23 日には島根県および鳥取県において，1974 年の観測以来初めてとなる光化学オキシダント注意報が発令された 1),2)．
20 世紀時には 1 度も発令されたことがなかったが，前兆は平成時代の後半からは見られ，例えば
Miyazako et al.（2015）では，鳥取と同じ山陰の島根県内の斐伊川流域で中国からの越境窒素汚染があることを報告している 3)．光化学オキシダント注意報の主因である O3 と窒素汚染の主因の NO3- は，NOx からの二次物質として連動することが報告されている 4)．先述の通り近年においても中国からの（キーワード：ジュラ紀付加体，流域圏，O3，NO3-，ブナ林）
＊1

＊2

＊3

＊4

＊5

Akihiko Naemura(Department of General Studies and Liberal Arts, Toita Women’s College)
Kei Saitoh(Beppu Geothermal Research Laboratory, Institute for Geothermal Sciences, Graduate School of Science, Kyoto University)
Yayoi Inomata(Institute of Nature and Environmental Technology, Kanazawa University)
Tomoaki Okuda(Faculty of Science and Technology, Keio University)
Hirofumi Yamamoto(Division of Teacher Education, Faculty of Education, Humanities and Social Sciences, University of Fukui)― 59 ―

苗村晶彦・齋藤圭・猪股弥生・奥田知明・山本博文

越境汚染の報告が見られ，その越境汚染の影響が光化学オキシダント注意報にも現れた可能性がある．
ところで渓流水においては，「山」と「川」を結びつける貴重な情報が内包されている．また渓流
水中の NO3- 濃度は平水時において時間代表性があるとされ 5),6)，渓流水中の Cl- 濃度についてはその変動が小さく特に時間代表性があることが報告されている 7),8)．「川」と「海」を結びつける河口域についてはさまざまな要因の影響で水質の濃度が変動するが，ある日時のデータを採取し，一例を考察することには意義がある．また，福井県をはじめ，日本には広くジュラ紀付加体が分布しており，付加体が広く分布する流域における水質を調べることは，現在の環境変動と同時に人間活動の有史以前から永続的に地質からの影響も考えていく参考資料となろう．
本研究では越境汚染の影響を受ける福井県耳川の源流域から上流を経て下流までの流域圏において，その源流に影響を与える耳川流域圏近郊の若狭町三方の O3 を解析した．それを踏まえて，「山」に負荷する乾性沈着といった大気環境の実態の状況を解析し，「川」においては耳川の源流，上流および下流における水質，また「海」においてはどのような物質が流出されるのか調査を行い，流域圏として耳川流域圏およびその周辺の環境について考察した．

2. 研究方法
研究対象地域は福井県の耳川流域圏およびその周辺である．耳川は福井県，滋賀県の県境に位置する三国山（標高 876 m）の西斜面を源流域とし，美浜町を北に流下する，幹川流路線延長 17.3 km ，流域面積83.3 km2 の中小河川である．流域形状係数（流域面積を流路延長の 2 乗で除した値）9)は，日本一広い関東平野の利根川において0.162 と さ れ， 福 井 県 の 面 積 の 約 70 % を占める嶺北地域を流れる九頭竜川は 0.218で，福井県の面積の約 2.0 % にあたる耳川は 0.278 である．また，耳川は河口でも河川の流れが速く汽水域がみられない．耳川
流域は，地質区分では美濃－丹波帯に属し，
図-1 耳川源流（2021年8月25日）上流部にはジュラ紀付加体が，また中流部左岸側の雲谷山（標高 786 m）周辺には後期白亜紀の花崗岩が広く分布している．
O3 濃度の解析の対象地は，福井県若狭町の三方（北緯 35.5481 度，東経 135.9089 度，標高 10 m）とした．
1
また， 年という単位は太陽を中心として地球が公転する周期だが，濃度の季節変動も太陽を中心として考えることがよりよく解析しやすいと考えられ 10),11)，O3 濃度の変動解析は太陽黄経 15 度毎による太陽暦の二十四節気別で行った．解析した時期は，2015 年 3 月 21 日（春分点）から 2018 年 3 月20 日までの 3 年間とした．解析に使用したデータは各自治体が設置している大気常時監視測定局の 1
時間値の測定結果 2) とし，欠損値は除外して解析を行い，Ox のほとんどは O3 であるので O3 と表記した．また，現在においても光化学オキシダント注意報は首都圏（1 都 7 県）を中心に発令され 12)，
今なお相対的に光化学オキシダント注意報が頻発する首都圏と比較するため，首都圏の中心地である東京タワー（標高 25 m，高度 25 m）との同時期の解析結果との比較を行った．
河川については耳川の流域圏で源流（図 -1，
北緯 35.5379 度，
東経 136.0169 度，標高 429 m），上流（松屋 1 号橋，北緯 35.5321 度，135.9807 度，標高 151 m）および河口付近（美浜大橋，北緯 35.6053 度，
東経 135.9423 度，標高 10 m）で採取した．いずれの調査地において 2021 年 8 月 25 日 13 時 40 分か― 60 ―

ジュラ紀付加体における流域圏の自然環境

ら 2 時間以内に採取した．採取した試料については，ADVANTEC 社のメンブランフィルター（ポアサイズ 0.45 µm）で濾過した後，溶存成分については Dionex 社のイオンクロマトグラフィー（ICS2100/1100）13) を用いて測定した．また，EC（電気伝導度）は HORIBA 社の LAQUAtwin を用いて測定した。尚，硬度については，
硬度 ＝ Ca2+ 濃度 ×2.5 ＋ Mg2+ 濃度 ×4.1

(1)として算出した 14)．
河川流域面積，土地利用面積，耳川源流集水域内の植生区分およびその面積については，国土交通省より公開されている国土数値情報の流域メッシュ，土地利用細分メッシュデータ，環境省自然環境局生物多様性センターより公開されている植生調査（1/25,000 縮尺）データを基に GIS ソフトウェア（Esri 社製 ArcGIS Pro version: 3.0.1）を用いてそれぞれ解析を行った．

3. 結果および考察
3.1.

耳川流域圏近郊の三方における O3 濃度三方における O3 濃度については，3 年間の 1 時間値の全平均値は 35.6 ppb だった．対照として，首都圏の中心地である東京タワー（標高 25 m，高度 25 m）の全平均値は 27.5 ppb となり，三方が東京タワーよりも 1.3 倍となった．三方における 1 時間値の最高値としては，105 ppb（2017 年 6 月 20日 16 時）となった．また，2 番目に高かったのは 104 ppb（2017 年 5 月 30 日 14 時）となっている．
参考として東京タワーで 1 時間値の最高値として 143 ppb（2017 年 8 月 9 日 13 時）だった 2)．また
Ox の環境基準は 1 時間値が 60 ppb 以下であるが，調査した期間において三方の 1 時間値は環境基準を越えているケースが多々ある．また，そ表-1 三方における二十四節気別のO3濃度の最高値は光化学スモッグ注意報レベル近（2015年3月21日～2018年3月20日）
くにまで達していることになる．
三方における二十四節気の調査期間と，二十四節気別の O3 濃度を表 -1 に示し，三方および東京タワーにおける二十四節気別の季節変動（3 年間の平均）を図 -2 に示した．
三方においては，最高値は小満の 51.6 ppb，最低値は小暑の 25.7 ppb となっている。O3濃度は春季に高くなり，特に立夏前後の時季に高くなった．これは，東京タワーにおいても同様の結果であった。小満を過ぎると濃度低下が見られ，夏から秋にかけては横ばいの傾向があり，冬至から微増していく傾向にあった．一方，東京タワーについては小雪で三方の半分ほどになった．O3 は総じて成層圏等からの沈降と，対流圏における光化学反応で生成される 15)．東京タワー
は近くの汚染地域で生成したもので，三方はアジア大陸の汚染地域で生成したものが長距離輸送されてきた可能性が考えられる．

― 61 ―

苗村晶彦・齋藤圭・猪股弥生・奥田

知明・山本博文3.2. 耳川における源流，上流および河口付近の水質デー
タ

耳川における源流，松屋 1 号
橋 お よ び 美 浜 大 橋（ 図 -3） における電気伝導度および陰イオン濃度の結果を表 -2 に，陽イ オ ン，Na+/Cl- 比 お よ び Ca2+/
Mg2+ 比を表 -3 に示した。また，耳川の流域圏の土地利用図（図-4）に示した。
源 流 の EC は 57 µS/cm で，四 万 十 川 源 流 の 29 µS/cm16) に較 べ て 2 倍 ほ ど だ っ た． 河 口
図-2 三方および東京タワーにおける二十四節気別のO3濃度付近の美浜大橋において 78 µS/（2015年3月21日～2018年3月20日）
cm で あ り こ れ は 大 山 滝 の 77µS/cm2) とほぼ同一で，耳川流域圏では森林域
表-2 耳川における電気伝導度（EC）および陰イから水質が清浄なまま保持された河川水が河口オン濃度付近まで流れる良好な河川と判断できる．
Cl- 濃度は，大山山麓の内陸側の 159 µM2) と較べて若干低い程度だった．河口域では流域の排水等で劇的に増える場合も散見されるが耳川流域は Cl- 濃度も微増程度で「海」に流出されると考えられた．
注目すべきは耳川源流の NO3- 濃度で 34.6 µM
で あ っ た． こ れ は 四 万 十 帯 に お け る 渓 流 水
中 で 4.27 µM17) や， ブ ナ が優占する第四紀の大山滝の表-3 耳川における陽イオン，Na+/Cl-比およびCa2+/Mg2+比2)7.25 µM と 比 較 し て か な り
高 か っ た． こ れ に つ い て は
3.3. 節で後述する．また，上流や河口付近でもこの濃度前後で推移した．
Na+ 濃 度 は 大 山 滝 と 比 較
すると若干低い値であった．
Na+/Cl- 比は，上流も河口もほぼ同じ程度で，これは日本の平均河川水質 18) の値（1.78）と比較すると若干低かった．K+ 濃度については低く，大山滝の半分ほどだった．Ca2+/Mg2+ 比は，日本の平均河川
18)の値（2.81）と比べると源流では低く，上流および河口付近では Ca2+ 濃度が上昇したため，日本の平均値と較べると高かった．
耳川の源流，上流および河口付近の硬度を計算す
るとそれぞれ 17.9 mg/L，20.4 mg/L および 23.7 mg/L となった．急流な耳川では，河口付近において塩図-3 美浜大橋から河口側へ望む（2021年8月25日）― 62 ―

ジュラ紀付加体における流域圏の自然環境

水遡上の可能性は低く，美浜大橋の値も海水が入らない河川水質としての代表値であると考えられる．河川の化学成分の供給源を整理すると，①降水，②大気中からの降下物，③岩石・土壌などの地質的要因，④鉱泉・温泉，⑤人間活動による排出物，が挙げられ
る 19)．耳川流域の土地利用面積中に占める森林面積の割合は 71.8％となっている．日本における森林面積割合は66％であり，この割合からすると耳川流域は日本における典型的な土地利用と考えられる．流域全体の森林の影響も反映してか，源流から河口付近までCa2+ 以外は微増もしくは低下する傾向に留まった．

3.3. 「山・川・海」の流域圏として「山」に負荷する O3 濃度は相対的には高かったが，福井県において光化学オキシダント注意報が発令されたのは2000 年 以 降 で は 2002 年 と 2019 年 の2 回のみである．光化学オキシダント注意報が 2019 年に初めて発令された
鳥取県において，その県内の大山滝にお い て，NO3- 濃 度 が 7.52 µM と 非 常に低濃度であった．その一因として大山滝の集水域では，ブナ林が 5.14 km2で 72.8 % と占められ，そのブナの生態系の豊さによって，NO3- 濃度が低濃度となったと推測される 2)．そこで，今回地質がジュラ紀付加体として森林
ではブナが優占する耳川源流で調査を行ったところ NO3- 濃度が 34.6 µM となり相対的に高濃度となった．耳川源流の集水域における植生区分を図 -5に示した．源流の集水域 2.19 km2 中，ブナ－チシマザサ群団およびブナ－ミズナラ群落と 94.1 % をブナ林が優占する．もし，生態系豊かなブナ林が植物の制限要因である N（窒素）を栄養塩として NO3- を吸収しアウトプットとして NO3- が流出しないならば，この渓流水中の NO3- 濃度は，ジュラ紀

図-4 耳川流域圏における土地利用図
背景は電子国土基本図（国土地理院発行）を使用

図-5 耳川源流における植生区分
背景は電子国土基本図（国土地理院発行）を使用― 63 ―

苗村晶彦・齋藤圭・猪股弥生・奥田知明・山本博文

付加体の地質由来の影響で高くなったといえる．苗村（未発表）では NO3- 濃度が非常に低い湿性沈着および乾性沈着の裏付けのある奥秩父で，渓流水中の NO3- 濃度で高濃度が検出されている．奥秩
父は日本列島の地質区分では秩父帯でジュラ紀付加体であり，恒常的に NO3- が流出している可能性が推測される．
ブナ林は，その生態系の豊かさから昆虫の宝庫であるが，昆虫が多いということは野鳥や小型の肉食哺乳動物も多いことを意味する 20)．大山滝の例 2) では，ブナ林が約 7 割と大半を占め，その地質は第四紀のチバニアン期（0.774 ～ 0.129 Ma）が中心であり，安山岩溶岩である．その集水域ではブナを中心とした森林の役割が大きいことが推察されたが，今回の調査でブナが優占するジュラ紀付加体において，源流の NO3- 濃度がかなり高かった．更に源流における NO3- 濃度が，河口付近までその濃度がほとんど維持されたまま流出される流域圏であった．福井県の地質ではジュラ紀付加体が大半であるが，それを土台として森林が成り立ち，耳川流域では安定した水の供給を行うブナ林による水源涵養機能，土砂の流出や崩壊を防止している可能性がある．

4. おわりに本研究においては「山・川・海」を流域圏と捉え，耳川流域圏においてその指標として NOx からの二次物質を軸に論じた．大気環境および地質環境等の指標となる耳川源流における渓流水中のNO3- 濃度が相対的に高かった．近々の渓流水質調査で同じ夏季の間に調査した第四紀のブナ林でNO3- 濃度が 7.52 µM で，ジュラ紀付加体のブナ林で 34.6 µM であった．アジア大陸の中国の経済活動によって，越境汚染の影響も受けるが，少なくとも 2020 年は新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響で，大陸からの越境汚染の影響も小さいこと 21) が推測されている．今後は今回 O3 濃度を調査した期間後の 2020 年からの解析を行い，また常に環境変動する水質の調査を継続していくことが重要である．
例えば今回の研究対象地域である福井県の中生代ジュラ紀付加体分布域においては，おそらく地質による影響で，渓流水中に NO3- 濃度が恒常的に流出している可能性が推測された．今後は，同じ福井県の中で，地質による違いを渓流水質から探求し，ジュラ紀付加体の地質や，ブナ林のような保水力を伴った「山・川・海」の広域で流域圏ごとの治山および治水を考えていくデータを積み重ねていくことが肝要である．

謝辞

本研究は 2021 年度金沢大学環日本海域環境研究センター全国共同利用研究（研究課題採択番号21061）の支援により実施されました．記して感謝致します．

引用文献

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