新型採水装置を用いた雨天時道路排水の連続観測と重金属類の流出評価
廃棄物・有害物管理工学研究室 高橋 梢
指導教員 小松俊哉 姫野修司
および装置設置前に同排水管から手動にて一定

１. はじめに時間の間隔でのファーストフラッシュを含む初近年自動車由来の粉塵などの不特定な発生源期降雨のみの採水(N=2)も実施した。
後者の測定に由来するノンポイント汚染の環境への負荷が，は 2 回実施した。
両日ともに手動で採水を行い，相対的に増大していることが指摘されている。

一度に 500mL もしくは 1L 採水を行った。

しかし，実態の把握がなされておらず対策され２．３ 重金属類の測定方法ていないのが現状である。本研究では，測定に必要な最小限の量を確保することが可能な採水

重金属類濃度は，装置によって分割され，タ装置を用いた採水を行い，雨天時道路排水中にンクに回収された水サンプルとシート状に捕集含まれる重金属類を長期的に測定し，様々な降された懸濁物に分類し測定を行った．水サンプ

雨パターンにおける流出特性を明らかにするこルは，1µm のガラス繊維ろ紙を用いてろ過したとを目的とする。

ろ液(以下，溶存態)とろ過していないものを測定した．溶存態からろ過していないものを差し

２. 採水および測定方法

引き，水サンプルの微細物質(>1µm)を評価する。
２．１ 道路排水の採水装置による採水

水サンプルはともに前処理として下水試験方法

一降雨の道路排水全量を採水することは不可に基づき硝酸分解を行い，ICP にて測定を行っ能なので，一定分割を行い，降雨終了まで必要た。また，懸濁物は，環境庁告示 19 号法(含有量のみを採水することが可能な採水装置を橋梁量試験)に従い前処理を行い，水サンプル同様に下の排水管に直接接続・設置後し，実雨天時道ICP にて測定を行った。得られた値(mg/kg)に採路排水の採水を行うこととした。

取量(g)を乗じ，採水量(L)(分割数を乗じたもの=総量)で除した結果(mg/L)と水サンプルの和採水装置を設置した排水管が受け持つ排水面積は 30m であり，流出率は 90%とした。降雨量(溶存態+微細物質+懸濁物)が道路排水中のトーは，雨量計により測定を行った。

タル重金属類濃度となる。

２．２ 降雨の状況および降雨の採水

３. 結果と考察

2

採水は 2006 年 9 月〜12 月に実施した。採水３．１ 重金属類濃度の経時変化

期間中の全降水量は 912.5mm であり，そのうち採水を行ったのは約 50%の 423.5mm であった

採水装置を用いて降雨終了まで採水を行った(N=25，降雨回数では全体の約 70%)。採水を行測定濃度結果(以下，RUN2)を表-1 に示す。溶存った 25 回の一降雨の降雨量，先行無降雨時間お態濃度およびトータル濃度を示した。ファース

よび降雨継続時間の範囲は，それぞれ 1〜トフラッシュを含めた初期降雨のみの測定濃度63.5mm(平均：17.3mm，中間：9.5mm)，4〜159

結果(以下，RUN1)を図-1 に示す。白抜きは溶存時間(平均：44.9 時間，中間：38 時間)，0.5〜態濃度，黒塗りはトータル濃度を示している。

168 時間(平均：23.9 時間，中間：16 時間)であトータル濃度は降雨継続にともなって濃度がった。また，現場付近にて実降雨の採水(N=13)減少していくために RUN2 よりも RUN1 の方が，1

降雨初期段階では高濃度を示している。
しかし，程度一定濃度を示しているため，RUN2 の平均値

降雨開始から 30 分程度経過すると RUN2 での平と近い値を示していることが確認できた。
また，均値もしくは範囲内へ近づいていく傾向が確認

RUN1 および RUN2 において Zn 濃度は環境基準された。
その後は RUN1 と同等のレベルである程(0.03mg/L)を大きく上回り排出されていること度一定濃度を示すことが確認された。降雨初期が確認できた。

段階では懸濁態を多く含んでおり，また，その表-1 道路排水の重金属類濃度 (mg/L)

懸濁態に重金属類が多く含んでいるために高濃Cd
0.00073±0.00033
0.00040〜0.00120.00050±0.00042<0.00002〜0.0012平均度を示すが，懸濁態の流出がある程度終了する

トータル
範囲と溶存態濃度へと近づき一定濃度を保ち流出し平均
溶存態
範囲続けることが考えられる。一方，溶存態濃度はCr
0.0035±0.00250.0012〜0.0088
0.0028±0.00190.00088〜0.0060Pb
0.0061±0.0027
0.0023〜0.0140.0017±0.0021<0.00002〜0.0062Ni
0.011±0.0150.0034〜0.0570.006±0.00430.0025〜0.024Zn
0.080±0.041
0.027
〜0.17
0.049
±0.0250.017〜0.10Cu0.011±0.0061
0.0037〜0.0240.007±0.0038
0.0023〜0.017

RUN1 においても降雨経過時間に関係なくある
RUN1-1 溶存態(a) Cr

0.020.05

トータル0.00420

50

溶存態

100150濃度 [mg/L]

濃度[mg/L]

00.5

トータル

0.03

0.30.020.20.010.100.01

トータル

0.4

050

100150溶存態

0.008
0.0060.0021

RUN1-2 溶存態(c) Zn(b) Ni0.040.01

RUN1-2 トータル濃度[mg/L]

RUN1-1 トータル00.08 050

溶存態1001501001500.040.0040.002

000050100
経過時間 [min]150050100015050

経過時間 [min]経過時間 [min]図-1 Cr，Ni，Zu の濃度変化
３．２ 重金属類の存在形態

懸濁態

微粒子

溶存態

100%

RUN2 での重金属類濃度の懸濁態，微粒子およ80%
含有割合 (%)

び溶存態に含有されている平均割合を図-2 に示す。
全降雨での測定結果濃 Ni は溶存態に存在している割合が最も高く 75%であった。 Cd，Cr，
Zn および Cu も溶存態への含有割合は高く，そ60%

40%

20%

れぞれ 60，69，54，65%であった。Pb は，微粒0%子への割合の方が高く，50%を越えていた。どのCd元素においても懸濁態への存在割合は少なく，

CrPb

Ni

ZnCu

図-2 重金属類の存在形態の割合最も多い Cd および Pb でも 25%程度であった。

３．３ 懸濁態含有量と土壌中の重金属類濃度

降雨初期段階では懸濁態を多く含んでいるが、降雨継続に伴い希釈されるためと考えられるの懸濁態への各元素の含有量の平均値を表-2で，懸濁態への割合は少ないと考えられた。に示す。比較として一般的な土壌として非汚染土壌(水田土壌，畑土壌および森林土壌の表層土

2および下層土)1)の平均値を示す。

これらの元素は，初期降雨段階に道路交通など

Cd は，一般的な土壌と路面からの懸濁態ではの人為由来が流出し，のちに希釈されることが差異は見られなかった。そのため，道路交通由考えられる。一方で，Cd および Ni など降雨へ来の汚染の影響は小さく，路面に堆積した土壌の含有割合が高い元素は希釈効果が得られにくおよびタイヤに付着し運ばれてきた土壌が懸濁い元素と考えられる。

態として主に排出されていると考えられる。一表-3 降雨の重金属類濃度 (mg/L)

方，その他の元素は一般土壌と比較すると高い平均値を示した。特に Zn については，10 倍以上高範囲い値を示したため，自動車交通等による汚染のCd
0.00073±0.00057
0.00028〜0.0025

Cr
0.0027±0.0029<0.00005〜0.0093

Pb0.0050±0.0074<0.0002〜0.030

Ni0.0087±0.0098
0.0013〜0.032Zn
0.054±0.0790.0014
〜0.27

Cu
0.010
±0.011<0.001〜0.037

３．４ 流出負荷

影響が顕著であると考えられ，路面に堆積した土壌が排ガス等により汚染されている可能性がトータル重金属類流出負荷と降雨情報との相2)示唆された。Zn は，タイヤの加硫促進剤 に用関係数を表-4 に示す。*マークがついているもいられており，また，タイヤの含有量試験を行のは，両側検定において有意であったものであった結果他の元素は検出されなかったにもかかる(p<0.05 の場合)。全ての元素間で強い相関がわらず，Zn は 12mg/g と高濃度に含まれていた見られた。降雨量とは，Cd，Pb，Cu，Fe および3)との報告もある 。そのため他の元素と比較すMn が有意な相関を示した。先行無降雨時間とは，るとタイヤからの影響を受けやすく，寄与が高全て正の相関関係が見られたが，p<0.05 においいと考えられる。したがって，タイヤと路面とて有意な関係は見られなかった。また，降雨継の摩擦により生じたタイヤカス等の影響が考え続時間とは全ての元素において相関は全く見らられる。

れなかった。
表-4 重金属元素と降雨情報との相関マトリクス （N=25）

表-2 懸濁態への重金属類含有量 (mg/kg)
含有量
本研究
表層土1)
下層土1)

平均minmax

Cd
0.101
0.004
0.415
0.176
0.1

Cr
2.327
0.073
5.417
0.16
0.15

Pb8.2640.22
27.525
1.921.5Ni
1.311
0.048
5.692
0.34
0.27

Zn
72.80
1.7
244.226
5.91
2.75

Cu
10.30
0.35
31.274
1.65
1.12

降雨量
CdCr
Pb
Ni
Zn
Cu

0.40*
0.38
0.46*
0.37
0.35
0.41*

先行無降雨 降雨継続
時間
時間
0.27
-0.02
0.41
-0.06
0.28
0.00
0.24
-0.01
0.38
-0.06
0.29
-0.07

CdCr

Zn

Cu

1.00
0.83*
0.68*
0.76*
0.92*
0.94*

Pb

Ni

1.00
0.81* 1.00
0.89* 0.74* 1.00
0.94* 0.83* 0.86* 1.00
0.87* 0.76* 0.80* 0.92*

1.00

３．４ 降雨との比較
道路排水における汚濁負荷の流出特性を把握
降雨に含まれる重金属類濃度を表-3 に示す。

するために重要な汚濁負荷原単位を(1)式に示

道路排水との比較から Cd および Ni はほぼ降雨す既存の式 3)を用い算出を行った。

由来であることが確認された。Cr，Pb および Cu

汚濁負荷原単位も比較的降雨への含有割合は高いものの自動車

年間降雨回数
調査回数

交通や路面による影響もあることが確認された。

kg km 2 year
道路流出負荷量 ( g )10 3
道路面積 km 2…(1)Zn は，降雨に含まれるものよりも道路排水への年間降雨回数は，気象庁 4)の過去４年間のデ含有割合が高いことが確認された。そのため，ータより算出した。降雨を観測した日のうち，大気中の粉塵等よりも自動車交通，路面そのも降雨とは傾向が異なることが予想され，調査をのによるもの，タイヤなど路面での影響を受け行った長岡市で特徴的な降雪時，すなわち，1やすい元素であると考えられる。一方で，他の〜3 および 12 月の積雪を観測している期間とし元素と比較すると降雨への含有割合が低いためた。過去 4 年間の平均は 83 回，降雨量にしてに，降雨による希釈効果があると考えられる。

870mm である。すなわち，降雪時以外の和の平3均である 127 回(降雨量にして 1,616mm)とした。

素もトータルの汚濁負荷量は降雨量と比較的正表-5 に本研究の結果より算出された汚濁負の相関が見られた。そのため，降雨終了まで採荷原単位を示す。また，他の文献値も比較のた

水を行わなければ正確な汚濁負荷評価はできな5)め示した。新矢ら は，大阪の高速道路から初いことが考えられた。

期降雨(2 時間)を 6 回にわたって採水したもの

2) Cd，Cr，Ni，Zn および Cu は溶存態へ，Pb，から算出された値である。

Fe および Mn は微粒子への含有割合が高い。ど

新矢らの値と比較すると，Cd が 2 倍，Ni は 3の元素も懸濁態への含有割合は低く，先行無降倍，本研究での値の方が大きいことがわかった。

雨時間の影響による路面への堆積物の影響が出

新矢らは，初期降雨を対象としており，降雨終にくかった。また，降雨量が増加すると堆積物了まで調査していない。初期降雨では，懸濁態は希釈され流出するために影響は少なかった。の流出があり，濃度・負荷ともに上昇する傾向

3) Cd，Ni は，降雨への含有割合が高く，降雨が見られる。しかし，溶存態は降雨時間に伴っ継続時間に関係なくある程度一定濃度で流出して濃度減少する懸濁態とは異なり，時間に関係続けた。一方，Zn は，道路排水への含有割合がなくある程度一定濃度で流出し続ける。これら

高く示された。
懸濁物へは Zn が多く含まれていの元素は溶存態に多く含有しているため，降雨たことからも，大気中の粉塵等よりも道路交通，初期段階のみを対象として調査し，汚濁負荷原

タイヤなど路面での影響を受けやすいと考えら単位を算出した際には値が小さくなることが考れた。

えられる。また，これらの元素は，降雨への含参考文献
1) 浅見輝男(2001) データで示す-日本土壌の有害金属汚染，アグネス技術センター
2) 尾崎宏和ら (2005) 上高地周辺の観光道路における土壌および道路わき粉塵の重金属濃度の長期変動，環境化学，
Vol.15，No.2，pp.287-298
3) 和田安彦 (1990) ノンポイント汚染源のモデル解析，技報堂出版
4) 気象庁：http://www.jma.go.jp/jma/index.html
5) 新矢将尚ら (2002) 高速道路排水における汚濁負荷の流出特性，用水と廃水，Vol.44，No.3，pp.207-213

有割合が高いために，希釈されることなく，降雨終了まで流出されていたため，本研究では値が大きくなったものと考えられる。一方，Zn は，新矢らの方が 3.5 倍高い値を示していた。本研
究での採水場所は一般道路であり，高速道路と比較すると交通量は非常に少ない。そのため，自動車交通由来が汚染源と考えられる Zn は値が低くなったものと考えられる。
表-5 算出された汚濁負荷原単位 (kg/km2/year)
CdCrPbNiZnCu

本研究1.05

8.66

10.9

16.0

16220.2新矢ら 5)

0.5

5.4

24.5

4.4

450

45.1

４. ま と め1) 初期降雨段階では，懸濁態を多く含み，高濃度で流出するが，30 分程度経過すると溶存態濃度が多くを占め，降雨終了まで一定濃度で流出を続ける。溶存態は降雨継続時間に関係なくある程度一定濃度で流出し続ける。また，どの元4