第 24 回 ニッセイ財団 助成研究ワークショップ「大阪平野の水資源を考える－大阪周辺の水環境とその有効利用－」

主催：財団法人 日本生命財団
共催：大阪市立大学複合先端研究機構
後援：環境省・国土交通省・大阪府環境農林水産総合研究所
１．日 時：２０１０年１月９日（土）１３：００～１７：３０
２．場 所：大阪産業創造館 4 階イベントホール
３．プログラム
13:00～13:15 開会あいさつ

ニッセイ財団 理事長 石橋

三洋

大阪市立大学複合先端研究機構 ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄﾘｰﾀﾞｰ 橋本

秀樹

13:15～13:25 趣旨説明

大阪市立大学大学院

教授 益田

晴恵

13:25～14:25 報告１ －大阪平野の地下水環境－「大阪平野の帯水槽と流動性」

大阪市立大学大学院「水質から推定した大阪平野の地下水流動系」

大阪市立大学大学院

教授

益田 晴恵

「地盤災害とその予防」

大阪市立大学大学院

准教授

大島 昭彦

「汚染とその除去」

大阪市立大学大学院

教授

貫上 佳則

「生物汚染の現状」

大阪市立大学大学院

教授

西川 偵一

「ビオトープとその利用」

大阪市立自然史博物館 学芸員

中条 武司「冷却装置としての地下水」

大阪市立大学大学院

14:25～14:35

休准教授 三田村 宗樹

憩

14:35～15:35 報告２ －地下水利用と環境教育－

15:35～16:00

休

准教授 鍋島美奈子

憩

16:00～17:30 総合討論 －地下水利用の理念－「環境保全と政策」

大阪市立大学
コメント

教授

畑

明郎

岡山大学

教授

西垣

総合地球環境学研究所

教授

谷口 真人

和歌山大学

理事

平田 健正

近畿大学

准教授

中口

誠

譲

大阪府担当者
守口市立下島小学校教員
17:30 閉会の挨拶

大阪市立大学副学長

唐沢力

ニッセイ財団助成ワークショップ
報告１ −大阪平野の地下水環境−「大阪平野の帯水槽と流動性」
大阪市立大学大学院 准教授

三田村 宗樹 ………

１

益田 晴恵 …………

７

大島 昭彦 …………

１２

貫上 佳則 …………

１７

中条 武司 …………

２１

鍋島 美奈子 ………

２５

畑

２８

「水質から推定した大阪平野の地下水流動系」
大阪市立大学大学院 教授「地盤災害とその対策」
大阪市立大学大学院 准教授

報告２ −地下水利用と環境教育−「汚染とその除去」
大阪市立大学大学院 教授「ビオトープとその利用」
大阪市立自然史博物館 学芸員「冷却装置としての地下水」
大阪市立大学大学院 講師

総合討論 −地下水利用の理念−「環境保全と政策」
大阪市立大学 特任教授

明郎 …………

大阪平野の帯水層と流動性

三田村 宗樹（大阪市立大学 大学院理学研究科）
1. はじめに大阪平野は，第四紀堆積盆地であり，その地下には 1500m をこえる厚い未固結の第四紀層が存在する．平野地下にあるこれらの地層は帯水層として機能し，これまで多様な地下水利用がなされてきた．また，その一方で，過剰な地下水揚水は地盤沈下をはじめとする地下水障害をまねいてきた．大規模地盤災害となった地盤沈下の対策として，地下水揚水規制が実施され，その効果から，地盤沈下は沈静化したが，近年では，地下水の回復とともに地震時地盤液状化の脆弱度の増加や地下水汚染などの地下環境問題といった新たな地下水に関わる問題が指摘されている．ここでは，平野地下の帯水層としての第四紀層の特性について概説する．

2. 第四紀層の層序と地質構造
大阪平野地下の第四紀層は，全体の厚さ 1500m 以上で，その下半部（都島累層）は，主に河川成の砂礫層から構成され，平野地下では約 1000m 前後の厚さがある．砂礫層の間にはシルト・粘土層が挟まれるが，側方への地層の連続が悪い．上半部（田中累層と沖積層 (難波累層)）は，内湾環境の堆積物(主に粘土層)と河川・湖沼成堆積物（主に砂礫層）が交互に積み重なった地層構成で 500m 以上の厚さをもつ．海成粘土層は側方によく連続し，広く平野地下に分布する．都島累
層は丘陵部に露出する大阪層群の Ma-1 層より下位の地層に，田中累層は大阪層群の Ma-1 層以上の地層と段丘構成層に相当する．
第四紀層の地質構造は全体として大阪堆積盆地の中央（大阪湾中央部）へ傾いており，より下位の層準は盆地の縁辺に直接露出する．しかし，大阪平野中央部には平野北部から南北に伸びる
上町断層によって基盤岩上面では 1000m におよぶ鉛直変位が生じているため，単純な盆地構造とはなっていない．相対的に沈降している上町断層より西側域は比較的平坦で大阪湾の東部に向けて徐々に深度を増す構造となっている．一方，上町断層より東側については，千里丘陵北西部で最も高く，東大阪地域の生駒西麓付近が最も低くなるような傾動した構造を呈している．上町断層の垂直変位は北部で明瞭であるが，南部では分岐断層をともない，その変位は分散していく傾向にある．南部の泉北丘陵付近は全般的に北あるいは西に緩やかに傾き，丘陵内にいくつかの断層・撓曲が認められるものの，上町断層・生駒断層などに比べて変位の規模は小さい．

3. 地下水揚水と帯水層
古来より大阪の南部地域は泉州と呼ばれ，湧水に富んだ地域であった．その多くは，沿岸域に発達する小規模な扇状地の扇端部での湧水で特徴づけられるが，それらの湧水箇所を囲ってため池を構築して灌漑用として活用してきた．現在ではその多くが周辺市街地化の中で姿を消している．大阪平野の西大阪地域は，沿岸に面した低平地であるため，浅い掘りぬき井戸を掘削しても，塩水化しておりあまり飲用に適さず，枚方などから飲用の水を購入していたようである．一方，上町台地周辺は，良質の地下水が得られ，天王寺七名水と呼ばれる湧水・井戸が各所にあった．
しかし，近年ではそのほとんどが枯渇している．これらの浅層の地下水は，沖積層上部の砂層や，段丘相当層の砂礫層に伏存する．多くが不圧地下水であり，大量揚水は難しく，水質面でも汚染問題や塩水化の影響が存在する．
昭和初期から深井戸掘削による地下水の工業用水・ビル用水(主に空調用)としての需要が増加してきた．1960 年代後半の地下水揚水規制が行われるまでに，その用水対象となった深度は数 10m
から 300m 程度までである．この深度に分布する第四紀層の対象層準としては，田中累層の上半部であり，西大阪・東大阪の低地部では Ma6 層以上～沖積層下の天満層相当層までにあたる．この層準は，主に厚い海成粘土層と砂礫層の互層であり，砂礫層に伏存・流動する地下水を大量に利用してきた．しかし，間に挟まれる海成粘土層は軟弱であり，粘土層の間隙水の絞りだしによって圧密沈下が生じ，顕著な地盤沈下に至った．その対策のため地下水揚水規制が行われたが，現在，高性能小型井戸ポンプや水質浄化システムの発達によって，規制範囲内の条件で安価な大量揚水が可能となり，上記の深度での井戸掘削とそれを水源とする専用水道が普及し，公営水道事業を圧迫しつつあり，地盤沈下の再発などが危惧されてもいる．
地盤沈下対策によって平野域の深度 500～600m 以浅は揚水規制が行われているが，それより深い層準については，揚水規制の対象外となる．従来は，この深度より深い帯水層での地下水は活用されてこなかったが，近年，この深度の帯水層を対象として地温上昇による増温効果を利用した温泉水としての揚水が行われている．対象となる帯水層は都島累層であり，上位の地層に比べて固結度が高い礫・砂・泥の互層である．大阪府では既設温泉井戸との隔離を 800m 以上，ストレーナ総延長 150m 以内などの井戸設置条件を申請者にもとめて掘削許可審査を行っている．大阪平野の中央部(大阪市域)では，このような既設温泉井は飽和状態に近く，この層準から多くの揚水が行われている．温泉水としての持続的な活用のためには，揚水現況や帯水層の詳しい特性を充分に把握する必要がある．

4. 帯水層の区分と特性
上記のように，地下水利用の経緯から帯水層を３つに区分できる．深部地下水の温泉水利用の盛んな深度 500～600m 以深の深部帯水層，かつての工業用水・ビル用水として揚水対象層であった深度数 10m～300m の中部帯水層，不圧地下水や被圧第一帯水層としての深度 50m 以浅の天満層相当層および沖積層上部砂層からなる浅部帯水層に３区分し，その特性を概説する．
1) 深部帯水層の特性
大阪平野には現在．多くの温泉井が存在する．大阪市域とその周辺が最も密度が高い．主に上町台地西側の北区，西区，中央区，浪速区などの市街地を中心に分布している．最も揚水量が多い大阪市における温泉水の揚水は 1980 年代後半から始まり，1990 年代後半まで緩やかに増加する．
1999 年には約 9000L/min(日量 6480m3，日量は 1 日 12 時間揚水として計算，以下同様)が揚水されているが，2000 年代から揚水量は急速に増加し 2005 年には 13000 L/min (日量 9360m3)が揚水されていると推測される．温泉井掘削時に実施されるボーリングの岩相記載と電気検層のデータを基に作成した柱状図と，既存の層序ボーリングである OD ボーリングなどを参考にして都島累層の帯水層区分を行った．その結果，この層準の中部に粗粒相が認められ，下位より L,M,U の帯水層帯に３区分できる．
帯水層帯 L の岩相は，北部では砂層主体で部分的に砂礫層を挟む，大阪市域では細粒な砂主体の砂・粘土互層，南部では粘土層主体になる．全体的に北部から南部に向かって細粒化する傾向が見られる．透水係数はオーダーとして北部で 10-7～10-8m/sec．大阪市周辺では 10-6m/sec．南部では 10-7m/sec である．
帯水層帯 M の岩相は北部では砂礫層主体，大阪市周辺では砂礫・粘土互層主体，南部では礫層をほとんど挟まなくなり細粒な砂・粘土層主体になる．全体的に北部から南部に向かって細粒化する傾向が見られる．
透水係数は大阪市周辺では 10-6m/sec オーダー，大阪市東北部では部分的に 10-5m/sec オーダーと部
分的に高い値を示している．北部のデータがないが，北部は砂礫層主体の岩相から考えて透水係数は高いと考えられる．南部では 10-6m/sec オーダーだが，大阪市周辺に比べ全体的に低い値をとる．北部から南部に向かって透水係数が低くなる傾向にある．
帯水層帯 U の岩相は北部の千里・茨木市地域では粗粒な砂層主体，大阪市周辺地域では細粒な砂層と粘土層の互層主体，大阪市東北部では基盤岩の隆起の影響を受けて部分的に砂層主体，南部の堺市周辺ではシルト・粘土主体になる．全体的に北部から南部に向かって細粒化する傾向が見られる．透水係数は北部，南部のデータがないが，北部は粗粒な砂層主体の岩相から大阪市周辺に比べ高く，南部はシルト・粘土層主体の岩相から大阪市周辺に比べ低いと考えられる．大阪
市周辺における透水係数は 10-7～10-8m/sec である．

2) 中部帯水層の特性
３次元地質構造モデルを用いて地表面からの深度 100m 及び 200m の地層分布を検討した．主に千里・枚方・泉南-泉北の丘陵部はこれらの層準では，Ma3 層より下位の層準で，おもに Ma-1 より

下位の都島累層に相当する陸成砂礫層から構成される帯水層からの取水であることがわかる．一方，大阪平野を中心とする低地部は，深度 100m 層準では Ma12～Ma9 層準の帯水層から取水が行われ，泉州沿岸地域は主に Ma9 から Ma6 層準が取水対象の帯水層となっている．深度 200m では大阪平野の低地部で Ma9～Ma6 層準，泉州沿岸部で Ma6～Ma3 層準が対象層準となっている．
中部帯水層に関わる資料としては，水基本調査（地下水調査）GIS データ「近畿」が活用できる．これは，国土交通省水資源局国土調査課が全国の井戸を対象に，井戸施設規模、地下水位等のデータ及び地盤地質情報を水基本調査（地下水調査）として収集したものである．井戸深度として，100-200m 深が大半を占めていて，用途によって大きな傾向は見られない．これらの井戸情報の年度は 1950 年～1980 年の 30 年間の情報であり，そのうち 1960～1970 年の 10 年間の情報が約7 割を占める．
揚水量，自然水位，揚水時水位から比湧出量を算出し，中部帯水層の透水性について検討した．
北部と南部を比較すると北部で相対的に比湧出量が大きく淀川右岸地区（高槻から摂津にかけての淀川沿い地域）で帯状に比湧出量が大きな地域がある．また，猪名川・武庫川沿いの盆地北縁部も小規模ではあるが大きな比湧出量を示している．大阪北部地域では千里丘陵地域が比較的比
湧出量が小さい．一方，大阪南部地域は沿岸部で比較的比湧出量が大きく，丘陵から山麓部へと比湧出量が小さくなる傾向が認められる．
大阪層群が主に分布する丘陵部では，台地・低地部に比べて比湧出量が小さく，特に都島累層（砂礫層と側方連続の悪い泥層）
は，上位の地層に比べて透水性がそれほどよくない傾向にある．
これに対して高槻～摂津にかけての淀川右岸地域は比湧出量が大きく 1000m2/日を上回る．これは，盆地内に流入する最も大きな水系である淀川がこの地域から流入するため，他の地域に比べて比較的粗粒な堆積物から構成され，透水性が大きくなっているものとみられる．従来河内低地に流入していた大和川は淀川に比べて粗粒な土砂の供給が少ないとみられ，比湧出量は周辺部とさほど大きくない．

3) 浅部帯水層の特性
沖積層下位の天満層相当層が被圧第一帯水層として，かつて最も揚水が盛んに行われた帯水層として位置付けられる．従来，低位段丘相当層とされてきたが，淀川沿いに分布する砂礫層は一部 14C 年代値などから沖積層最下部とみられる．この沖積層最下部に相当する礫層は，旧淀川河谷に沿って谷を埋めるように分布し，その透水性は，100m/sec 前後と高い透水性を示している．この砂礫層に沿って塩水化が顕著に生じてもいる．
平野部では，沖積層上部砂層が不圧帯水層として位置付けられる．この帯水層は，地震時液状化強度の脆弱性に観点から，適正な地下水位低下が望まれるが，透水性などの水理情報は乏しい．
砂層の粒度特性からみると，西大阪地域では，淀川流路にそって比較的粗粒堆積物があり，透水性は高く，平野南部に向かって透水性が低くなる傾向が認められる．また，防潮堤の鋼矢板や地下鉄の地中連続壁などの構造物で側方への流動が遮断されており，大阪市市街地から沿岸部にかけて，500ha 程度以下のブロックに区分される．
地震防災での不圧帯水層の水位低下を検討する際には，このような人工的な流動阻害を考慮して，各ブロックごとの評価を行う必要がある．

水質から推定した大阪平野の地下水流動系

大阪市立大学大学院理学研究科 益田 晴恵

大阪平野は 1500m の厚さを持つ我が国有数の堆積盆であり地下水の帯水層である。第二次世界大戦直後から高度成長期にかけての地下水の無秩序な利用は，他地域と同様に地盤沈下や塩水化な
どの地下水障害をもたらした。地下水の適正利用や塩水化などの対策の一環として，1980 年代までは，大阪平野の地下水に関する研究報告は数多くある。しかし，大阪市全域とその周辺での地下水の利用規制が始まって以降，井戸が大幅に減少したことや井戸の利用状況が公にならなくな
ったことなどから，地下水水質に関する研究はほとんど行われなくなった。一方で，近年，都市域での遊興施設や健康福祉施設などでの温泉利用のために，揚水規制のない深層地下水の利用が進み，また，専用水道としての数百 m までの深度の地下水の利用も増加していた。しかし，それらの地下水の利用実態は明らかでなく，将来的に持続可能な水資源として利用できるのかどうか不安が生じつつあった。また，利用を誤れば，地盤沈下などの災害が再燃する可能性さえ危惧される。このような状況のもとで，大阪平野の地下水の現在の状況を理解し，どのように地下水利用を進めるべきであるのかを検討すべき時期にあると判断された。これが，本研究を始めたもっ
とも強い動機付けである。ここでは，過去と現在の地下水の変化をもっともわかりやすい形で示すことのできる地下水水質について述べる。その結果に基づいて，大阪平野の地下水の特徴と流動の様子を考察する。
大阪平野中央部の帯水層は，利用のされ方で 3 つに分類できる。すなわち，1）不圧帯水層，2）
もっとも浅い被圧帯水層から 300m 程度までの地下水，3）それ以深の地下水である。大阪平野では沖積層が発達していないために，不圧地下水は平野中央部を除けば限定的にしか存在しない。
郊外では庭の散水や雑用水などに用いるために 1）の不圧地下水を利用する井戸を所有する家庭が多く見られる地域もあるが，大阪市内などでは，まれに寺社で御手水などに用いられていることを除けば，ほとんど用いられていない。2）の被圧地下水は，大阪平野中央部では天満礫層を帯水層とする地下水からおおむね，Ma9 までの砂礫層に腑存する地下水である。大阪平野中央部では，概ね 500m までの大阪層群上部層（海成と淡水成の地層の互層）からの過剰揚水により，地盤沈下が進行した歴史があり，この層準からの採水が現実的には行われないような法規制が行われていた。しかし，掘削技術とポンプ性能の向上により，100〜200m の帯水層の地下水は専用水道として盛んに利用されている。また， 高槻市や交野市など 300m 程度までの深度の井戸を上水道の自己水源として確保している自治体もある。大阪平野の 500m より深い地下水は，大阪層群下部層（淡水成層）と，その下位の基盤岩から採取している。その主要な用途は遊興施設や福祉施設などの温泉水である。大阪平野周辺の丘陵地帯では，平野の深部にある帯水層の深度は浅くなる。
また，周辺の山間部では，温泉水に用いる地下水は，岩盤のれっかからも採取されている。ここでは，以上の 3 区分の地下水について，それぞれの水質の特徴を記述する。

１）

はじめに交野市とその周辺部では，敷地内に掘り抜き井戸を所有している民家が多くある。
多くの場合，水位は 2〜3m である。同一時期に採水した地下水の酸素・水素同位体比の変動幅が大きく，近隣の井戸の水質の変動が大きい。これらのことは，地下水がその場の降水により涵養されており水平方向の流動がほとんどないことと周辺の土地利用の影響が
直接地下水に反映されていることを示している。地下水には，環境基準値以下（10mg/L）
ではあるが，硝酸態チッ素が含まれるものが多い。この硝酸は有機肥料を主たる原因物質としている。このことは，水は酸化的環境を保っていることを示しており，不圧地下水の水平方向への移動量は大きいとは言えないが，鉛直方向には流動していることを示している。
大阪市内とその周辺部には，不圧地下水を採取している井戸はあまりないので，データは限定的である。上町台地は大阪市内では標高の高い部分であり，公園などの緑地帯が多く，大阪平野における地下水の涵養源である。上町台地には沖積層が分布しておらず，厳密な意味での不圧地下水は存在しない。ここで最上位にある湧水や 20m 程度までの深さの井戸では，主成分組成は炭酸水素カルシウム型のものが多く，比較的流動性のよい水質組成である。一方，大阪市内の低地部で採取した 10m より浅い地下水は，交野市の不圧地下
水とは異なり，還元的環境下にある。不圧地下水は水へ方向の流動があまりない，言わば「溜まり水」である。低地部で地下水が使われていないことが, このような還元的地下水
形成の最も大きい原因であろう。
２）

大阪平野中央部における最上部の被圧帯水層である天満層は概ね地下50mまでに存在する。
大阪市内で上町台地より西側の低地に分布するこの帯水層の地下水には海水の混入が見られるものが多い。海水混入は概ね 100m 以浅の地下水に見られ，同じ地点に掘削された深度の異なる井戸では，深い帯水層の地下水の塩濃度が浅いものより高い。西側低地の大部分は海抜０m 地帯であり，少なくとも淀川大堰までは満潮時に海水が遡上する。大阪平野では沖積層があまり発達していない場合もあり，最上位の被圧帯水層である天満層の海
水混入はこのような海水が涵養源となっているのかもしれない。天満層より深く 100m までの帯水層は，大阪湾沿岸部を除けば，海水と直接接してはいない。したがって，内陸部まで塩水化が見られることは，過剰揚水の影響を示唆している可能性がある。今後の監視が必要であろう。上町台地東側の低地（河内平野）の地下水は，停滞的水質を反映して，重曹（炭酸水素ナトリウム）型の水質を持つ。地下水の流れが全くないか，非常にゆっく
り動いていることを示している。

３）

大阪府下には，現在 140 カ所程度の施設で地下水が温泉として用いられている。大阪平野
中央部では 600m より深い部分の地下水がその対象である。大阪府下の温泉水の水質は大
まかに次の 3 種類に分けられる。すなわち，主として山間部に分布する炭酸水素ナトリウ
ム−カルシウム型の食塩泉で遊離二酸化炭素を含むことがあるもの，大阪層群下部層に帯水する希薄な重曹（炭酸水素ナトリウム）型の水質を持つ単純温泉（水温が 25℃以上のもの），大阪平野の堆積物の最下部に当たる大阪層群最下部層と基盤岩に掘削された井戸か

ら採取される強食塩泉である。後者の 2 種では，水温が 50℃に達するものもある。重い酸
素同位体比を濃縮する傾向がある点で，２つの食塩泉は似ている。また，大阪平野の深部から得られる食塩泉はヘリウム同位体比が高いことから，地下深部に由来する物質を含んでいると推定される。しかし，単純温泉としたものは，基本的には地温勾配により水温を獲得した普通の地下水である。これらの地下水は，ヘリウム同位体比からは，大阪平野周辺の丘陵地や上町台地を涵養源としている。

交野市で上水道源として利用されている地下水は，深度 170〜300m 程度の帯水層から採取されている。地下水の酸素・水素同位体比から，これらの地下水は生駒山地の山麓部に降った雨であり，山地と平野を分ける交野断層を通って涵養されていると推定される。ヘリウム同位体比からは，河内平野の地下水は上町台地と生駒山地から供給されていると推定される。
これらのことは，数百 m より深い大阪平野の地下水は，山麓や台地の降水が断層を通路としてもたらされているものが主体であることを示唆している。
大阪府が管理している 1989 年以降に排出が禁止された VOC 検出井戸の分布の経年変化から，汚染の残存状況に基づいた地下水流動の様子を知ることができる。これによると，現在の大阪平野の概ね 300m より浅い帯水層で，高濃度の汚染地帯が池田市から兵庫県との府県境付近にかけての地域，高槻市と枚方市周辺，八尾市・柏原市，泉南地域に見られる。これらの地域では，テトラクロロエチレンやトリクロロエチレンの濃度が低下しても，それらの分解生成物であるシス 1,2
ジクロロエチレンが高濃度に残存していることから，汚染物質が滞留していることが明らかである。八尾市・柏原市は旧大和川が大阪府内に流入して北へ流れを変える場所にあり，かつての河内湾の湾奥部に当たる。また，高槻市・枚方市周辺は淀川流域で帯水層が盆地状に凹んだ構造をしている。どちらも，帯水層が停滞しやすい構造をしていることが，汚染物質が残存し続ける理由であろう。池田市周辺や泉南は地下構造が明確でないが，同様な帯水層構造があるのかもしれない。一方，北摂丘陵，泉北丘陵，上町台地では，高濃度の汚染が解消されていることが確認できる地域がある。北摂丘陵と泉北丘陵では，帯水層が西側（大阪湾の方向）に向かって傾斜しており，地下水流動によって，汚染物質が流出したか，希釈された効果が現れたと考えられる。上町台地とそれより西側の低地部では，海水の流入により，同様な効果が現れたと考えられる。ここで見られた汚染物質の残存状況から，地下水流動を促進させることが地下水の汚染を解消させる手段となり得ることを示している。水質監視しながら，地下水の適切な利用を図ることが地下
水環境浄化のためには有効である。
府域全体では，まだ際立った地下水資源の不足という事態にはいたっていない。しかし，大阪
市内の上町台地より西側の低地部では，1989 年以降の海水侵入が認められることから，淡水の供給量が不足しているか，過剰に地下水を利用している懸念がある。この点に関しては，監視を続ける必要がある。

地盤災害とその対策
大阪市立大学大学院工学研究科 大島昭彦
１．まえがき昭和 20〜30 年代にかけて大阪地域の平野部では，主として臨海域の工場と市街地ビルからの地
下水の過剰揚水によって大きな地盤沈下が生じ，地盤災害として社会問題となった。その後，地下水揚水規制（工業用水法，ビル用水法）が実施され，地下水位の回復に伴って地盤沈下は収束した。しかし，現在では浅層帯水層の地下水位が過大に回復しているため，浮力増加によって既存の地中構造物の安定性を損ない，盤膨れや漏水によって地下掘削工事の施工を著しく困難にしている。さらに，地震時の砂地盤の液状化発生危険度の増加，地盤汚染物質拡散による地下水汚染，地盤隆起などの問題も新たに引き起こしている。
この浅層帯水層の地下水位高位化による諸問題を解決するためには，地下水位を制御して適正なレベルに再低下させる方策が必要と考えている。また，このために汲み上げた地下水は，散水によるヒートアイランド対策，ヒートポンプによる熱利用，災害時の緊急水源などに有効に利用することが可能となる。しかし，無計画に水位を下げると再び地盤沈下が生じるため，地下水位の適正なレベルは，水位再低下による沈下量が最小限に留まることが前提となる。
そこで本研究では，大阪地域の浅層帯水層として沖積砂層（自由地下水）と第１洪積砂礫層（被圧地下水）を対象とし，まず，地盤沈下をもたらす沖積粘土（Ma13）層と洪積粘土（Ma12）層の圧密特性を求め，それを基に浅層帯水層の水位再低下によって生じる粘土層の沈下量を計算し，その結果から最小限の沈下量に留まる揚水可能量を予測した。次に，大阪地域の沖積砂層の土質特性を求め，それを基に地震時における沖積砂層の液状化危険度を現況の地下水位の場合と水位低下を与えた場合で予測し，地盤災害である液状化の対策として，地下水位低下の有効性を調べた。
２．浅層帯水層の揚水可能量
大阪地域の粘土層を連続サンプリングして土質性状を詳細に調べた地点を核にして，「関西圏地盤情報
データベース」（以下，DB）を用いて，沈下量を検討する地区を面的に拡げた。
図-1 に DB によって求めた沖積粘土（Ma13）層の層厚分布 1)と選定した 77 地区を，図-2 に DB によって求めた洪積粘土（Ma12）層の層厚分布 1)と選定した 47 地区を示す。これらは連続サンプリング地点（図中の●）を核にして，DB から土質特性が似かよる 5〜20 地点のボーリングデータを集約して選定している。Ma13，Ma12 層のそれぞれの地区
摂津 鳥飼中鳥飼下の土質特性の詳細は，文献 1)を参照さ
Ma13層が出現しない地域
寝屋川西
南摂津
れたい。
寝屋川
東三国
寝屋川南
水位低下は，Ma13 層に対して，沖積
東淀川
西三国
門真東
砂層のみ，第１洪積砂礫層のみ，両層同
守口
加島
新大阪
三箇
金楽寺町
十三
桑才 門真
深野北
時の３ケースを行った。ただし，第１洪
武庫川
塚本
尼崎
門真南
関目
中津
新田
佃
中浜町
大東
姫島
積砂礫層の水位低下は，その直下の Ma12
今津
大浜町
福島 梅田
中島
網島 蒲生 鶴見
大野
末広･扇町
吉野
新庄 水走
層も沈下させるので，考慮した。沈下量
鴫野
東海岸町
川俣
中浜
島屋
京町堀
中道 深江橋 長田 菱江の算定は，連続サンプリング地点がある
九条
酉島
北堀江
吉田
弁天町
御厨
桜島
地区では実測圧縮曲線を，DB による選
市岡 芦原町
東花園
今里
泉尾
上町台地
池島
築港
定地区では文献 2)に示した方法による
長瀬
西大阪地域
津守
推定圧縮曲線を用いて行った。ただし，
鶴町 南恩加島
東大阪地域
平野
同地区における両者の沈下量はほぼ一
平林北
連続サンプリング地点
平林南
致することを確認している 2) 。

図-1 沖積粘土（Ma13）層の層厚分布と選定地区

本研究では，最小限の許容沈下量を 5〜10cm と考えている（構造物の重要度にMa12層が出現しない地域
依存する）。そこで，沈下量 5，10cm に
寝屋川南
東塚口
基づく沖積砂層単独，第１洪積砂礫層単
門真東
門真北
上甲子園
独，両層同時の場合の揚水可能量を求め
加島
門真
金楽寺町
門真南
た。
その結果をそれぞれ図-3～5 に示す。
武庫川
尼崎
塚本
安田 新田 大東佃 姫島
梅田
図-3 の沖積砂層単独の揚水可能量は，
福島
中島
鴻池 新庄
末広･扇町
吉野
淀屋橋
Ma13 層のみの沈下量に基づいている。
東海岸町
京町堀
島屋
長田
西大阪地域の臨海部と東大阪地域の東
九条
酉島
北堀江
御厨
桜島 弁天町
南部で小さい。これは，この地域の Ma13
市岡
泉尾 芦原町築港
層は過圧密性が低く，圧縮性が高く，
上町台地
八尾北
西大阪地域
1)
長瀬
津守
層厚が厚いためである 。この地域を除
鶴町 南恩加島
東大阪地域
けば，揚水可能量は 2～4m 程度である。
平林北
連続サンプリング地点
平林南 平林東
図-4 の第１洪積砂礫層単独の揚水可
能量は，Ma13 層と Ma12 層の沈下量の合
図-2 洪積粘土（Ma12）層の層厚分布と選定地区計に基づいている（図中の赤丸，青丸地区はそれぞれ Ma13，Ma12 層のみによる）。Ma13 層は下方ほど過圧密1)性が高いため ，その沈下量は図-3 の沖積砂層の場合よりも小さいが，それに Ma12 層の沈下量が加わるため，揚水可能量の分布傾向は沖積砂層の場合とあまり変わらない。やはり西大阪地域の臨海部と東大阪地域の東南部で小さい。この地域を除けば，揚水可能量は 2～5m 程度である。
2.0 3.0
2.9
3.0
1.7

Ma13層が出現しない地域

4.3
5.3

3.6

5.3
3.1
3.1
2.7

4.6

2.2

西大阪地域

1.9 3.5 5.8

7.5

1.3

3.8

Ma13層が出現しない地域

8.8

2.4
3.0

4.7
1.1 1.64.6
1.6
5.4 3.1 0.9
2.8

2.9
3.9
1.9 2.2
3.3 2.3 2.3
2.4 2.3 3.3 1.7 1.5
2.1
2.0 1.5
2.5
0.8 3.9
2.4
1.8
2.1
1.8 1.3 1.71.0 1.6
1.7
2.4
1.1
2.4
1.3
2.0
1.4
1.3
2.8
1.3
4.5
2.8
1.9
1.3
3.6
上町台地
5.2

青字は2m 未満

3.4 5.1
5.0
5.3
3.5

5.2 東大阪地域(1) 沈下量 5cm

7.1

5.6

8.8
4.9
5.4
4.2

4.9
5.0

13.5

18.1
6.5
2.2 3.56.2
3.5
9.3 4.7 1.8
3.2

4.3
4.6
5.9
3.7 4.1
5.8 3.7 3.7
4.1
4.5 4.4 6.5 3.2 3.2
3.4 2.7
4.5
1.5 6.6
4.3
3.2
4.3
3.1 2.9 2.92.0 3.1
3.2
4.7
2.0
3.9
2.4
4.1
2.7
2.4
4.4
2.6
7.5
2.8
6.5
2.5
6.7
上町台地
9.1

9.2

7.5

西大阪地域
赤字は3m 未満

4.1 6.3 9.1
2.6

6.4

図-3 沖積砂層単独の揚水可能量(m)の分布

8.5 東大阪地域(2) 沈下量 10cm

2.7 4.5
3.1
3.6
2.4

Ma13層が出現しない地域

4.2
5.7
1.9
2.4

3.3

2.1

2.2

5.7
3.4
3.5
3.0

7.7
7.4

2.9

4.1
1.8 1.87.2
1.8
1.7
4.4
3.0 1.6 2.7 1.0
2.7 1.7
4.4

3.5

2.9
3.8 2.1 4.6
1.8 1.3
9.1
2.8
3.3
4.5 1.0 4.3
2.2
3.2
2.2 1.7 2.71.1 1.8
2.0
2.4
1.2
2.3
1.8
1.5 1.2
1.2
2.5
1.6
4.9
2.3
1.8
1.2
上町台地
2.8 8.5 3.5
3.3 2.8

1.6 2.0
1.8 2.5

西大阪地域
青字は2m 未満

1.8 2.3 3.3
1.2

2.6

6.2 東大阪地域
赤丸はMa13のみ
青丸はMa12のみ

6.7 (1) 沈下量 5cm

5.8 9.6
5.7
7.5
5.1

Ma13層が出現しない地域

9.3
12.1
4.1
5.0

6.7

4.3

5.6 5.5

3.4 4.0
3.2 5.3

4.2

13.0
6.7
7.6
6.1
7.4

13.8

15.3
7.8
3.2 4.09.3
3.8
3.6
7.7
6.5 3.4 4.7 2.0
4.9 3.6

6.3

8.9

7.8

6.6 4.4 8.3
3.8 2.6
19.4
6.1
5.6
9.6 2.0 6.8
4.7
6.2
4.6 3.0 5.42.4 3.8
3.8
5.1
2.2
4.8
3.6
3.0 2.4
2.4
5.2
3.4
8.3
4.3
3.5
2.6
上町台地
6.1 18.7 7.4
西大阪地域 3.7 4.9 6.1
10.5 東大阪地域
赤字は3m 未満

2.7

5.6

赤丸はMa13のみ

16.0 (2) 沈下量 10cm 青丸はMa12のみ

図-4 第１洪積砂礫層単独の揚水可能量(m)の分布
1.1 1.9
1.5
1.6
1.0

Ma13層が出現しない地域

4.2
5.7
1.4
1.6

1.8

2.7
1.6
1.6
1.4

1.4

1.0

西大阪地域

0.9 1.3 2.2

3.6
4.0

1.3

2.6
0.7 0.83.1
0.8
1.3
2.1
1.4 1.6 1.6 0.4
1.0 0.7
1.9

3.5

1.7
0.8 1.0
1.6 1.2 1.0
1.4 1.1 1.9
1.1
1.0 0.7
9.1
1.3
1.4
4.5 0.4 2.2
0.9 0.7 1.0
1.3
1.0
0.9
1.2
0.5 0.8
0.6
1.2
0.9
0.7 0.6
0.6
1.3
0.7
2.3
1.6
0.9
0.6
上町台地
1.8 8.5 1.7

青字は1m 未満

0.7

1.5

3.0 東大阪地域

6.7 (1) 沈下量 5cm

2.2 3.3
2.7
7.5
2.1

Ma13層が出現しない地域

赤丸はMa13のみ
青丸はMa12のみ

9.3
12.1
2.7

3.1

5.6
3.0
3.4
2.6

7.2

8.1
3.8
1.3 1.84.1
1.8
2.8 2.5 0.9
3.5
2.8 3.4
2.0 1.8

2.7

3.2

7.8

2.2
2.9
1.8 2.1
3.0 3.0 1.7
2.7 2.2 3.6
2.4
1.8 1.3
19.4
2.7
2.5
9.6 0.8 3.5
2.0 1.5 1.9
2.5
1.8
1.7
2.5
1.1 1.7
1.0
2.3
1.9
1.4 1.2
1.2
2.5
1.4
4.2
3.0
1.8
1.3
上町台地
3.9 18.7 3.7

3.4

2.9

西大阪地域
赤字は2m 未満

1.9 2.9 3.9
1.3

3.2

4.8 東大阪地域
赤丸はMa13のみ

16.0 (2) 沈下量 10cm 青丸はMa12のみ

図-5 沖積砂層・第１洪積砂礫層同時の揚水可能量(m)の分布

図-5 の沖積砂層・第１洪積砂礫層同時の揚水可能量も Ma13 層と Ma12 層の沈下量の合計に基づいている。
ただし，このケースの水位低下による Ma13 層の有効応力増加が最も大きくなるため，同じ水位低下量に対する沈下量が大きくなり，揚水可能量は全体に 1〜2m と制限される。
以上から，西大阪地域の臨海部と東大阪地域の東南部を除けば，揚水可能量は沖積砂層単独で 2～4m，第1 洪積砂礫層単独で 2～5m といえる。ただし，両層同時の場合には 1～2m に制限される。
３．水位低下による液状化対策効果
前述したように，沖積砂層の地下水位が高いため，地震時の液状化発生の危険度を高めている。水位低下による沖積砂層の液状化対策効果を調べるために，DB を基に開発された「地盤モデル作成システ
3)を応用)と標準貫入試験の N 値-細粒分含有率 Fc の相関関係を用いて，ム」「電子地盤図作成支援システム」(
250m メッシュ毎に地盤をモデル化した。図-6，7 にそれぞれ沖積砂層の層厚と N 値の平面分布を示す（モデル化手法の詳細と Fc の平面分布は文献 4）を参照されたい）。
5)
液状化予測は道路橋示方書 の方法により，
表-1 PL値と液状化の程度の関係7)
液状化安全率 FL を深さ方向に積分して 250m
PL値
液状化の程度
メッシュ毎の液状化危険度 PL を算出した 6)。
0〜5 液状化はほとんどなし，被害なし
兵庫県南部地震における液状化噴砂分布デ5〜10 液状化は小さい，構造物への影響はほとんどータなどを基に提案された表-1 に示す PL 値
10〜20 ないと液状化程度の関係 7)を液状化危険度の指標
20〜35 液状化は中程度，構造物に影響がでる可能性とした。

35以上 あり層厚(m)15 - 25
12 - 15
10 - 128 - 10
6 - 8
4 - 6
2 - 4
0 - 2

平均 N 値
0 - 5
5 - 10
10 - 15
15 - 20
20 - 25
25 - 40

図-6 沖積砂層の層厚の平面分布
布図-7 沖積砂層の平均 N 値の平面分

PL 値

PL 値

(Type1)35 - 70
20 - 35
10 - 20
5 - 100- 5(Type1)35 - 70
20 - 35
10 - 20
5 - 100- 5(1) 現況の地下水

PL 値

PL 値

(Type1)35 - 70
20 - 35
10 - 20
5 - 100- 5(Type1)35 - 70
20 - 35
10 - 20
5 - 100- 5(2) 1m 低下(3) 2m 低下(4) 3m 低下
図-8 現況の地下水位と水位低下させた場合の PL 値の平面分布（海溝型地震動）
図-8(1)に海溝型地震動における現況の地下水位での PL 値の平面分布を示す。激しい液状化が発生する危険のある地域（図の赤，橙色）は，西宮から西大阪地域に至る臨海の埋立地および住之江区，都島区，平野区，伊丹台地・千里丘陵南縁部，生駒山地西縁部である。これは，これらの地域の沖積砂層の層厚が厚く，N 値が比較的小さいためである。
図-8(2)〜(4)にそれぞれ現況の地下水位より 1〜3m 水位低下させた場合の PL 値の平面分布を示す。これは２.で述べたように揚水可能な範囲内にある。地下水位を下げるにつれて PL 値が下がり，液状化の危険性のある地域は徐々に少なくなっていくことがわかる。特に 3m 低下させた場合には，大阪地域における液状化
危険度は全体的にかなり低くなっている。
以上から，沖積砂層の地下水位低下は液状化対策として非常に有効であるといえる。
参考文献
1）関西圏地盤情報ネットワーク･関西圏地盤研究会：新関西地盤-大阪平野から大阪湾-，2007.
2）大島昭彦・盛岡学・春日井麻里・福本哲也：大阪地域の浅層地下水の水位再低下による地盤沈下量の予測，地下水地盤環境に関するシンポジウム 2008，pp.35-44，2008.
3）三村衛・山本浩司・安田進・藤堂博明：表層地盤の電子地盤図作成について，第 2 回シンポジウム「統合化地下構造データベースの構築」データベースの連携で築く公共の地盤情報予稿集，防災科学技術研究所，pp.31-36，2008.
4）春日井麻里・大島昭彦・濱田晃之・山本浩司：大阪地域の沖積砂層の液状化危険度と地下水位低下による対策効果の予測，
地下水地盤環境に関するシンポジウム 2009，pp.25-34，2009.
5）道路橋示方書・同解説，V 耐震設計編，2002.
6）岩崎敏男・龍岡文夫・常田賢一・安田進：地震時地盤液状化の程度の予測について，土と基礎，Vol.28，No.4，pp.23- 29，1980.
7）大阪府土木部：大阪府土木構造物耐震対策検討委員会報告書，1997.

地下水利用と環境教育～地下水汚染とその除去～
大阪市市立大学

貫上佳則

背景と目的
昭和 40 年代以降の地下水のくみ上げ規制によって現在では地下水位が過度に上昇し，これに伴う地下構造物の浮き上がりや地震時の地盤の液状化など問題が指摘されている。そのため，地下水を適度にくみ上げて有効利用することが求められるが，一部の地下水は重金属や揮発性有機塩素化合物などによって汚染しているため，くみ上げた地下水の処理が必要になる。大阪府の調査によれば，過去 10 年間に 252 カ所で汚染された井戸水が新たに見つかっており，これらの汚染井戸における検出率の高い汚染物質は NO2-および NO3-（32％），ジクロロエチレン（28％），テトラクロロエチ
レン（21％），トリクロロエチレン（20％），鉛（18％），ヒ素（12％）であることがわかる（括弧内の数値は検出率）1)。
これらの地下水汚染に対して，表１のような各種の物理化学的・生物学的対策法が開発されている。この中でも，1980 年代頃にアメリカ環境保護庁（U.S.EPA）で開発された透過反応壁法は，汚染地下水の下流側に汚染物質を分解・吸着する浄化材を地中に埋設して，浄化材を通過する地下水を浄化する工法であり，低コストで半永久的に機能させることができるメリットがある。

汚染物
原理
酸化分解

還元分解
分解
分離
揮散
抽出
吸着
存在形態変化
バイオレメディエーション
注：文献 2)を改変

表１ 地下水汚染物質と物理化学的・生物学的対策手法
第１種特定汚染物質
第２種特定汚染物質
第３種特定汚染物質（VOC）（重金属等）（農薬・ダイオキシン）
酸化剤注入法，揚水・紫
外線分解法，揚水・触媒 湿式酸化法（シアン）湿式酸化法，紫外線分解法
酸化法
鉄粉注入・混合法，揚水・触媒還元法，透過反応壁 湿式還元法（六価クロム） 加熱還元法
法
揚水法，エアスパージン－－
グ法－
揚水法，透過反応壁法
揚水・膜分離法
揚水・揮散法－－揚水・揮散法，エアスパ
電気浸透法
揚水・活性炭吸着法
ージング法
揚水・吸着法
透過反応壁法－
不溶化法，透過反応壁法－
バイオオーグメンテーシ 揚水・鉄バクテリア法（ヒ バイオオーグメンテーシ
ョンなど
素）
ョンなど

また，鉄粉を用いることで揮発性有機塩素化合物（VOC）や重金属なども除去でき，さらに機能を高めた特殊鉄粉も各社から開発されている。
そこで本研究では，重金属と揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水を，環境教育にも使えるように簡易に処理するために，試薬として市販されている鉄粉と土壌とを混合した透水性反応層を用い，バッチ試験とカラム試験によって透水性反応層による浄化効果を調べた。

バッチ実験による鉄粉および土壌による浄化効果の検討
対象試料
本研究では，透水性反応層に用いる代表的な試料である鉄粉と，既往研究から高い浄化能力があると考えられている
関東ローム層の火山灰土壌，さらに関西圏の代表的な土壌として関西圏で採取した真砂土，その他土壌として水田土などを用いて，それぞれの試料における重金属と揮発性有機塩素化合物の浄化効果を調べた。

実験方法
遠沈管（重金属用）およびバイアル（揮発性有機塩素化合物用）に蒸留水を入れ，各重金属および揮発性有機塩素
化合物の濃度が 1mg/L になるように標準溶液を希釈して作成した。水酸化ナトリウムを用いて pH が約 6 になるように調整した後，試料を溶媒量に対して 1%加え，20℃一定で遠沈管およびバイアルを毎分 200 回の頻度で振とうした。一定
時間後に採取した液を検液とし，重金属の Pb，Cd，Fe は ICP 発光分光分析法，As は水素化物発生 ICP 発光分光分析法で測定し，揮発性有機塩素化合物の TCE，PCE，cis-1,2-DCE（以下 c-DCE と略す）はヘッドスペース-GC/MS 法で測定した。

実験結果
Cd

As

赤玉土

Pb

特殊鉄粉

重金属濃度（mg/L）

1.0
0.8
0.6
0.4
0.2

富士砂

腐葉土

真砂土

硅砂

カオリン

ベントナイト

富士砂

腐葉土

真砂土

硅砂

カオリン

ベントナイト

荒木田土

鹿沼土

黒土

Fe3O4

Fe2O3

0価鉄粉

0.0

PCE

TCE

c-DCE

特殊鉄粉

赤玉土

0.8

Fe2O3

1.0

0.6
0.4
0.2

荒木田土

鹿沼土

黒土

Fe3O4

0.0
0価鉄粉

VOC濃度（mg/L）

図１に結果を示す。Pb や Cd は，0 価鉄粉と特殊鉄粉による浄化効果がきわめて高かった。
これは鉄粉粒子表面への吸着に加え，金属鉄の還元反応による析出や，溶出した Fe イオンによる共沈などの効果が働いたためだと考えられる。Asも，0価鉄粉と特殊鉄粉による浄化効
果がきわめて高く，Feの共沈による除去作用が主要因であると考えられる。土壌試料でも，黒土や赤玉土，鹿沼土といった火山灰土壌は浄化効果が高かった。一方，揮発性有機塩素化合物
は重金属と比べると浄化は困難で，浄化効果の高かったのは 0価鉄粉と特殊鉄粉のみだった。

図 1 鉄粉および土壌による汚染物質浄化効果

透水性反応層による重金属・揮発性有機塩素化合物の浄化効果の検討
実験方法
バッチ実験結果から，0価鉄粉や特殊鉄粉といった金属鉄粉を使用することが浄化の面から考えると必須であることが分かった。それら金属鉄粉は浄化効果が高いが，反応が進むと液の pHが上昇する問題があり，特に特殊鉄粉ではそれが顕著にみられた。そこで pH上昇の抑制と浄化力の向上を狙って，鉄粉＋土壌の透水性反応層を作成した。
透水性反応層の作成のために選定した試料は，浄化
表 2 カラム試験条件
効果と使いやすさを考慮して 0 価鉄粉と黒土を選定し揮発性有機塩素化合物 重金属
模擬汚染物質Pb、Cd、As
PCE、TCE、c-DCE
た。また，関西圏の代表土として真砂土も選定し，鉄濃度各1mg/L
各1mg/L
51mm×140mm
30mm×300mm
粉と混合した。さらに，透水性を確保するために硅砂 カラム径
資材充てん高さ 170mm
118mm
を母材として用いた。
流し方
下向き
下向き
12時間
12時間
作成した透水性反応層を表 2 に示したカラムに充填 見かけ滞留時間
流速20mL/h10mL/h
母材
硅砂5号
母材
硅砂5号
し，定量ポンプを用いて pH約 6に調整した模擬汚染水
Run A
母材（硅砂5号）のみ
Run I
母材（硅砂5号）のみ
Run B
黒土 10%Run J
黒土 10%
を下降流で連続通水した。通水速度は，揮発性有機塩
Run
C
真砂土
10%
Run
K
真砂土 10%素化合物の場合は約 10mL/hr で，重金属の場合は約 カラム Run D 0価鉄粉 10%
Run L
0価鉄粉 10%構成
Run E
黒土10%+0価鉄粉10% Run M
黒土10%+0価鉄粉10%
20mL/hrであり，48時間ごとに液を採取して分析した。
Run F
黒土10%+0価鉄粉20% Run N
黒土10%+0価鉄粉20%
Run G
Run H

硅砂のみ
黒土 10%
真砂土 10%0価鉄粉 10%

Run E
Run G

10

1.2

9

1.0

PCE濃度（mg/L）

pH

Run A
Run B
Run C
Run D

真砂土10%+0価鉄粉10%Run O
真砂土10%+0価鉄粉20%Run P

8
7
6
5

黒土 10%＋0価鉄粉 10%
真砂土 10%＋0価鉄粉 10%
原水

0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

0

10
20
経過日数（日）

30

1.2

0

10
20
経過日数（日）

30

0

10
20
経過日数（日）30

1.2
c-DCE濃度（mg/L）

TCE濃度（mg/L）

真砂土10%+0価鉄粉10%
真砂土10%+0価鉄粉20%

1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

0

10
20
経過日数（日）30

図 2 カラム試験における pH と VOC 濃度の経日変化

実験結果

Run I
Run J
Run K
Run L

硅砂のみ
黒土 10%
真砂土 10%0価鉄粉 10%

Run M
Run O

黒土 10%＋0価鉄粉 10%
真砂土 10%＋0価鉄粉 10%
原水

Pb濃度（mg/L）

As濃度（mg/L）

Cd濃度（mg/L）

pH

VOC の実験系（Run A～Run G）の結果を図 2 に101.2示し，重金属の実験系（Run I～Run O）の結果
1.0
9を図 3 に示す。
0.8
8
VOC の実験系では，鉄粉と硅砂のみでは通水
0.6
7
開始直後から鉄が酸化されることでpHが9～10
0.4
6
0.2
程度まで上昇した。これに対して黒土や真沙土
0.0
5を 10％加えた Run E や Run G では，土壌の pH 緩
0
10
20
30
0
10
20
30
衝能が働き，pH の上昇を抑制することができた。
経過日数（日）
経過日数（日）
一方，0 価鉄粉を配合せずに硅砂や土壌のみで1.2
1.2
処理すると，VOC がすぐに破過することがわか
1.0
1.0
0.8
0.8
った。0 価鉄粉を用いると PCE や TCE は非常に0.60.6
低濃度まで浄化することが可能だったが，
c-DCE
0.4
0.4
は除去率が 50～70％であった。
0.2
0.2
重金属の実験系においても，鉄粉と硅砂のみ
0.0
0.0
0
10
20
30
0
10
20
30
の系では通水当初から pH が高くなり，鉄粉が経過日数（日）
経過日数（日）含まれない系では中性を保持した。鉄粉と黒土
図 3 カラム試験における pH と重金属濃度の経日変化
あるいは真砂土を含む系では，
時間とともにpHが高くなった。Run M の pH の上昇する時期がRun Oより遅かったことから，pH緩衝力は黒土＞真砂土と推定された。一方，0価鉄粉を用いたカラムでは全ての期間
で重金属が検出下限値以下まで浄化できた。硅砂のみでは 8日目以降に破過した。黒土や真砂土のみでも Pbや Cdが除去されたが，10 日目以降になると検出され，わずかながら徐々に増加した。As では硅砂と同様に通水後短期間で破過した。

まとめ
適正な水位までくみ上げた地下水を環境教育などで活用することを想定した際に，VOC や重金属などで汚染された
地下水は簡便に除去することが必要になる。その場合，還元力と共沈作用で VOCや重金属を分解・不要化する鉄粉と，ｐH緩衝能を有する土壌とで構成した透水性反応層で処理する際の基本特性について実験によって明らかにした。
【引用文献】
1)大阪府：平成 11年～平成 20年度汚染井戸周辺地区調査，http://www.epcc.pref.osaka.jp/center_etc/water/keikaku/index5.html
2)平田健正ら：土壌・地下水汚染の浄化および修復技術，NTS，2008

水環境としてのビオトープと地下水利用
中条武司（大阪市立自然史博物館 学芸員）

ビオトープとは学校や自然環境教育の現場において、「ビオトープ」という言葉を昨今聞くようになった。
「ビオトープ」とは、本来「特定の生物群集が存在できる条件を整えた地理的な最小単位」を意味す
るが、学校や市民活動の中では「環境復元やミチゲーションで創造された空間や、都市域に創造された生物生息空間を指す」ことが多い（巌佐ほか、2003）。そこでは、失われた身近な自然の復
元、環境教育の場、各地域における絶滅危惧生物の系統維持など、様々な役割を担っている。
ビオトープは、学校現場では多様な自然環境を創出できるという点や、都市平野部では元々の低湿地環境を復元するという意味で、小規模な池や水田を作ることが多く見られる。これらのビ
オトープの生態学的な是非はここでは問わないが、周りに水と親しんで遊ぶ場所がなくなった都市においては、身近な水辺の自然環境を創出するという点では一定意義のあるものであろう。
しかし、小学校などではこれらの池や水田などの水源として、水道水が用いられていることが多くあるようだ。それは校庭の端などにしかビオトープが作れないこともあり、雨水を集める水路などが作りにくいことがある。もちろん都市化した地域では周囲の河川や用水路などから用水することも不可能である。

自然史博物館におけるビオトープ
大阪市東住吉区長居公園にある大阪市立自然史博物館（以下、自然史博物館）でも、ビオトー
プを整備し、普及教育活動を行っている。自然史博物館でのビオトープは、そもそもは使用していない古いプレハブ小屋の取り壊しに際し、隣接する畑地と併せてもっと有効に利用できる方策はないかということからはじまった。自然史博物館でビオトープが作られた 2001 年当時、巷では地域性を無視した人工的な環境のみを配した「良くない」ビオトープが出現しつつあったので、

自然史博物館の考えるビオトープを作り、そのノウハウを学校や地域に提供できればよいのではという目論見もあった。
自然史博物館でのビオトープは、明治時代（概ね 100 年前）の長居周辺の環境を復元することを目標とした。最初は常緑樹林、落葉樹林、草地の手入れを行い、その後、池、田んぼ、畑などの整備を行い、小規模ながらビオトープの基本設計が施された（図 1）。また外来植物の除去や定期的な草刈り、古くからの地元付近で栽培されてきた作物（イネ、サトイモ、ダイコン、ソラマ
メなど）の栽培などを行った。
これらの整備には、自然史博物館友の会会員を中心とした市民が月に 1 回程度集まり、「ビオトープの日」として活動を行っている。自然史博物館の敷地内にあるという利便性や安全・安心感もあり、未就学児から年配の方まで多くの市民がこのビオトープの日には参加している。多いときには狭いビオトープ内に 100 人近くが草刈りの作業をしたり、池の周りで虫取りをしたりしている。2008 年度の「ビオトープの日」には、全 12 回で、のべ 500 人を超える市民がビオトープの活動に参加した。また、栽培した作物は、ビオトープ活動参加者で食べたり、秋祭りや総会などの友の会イベントでの食材として利用された。

ビオトープ内の井戸とその活用
自然史博物館でのビオトープでは、上述のように池、田んぼ、そして作物の栽培と、水を大量に使うエリアが存在する。池には自然史博物館本館に隣接するプレハブ小屋からの雨水が流れ込
むようになっており、通年を通じて水が涸れることはない。しかし、田んぼや畑への給水は、学校ビオトープと同様に定常的に用水をする手段がなかった。池からの用水には、ポンプを使用する煩雑さがあると共に、特に田んぼへの用水を行うと池の水位がすぐに低下し、夏季には池が干上がってしまう可能性があった。そのため、当初は田んぼおよび畑への給水には、水道水を利用することが多かった。これは 100 年前の長居を復元するというビオトープの理念からも、コスト面からも、あまり望ましいものではなかった。

これらの問題点の改善のため、2007 年 12 月ビオトープ内に井戸が掘削された。水量・水質とも、ビオトープで使用するには問題ないものであった。井戸水の揚水には家庭用電動ポンプと手押しポンプの両方を用いることとした。
そして、2008 年の米作りから本格的に井戸水を用いた栽培がはじまった（イネの栽培は 2007
年から）
。ビオトープの田んぼの面積は約 3m×3m と非常に小さいが、成長期のイネの蒸散量は多く、降雨がなければ 2 日に一回は田んぼに水を給水しなければならないため、使用する水量は多くなる。ビオトープの日以外にも、学芸員や友の会世話役などで田んぼの水管理を行った。その結果、2008 年、2009 年と続けて豊作となり、田植えから稲刈りまでの米作りを多くの子どもたちに体験してもらうことができた（図 2）。それに加え、畑で栽培するダイコンやソラマメなどの水や農具の洗浄に使用したり、ビオトープ活動とは関係ないが標本作製で大量に水を使用する際などにもこの井戸水は用いられている。
また、ビオトープ活動および米作りは無農薬で行っていることもあり、田んぼには多くのトンボやバッタ、それを補食するクモやカマキリなど多くの昆虫が訪れる。隣接する池と共に、子どもたちが遊べる都市の中の貴重な水辺環境としての役割も果たしている。
ビオトープの日に来るほとんどの子どもたちには、井戸など見たこともなく、手押しポンプを使い作業後の手を洗ったりするのを楽しんでいたり（図 3）、作物の水やりを行ったりしている。
子どもだけでなく大人たちも、地下の豊富な地下水に驚いている人が多い。

ビオトープ水源としての地下水とその意義先に述べたように、都市のビオトープに創出される池や田んぼなどの湿地環境では、水源の確保が大変難しい。本来のビオトープの意義から考えると、雨水や用水路から引き入れた水を用いるのが望ましいが、現実的には水道水を活用することが多くなる。環境教育という立場から見ても、蛇口をひねれば得られる水道水は都市生活そのものであり、子どもたちに水環境の大切さを理解してもらうことは困難であろう。

一方、地下水をビオトープ活動に利用することにより、「本来その場所にある自然」を創出する
ビオトープが水環境を広く含めた形で実現され、その意義がさらに高まるであろう。井戸掘削は初期投資には多額の費用がかかるが、その後のメンテナンスや維持費用はあまりかからないため、長期的にビオトープを活用していくなら、その意義は大きいと思われる。また生態学的な意義やコスト面だけでなく、地下水利用には水環境を考える上でも大きく役立つと思われる。ビオトー
プ活動に関わった人たちにとっては、私たちの足下にある水資源への理解と、循環する水についての理解が深まるであろう。そして、普段は見ることのできない私たちの足下の自然についての発見・疑問や新しい環境意識の向上につながることが期待される。都市の地下に潜在する水資源の活用、生態学的な意義、そして環境教育の面からも、ビオトープでの地下水利用は大きな可能性を秘めている。

謝辞
大阪市立大学の益田晴恵教授、三田村宗樹准教授をはじめとする大阪市立大学複合先端研究機構諸氏には、本プロジ
ェクトに関わるきっかけを作ってくださった。自然史博物館の松本吏樹郎学芸員、内貴章世学芸員、志賀 隆学芸員にはビオトープ活動の中心を担っていただいた。
また佐久間大輔学芸員にはビオトープの意義などについてご教示いただ
いた。深く感謝いたします。
文献
巌佐 庸・松本忠夫・菊沢喜八郎・日本生態学会（編集），2003，生態学事典．682pp. 共立出版．

冷却装置としての地下水

大阪市立大学大学院工学研究科

図 2：ビオトープで田植えをする子どもたち（撮影：松本吏樹郎学芸員）。

冷却装置としての地下水
大阪市立大学大学院工学研究科
講師 鍋島美奈子

はじめに
本報では、地下水の積極的な熱利用について考える。
地中熱利用
建築分野では、地下水を含めて浅い地盤に賦存する低温の熱エネルギーを地中熱とよび、冬は
温熱、夏は冷熱として暖冷房・給湯に活用している。地中熱利用は濱田ら[1]によると表 1 のように分類される。熱交換器を地中に埋設する方式（表 1 中のⅠ）と、地下水を直接揚水し熱交換後還元する方式（表 1 中のⅡ）があり、それぞれヒートポンプを使う方式と使わない方式がある。
さらに地下水が流動性であるか停滞性であるかにより、利用方法が異なる。表 1 には代表的な方式が示されている。
表 1 建築分野での地中熱利用システムの分類
Ⅰ．地盤熱利用（間接熱交換）方式
a.地盤蓄熱Ⅱ．地下水熱利用方式

b.地盤熱源ヒー
トポンプ

a.帯水層蓄熱b.地下水熱源ヒー
トポンプ■地中熱交換■地中熱交換器を埋設し器を埋設して、て、熱媒を用
熱媒を用い、間い、間接的に接的に地盤と地盤と熱交換
熱交換を行う。
を行う。
■地盤の恒温■停滞性地下性に着目して、
水だけでな
ヒートポンプく、地盤その熱源・熱シンク
ものの膨大なとして利用す
熱容量を利用る方式
して季節間蓄熱を行う■地下水の存在有無に関わらず、不飽和の地盤においても適用が可能■日本の複雑な地盤性状に比較的適したシステ
ム■地下水を直接汲み上げる必要がない■揚水井戸、還水井戸を敷設して、地
下水を直接
的に利用す
る
■停滞性の
地下水を有
する帯水層
を利用して
季節間蓄熱
を行う方式

■揚水井戸、還水井戸を敷設して、地下水を直接的に利用する■流動性地下水を有する帯水層をヒートポンプ熱源・
熱シンクとして利用する■帯水層の存在または形成が前提となるため、立地の制約が多い■間接方式と比較して、システム効率が高い■地下水を直接汲み上げるため、地域によっては諸規制による制約を受ける

（文献[1]を参考に加筆した、概念図出典は文献[2]）

表 1 に示す既存の地中熱利用は、省エネルギーを目的として地下水などの顕熱を利用するものであり、利用後は地下水量に影響を与えないよう環水するのが基本である。
水による冷却一方で、夏の暑さが深刻な都心部では、ミスト散布や道路散水など水の潜熱を利用して都市や建築物を冷却しようという試みがある。ミストの場合、空気中に散布する方法、建物のガラス面や外壁ダブルスキン内部、空調機のダクト内部などに散布する方法がある[3] [4] [5]。これらは実験段階ではあるが、空調にかかる電力消費量の低下が実証されており、コスト面での実現性も高い有望な手法である。ただ、いずれも水道水を用いることを前提にしたものであり、夏場に給水制限がおこなわれるような水資源の乏しい場所では使えない。
地下水利用の可能性
人の口に入る可能性のあるミスト散布の場合、衛生面から水道水が用いられているが、貴重な飲み水を撒くことへの抵抗感も根強い。代替として塩素を注入した地下水の利用を検討してはどうだろうか。
たとえば、武田の試算[3]では、通常の戸建て住宅でおよそ 20％の冷房用エネルギー消費の削減効果があり、特にガラス面への噴霧が効果的であるとしている。ガラスを多用した建築物が増加するなか、冷房負荷を低減するために地下水が代用できれば、省エネルギーだけでなく水道への負荷低減にもなる。また、道路散水の場合は求められる水質は低くなり、大腸菌さえ検出されなければ地下水で十分であろう。実際、下水処理場から高度浄水処理水をタンク車などで需要地に運んで撒いているのが現状で、運搬にかかるエネルギーとコストを勘案すると効率の悪さは否めない。この場合、「地産地消」である地下水の優位性が明らかだ。
問題は地下水の量と質であるが、地下水位の上昇による地震時の液状化対策や構造物の浮き上がり対策が必要な地下水が豊富な場所であれば、地下水の潜熱利用も検討の余地は十分にあるだろう。地下水位の適正なコントロールのもとで、夏季限定の地下水の潜熱利用の道が開かれることを期待している。

参考文献[1] 濱田靖弘ほか：国土数値情報を用いた地下熱特性の分析と地下熱利用形態に関する研究、エネルギー・資源、Vol.23、No.1、2002[2] 日本建築学会編著：シリーズ地球環境建築・専門編 2 資源・エネルギーと建築、p.336、彰国社、2004[3] 武田仁、井上賢治：光触媒外装材散水システムによる戸建住宅の冷房負荷低減効果に関する研究、日本建築学会環境系論文集、No.606、pp37-42、2006[4] 内山聖士、大塚雅之、高橋雄太、植村聡：ミストとダブルスキンによる空調負荷削減技術の実験的研究 ミスト噴霧による省エ
ネルギーの検討、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、pp.129-132、2009[5] 中野一樹ほか：還気ダクト水噴霧加湿システムの開発、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、pp.963-966、2009

大阪平野の地下水環境保全政策

大阪市立大学大学院特任教授 畑 明郎
１．大阪平野の地下水環境

大阪平野は、優良な地下水賦存地帯である。しかし、大阪市内では被圧地下水の汲み上げにより 1935 年から 1942 年頃、臨海部の工業地帯で年間地盤沈下量は、最大 18ｃｍまで及んだ。敗戦
直後の 1945 年頃に地盤沈下は一時停止したが、朝鮮戦争が始まった 1950 年頃から再び地盤沈下が進み、1960 年頃には 20ｃｍ以上の年間沈下量を記録した。地下水位も最大 OP－25～30m まで低下した。
1956 年の「工業用水法」の制定、1959 年の「大阪市地盤沈下防止条例」の制定、1962 年の工業用水法の改正、「建築物用地下水の採取の規制に関する法律」(通称「ビル用水法」)の制定などによる 500m 以浅の被圧地下水の汲み上げ規制等の強化により、1963 年以降、地盤沈下の進行は鈍化し、近年では沈静化の傾向にある。
一方、1980 年代から不圧地下水の水位が 10～30ｍも上昇し、地下水の水圧が高まり、建物や地下構造物などが浮き上がったり、阪神淡路大震災時に見られたように地震発生時に水を含んだ地盤が液状化する危険が高くなっている。土木学会関西支部の「地下水整備調査研究委員会」は、「地下水を汲み上げ雑排水として再利用するなどして、大阪市域の地下水位を３ｍ下げることにより、巨大地震時の液状化被害を小さくする方策」を提言した。
しかし、汲み上げた汚染地下水の処理や、地下水汲み上げによる土壌汚染の拡散防止などが未解決である。つまり、大阪府域の地下水は、工場事業場の土壌汚染の影響などもあって、重金属類や揮発性有機物質(VOC)により広範囲に汚染されている。とくに、シス-1,2-ジクロロエチレンなどの VOC による地下水汚染は、大阪府内全域の 100m 以深の被圧地下水にも及んでおり､深刻である。地下水の有効利用による地下水の入れ替えが必要であり、VOC の浄化はばっき処理法により比較的簡単である。土壌が汚染されれば、汚染土壌に接触した地下水も汚染される。土壌は人為的に動かさなければ移動しないが、汚染地下水は容易に移動し、それに接触した清浄な土壌も汚染するので、汚染地下水処理が必要となる。
最近、高い水道料金を節減するために、敷地内に井戸を掘って地下水を汲み上げて、冷房用の冷却水やトイレの洗浄水などに使うビルや事業所が増加している。工業用水法と「大阪府生活環
境の保全等に関する条例」では、工場用水としての動力取水や、断面積６㎡以上の管での動力取水を除き、井戸の掘削に制限はない。しかし、大阪府や大阪市は、水道需要の減少(＝水道料金収入の減収)や地下水汚染の問題化(＝寝た子を起こす)などを考慮して、地下水の利用には消極的である。
なお、阪神淡路大震災など地震や事故で水道がストップした時などに、井戸水は貴重な飲料水源となるので、汚染された地下水を放置せずに浄化を行い、非常時の井戸を確保する必要がある。
また、地下水利用を進めることは、地下水位の低下と液状化の防止に役立つので、汚染地下水を放置せずに浄化対策を進めることも重要となる。

２．地下水環境保全政策

地下水が一度汚染されると、汚染の浄化は非常に困難であり、未然防止が重要である。
地下水汚染の未然防止機能を期待される水質汚濁防止法の地下浸透防止措置や地下水浄化措置は、
過去に発令された事例がなく、ほとんど機能していない。つまり、1989 年の水質汚濁防止法の一部改正で、有害物質を含む地下浸透水の浸透を禁止する条項などが盛り込まれ、1996 年の同法改正では、「汚染された地下水が人の健康を害するおそれのあるときは、都道府県知事は、汚染原因者に対して、相当の期限を定めて地下水の水質浄化のため、措置をとることを命ずることができる」とされた。しかし、当時の環境庁水質保全局長と通産省環境立地局長の間で、恐ろしい数の項目に及ぶ覚書が交わされ、いろいろな措置命令が出せない条件が課されていたからと、言われている(畑､2004､35 頁)。
土壌汚染と地下水汚染は同時に起こる場合が多いにもかかわらず、2002 年に制定された

「土壌汚染対策法」には、地下水汚染防止の視点がほとんどない。地下水の飲用摂取については､現行の地下水環境基準を適用するが､現状では都市部の水道水源でない地下水汚染は放置されている。地下水汚染を通じて土壌汚染が拡大する場合もあり、非飲用の地下水でも環境基準を適用
して対策させるよう法改正すべきである(畑､2004､36 頁)。
つまり、土壌汚染対策法では、「直接飲用に供していない地下水は汚染されていても、浄化対策
は義務付けられておらず、モニタリング(測定監視)だけでも良い」としている。たとえば、大阪市などの大都市地域の地下水は、飲料水に使用されていないために、汚染されていても放置されているのである。
1970 年代に､当時の環境庁、建設省、通産省などが､地下水の水質保全や適正利用など地下水の総合的な保全や管理を目的とする「地下水保全法案」をそれぞれ提案したが､目的を地盤沈下に限定するか､地下水保全を含めるかなどについて意見がまとまらず､法制化されなかった経緯があった。現在、地下水保全の法制化の動きはないが、地方自治体では、少なからず｢地下水保全条例｣が制定されており、国レベルでも｢地下水環境保全法｣を制定する必要がある(畑､2001､211 頁)。
最近、超党派の国会議員や有識者などで構成される水制度改革国民会議(理事長・松井三郎京都大学名誉教授)が、｢水循環政策大綱案｣と｢水循環基本法要綱案｣をまとめた。同案によると､水は地表水も地下水も水循環系によって結ばれた一体の存在であり､現在と将来の人々の生存に不可欠な共同資源だと強調する。水循環政策の基本理念として、①地表水と地下水は公共水である。
②国民は水環境保全義務と水環境亨受権を持つ。③河川流域を原則的単位として統合的かつ地域主義的な水管理を行うことなどの 7 項目を掲げる。主な柱は、①「水循環庁」(仮称)の創設、②「流域連合」の設置などであり、今後の立法動向が注目される。

[参考文献]
畑明郎(2001)『土壌・地下水汚染－広がる重金属汚染』有斐閣。
畑明郎(2004)『拡大する土壌・地下水汚染』世界思想社。