福岡県保健環境研究所年報第47号，72－75，2020

短報
地下水質とGISを利用した福岡県内地下水のふっ素及び砒素の存在状況の把握
秦弘一郎・松木昌也・古賀敬興・柏原学・古閑豊和・平川周作・宮脇崇・志水信弘・松本源生・石橋融子
トリリニアダイアグラムと地理情報システム（GIS）を組み合わせて、福岡県内地下水のふっ素及び砒素の存在状況について調べた。その結果、以下の3点が明らかとなった。1；ふっ素は県内の広範囲で0.08~0.80 mg/Lの濃度範囲で分布していた。2；砒素は県内の中部・南部に局在し、検出下限値(0.005mg/L)を超える濃度で検出される地点は限定的であった。3；トリリニアダイアグラムによる解析の結果、ふっ素又は砒素が環境基準値を超えた地下水は2種類のグループに分類された。さらに、GISを利用することでふっ素及び砒素の分布と地質の関係が示唆された。
［キーワード：地下水、ふっ素、砒素、GIS］
１

はじめに２

福岡県では、水質汚濁防止法第15条第1項及び第2項、並調査方法

２.１

調査対象及び調査時期

びに第16条に基づき、毎年度、地下水の水質測定を行って解析には、福岡市・北九州市・久留米市を除く26市・29いる。その結果を県の「環境白書」及び「公害関係測定結町・2村（令和2年6月現在）において、県が各年度の5月又果」として報告しており、また、環境省から各年度の地下は6月調査を行った計617件の地下水を用いた。

水質測定結果として全国の地下水調査のデータが公開されている1,2)。ふっ素と砒素は全国的にも環境基準超過事例２.２の多い項目であり、また、県の地下水概況調査結果においても環境基準超過事例が多くみられる項目である。平成17水質測定方法

ふっ素及び砒素は平成9年環境庁告示第10号（平成9年3月13日）によって規定された方法で分析した。

年度から令和元年度の県内の地下水におけるふっ素及びナトリウム（Na）、カリウム（K）、マグネシウム（Mg）、砒素の環境基準超過事例はそれぞれ8件及び24件であり、カルシウム（Ca）、塩化物（Cl）、硫酸（SO4）の各イオン

そのすべてが公害専門委員の助言や水質比較の結果から、成分は、JIS K0102（48.3及び35.3）に従ってイオンクロマ自然的要因に由来する環境基準超過と判断されている。

トグラフを用いて分析した。炭酸水素イオン（HCO3）は地下水質の詳細な把握は、有害物質による汚染の原因判

上水試験方法 5) 及び鉱泉分析法指針 6) を参考に、検水100断や影響範囲の推定等、生活環境の保全に資する情報となmLに対して、メチルレッド-ブロモクレゾールグリーンをる。県内においては、平成6年2月に県南地域で実施された指示薬とし、H2SO4を用いた滴定法によって測定した。

飲用井戸の検査で砒素の基準値超過が見られたことから、大規模な周辺調査が行われ、詳細な原因究明が行われた事

２.３

GISによる濃度分布図の作成例がある3,4)。しかしながら、広範囲で環境基準の超過が見県内のふっ素及び砒素の存在状況を把握するために、濃られた県南地域を除き、県内の地下水におけるふっ素や砒度分布図の作成を行った。作図のためのデータベース作成

素の存在状況の詳細な把握は不十分である。そこで、県内にはMicrosoft Excel 2016を用い、作図はフリーソフトのの地下水におけるふっ素及び砒素の存在状況について、そQGIS（QGIS 3.10）を用いた。地図情報は国土交通省のGISの詳細を把握するために、平成17年度から令和元年度に県ホームページ国土数値情報ダウンロードサービス7)の行政が実施した地下水調査と、調査に合わせて行ったイオン成区域データから入手したものを用いた。詳細な調査地点が分分析結果を用いて、トリリニアダイアグラムによる水質不明の場合は、対象地点が含まれる市町村役場の所在地をの比較と地理情報システム（GIS）を用いた濃度分布図の代用した。また、作図における凡例は濃度レベルを表し、作成及び水質の可視化を行った。その結果、県内における対象水質の地理的な広がりを意味するものではない。

ふっ素及び砒素の存在状況についての特徴が見られたので報告する。

３

結果と考察

３.１
福岡県保健環境研究所 （〒818-0135 太宰府市大字向佐野 39）- 72 -

トリリニアダイアグラムを用いた水質の比較

100%Ⅱ

北部

V

100%

Ⅲ

I

0%0%
V

西部

100%

東部
中部

Ⅳ

0%
100%

100%
0% 0%

Ca

100%0%100%

Cl

南部
〇

Ⅰ：アルカリ土類炭酸塩型（Ca・Mg - HCO3）
Ⅱ：アルカリ土類非炭酸塩型（Ca・Mg - Cl・SO4）
Ⅲ：アルカリ非炭酸塩型（Na・K - Cl・SO4）
0%

Ⅳ：アルカリ炭酸塩型（Na・K - HCO3）

100%0%

Ⅴ：中間型

〇

100%

Cl+SO40%100%0%〇

〇
Na+K

Mg

0%
100%

Ca

〇

100%0%
100%

0%100%

100%0%

Ca+Mg〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇Na+K

HCO3100%〇 〇0%0%Cl+SO4

北部0%

Cl+SO4SO4〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇 HCO3〇〇〇Na+K〇〇〇Mg
SO4〇 〇〇〇〇 〇〇〇〇〇 〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇100%〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇0% 〇0%〇〇〇〇〇〇〇〇〇 100%〇〇100%0%0%
CaClCa+Mg〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇 〇〇〇 〇〇〇〇Ca+Mg〇〇〇〇〇〇 〇 〇 〇〇 〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇0%〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇0%100%〇Cl+SO4〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇 〇〇 〇 〇〇〇〇〇
Cl0%100%0%100%0%西部〇〇〇〇 〇〇〇〇〇 〇〇〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇★
〇〇Na+K 〇 〇HCO3〇〇▲〇Mg

0%100%Ca+Mg〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇★
〇〇 〇 ▲〇CaMg

0%0%100%〇〇〇〇〇〇〇〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇Ca0%100%〇〇〇〇〇〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇▲〇〇〇100%〇〇▲〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇 〇〇〇〇〇〇★
0%0% 〇
Cl〇0%0%100%

HCO3〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇
100%〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 〇0%0% 〇〇
Cl〇

SO40%100%

東部
SO40%100%

中部■：ふっ素濃度のみが 0.80 mg/L を超えるもの

100%▲：砒素濃度のみが 0.010 mg/L を超えるもの★：ふっ素濃度が 0.80 mg/L かつ砒素濃度が〇Cl+SO40.010 mg/L を超えるものCa+Mg〇〇〇〇〇〇〇〇 〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇▲〇 〇〇▲〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇0%0%〇▲〇〇〇■〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇 〇〇▲〇〇100%0%0%100%〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇■ ■★
Na+K〇■▲ HCO3〇▲〇〇〇★ 〇★
Mg〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇▲〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇★
〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇■〇〇〇〇■〇〇★
〇〇〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇■〇〇〇▲〇〇▲〇〇〇〇〇〇〇
▲〇〇〇
■
▲
▲〇〇
▲〇〇〇〇〇〇〇▲〇〇▲▲▲▲〇〇〇 〇 〇■★
〇〇〇〇〇▲〇 〇〇〇〇〇〇100%
▲
▲〇▲
〇〇〇
▲〇〇〇〇
▲ 〇
★▲
〇〇〇〇〇〇〇〇0%■〇〇■〇▲▲★
〇〇★〇〇▲ 〇〇〇〇
100%0%0%〇CaCl〇：ふっ素濃度が 0.80 mg/L 以下かつ砒素濃度が 0.010 mg/L 以下のもの

SO4〇0%100%南部
図 1 県内地域の地方分類と各地方における地下水質のトリリニアダイアグラム- 73 -

Na、K、Mg、Ca、Cl、SO4、HCO3の測定結果を基に、ト山麓（宗像市・宮若市・新宮町）に位置していた。中部及

リリニアダイアグラムを作成した。県内を西部・北部・東び南部で同様の濃度範囲で検出された事例は11件/293件

部・中部・南部の5地方に分類し、各地点の水質の比較をであり、検出事例の多くが中部及び南部に局在していた。

行った。県内を5地方に分類した地図と、各地方のトリリニアダイアグラムについて図1に示す。ふっ素及び砒素が３.３

県内のふっ素及び砒素の検出原因の推定

環境基準を超過した事例は、県内の中部・南部の地方に多ふっ素又は砒素が環境基準を超えた地点の水質は、主にく見られ、環境基準超過地点の水質は主にグループⅠとググループⅠとグループⅣの2種類に分類された。主にグルー

ループⅣの2種類に分類されることが明らかとなった。まプⅣに分類されるアルカリ炭酸塩型の水質における汚染

た、ふっ素が環境基準を超えた事例のほとんどは、グルー

事例については、平成6年に県南地域（南部地方の西側）プⅣ又はⅣに近いグループVに分類された。

で行われた砒素による地下水汚染原因究明調査3)に示されている。山口らは県南地域において高い砒素濃度を示した

３.２

GISを用いた水質の可視化

井戸の近傍でボーリング及び水質調査を行った結果から、GISを用いて作成した地下水中のふっ素の濃度分布図を

砒素を特異的に多く含有する地質は存在せず、砒素濃度が図2-1に示す。ふっ素は地下水環境基準として0.8 mg/Lが定高い原因は、地質中にごく微量含まれている砒素が、停滞められており、その1/10の0.08 mg/Lが報告下限値である。

性地下水の還元的な水質の影響によって溶出してきたも0.08 mg/Lから0.80 mg/Lまでの濃度で検出された事例はのとしている4)。また、島田はふっ素と砒素はどちらも高198件/617件であり、県内の広範囲に広がる。比較的低濃pH・還元的な水質で溶出しやすく、高濃度を示す傾向が度でふっ素を含む地下水は県内に広く存在していることあることを指摘している9, 10)。グループⅣは、一般に停滞が示された。このことは、基盤岩の大半を占めるとされる性地下水が示す還元的な水質であるとされており、地下水

花崗岩（花崗閃緑岩）及び花崗岩を基にすると考えられる質がふっ素及び砒素の溶出の要因となっていると考えら堆積物が、県内において広く分布していること8)、花崗岩れる。に含まれる黒雲母や角閃石にふっ素が多く含まれること 9)等が原因として考えられる。

もう一方は、グループⅠに分類されるアルカリ土類炭酸塩型の水質であった。木村らは、福岡市東区において、砒

図2-2に地下水中の砒素の濃度分布図を示す。砒素は地素の汚染が判明した井戸周辺のボーリング及び地下水調下水環境基準として0.01 mg/Lが定められており、報告下限査を行った結果から、高濃度の砒素を含み、かつ高い溶出値はその1/2の0.005 mg/Lである。県内の大部分で地下水の率を示す滑石片岩の存在に起因して、アルカリ土類炭酸塩

砒素の濃度は0.005 mg/L以下であった（576件/617件）。砒

型の水質を示しながら、砒素が0.01 mg/Lを超える地下水が素の環境基準超過が見られなかった北部・西部・東部におあることを報告している11)。また、同地域の帯水層は三郡いて、0.005 mg/Lを超え、0.010 mg/Lまでの濃度で検出さ変成岩であり、滑石片岩は深成岩の一種である蛇紋岩の地れた事例は6件/324件であり、その内3件は三郡山地北部の層を取り囲むように存在していることも報告されている

As [mg/L]

F [mg/L]

図 2-1 ふっ素

図 2-2 砒素図 2 県内地下水の濃度分布- 74 -10)。砒素が基準を超過して検出されたグループⅠの事例は、主に県の南部地方の中央から東側に位置している。また、

pref.fukuoka.lg.jp/contents/c01-chikasuikekka-html.html)
2) 環境省_地下水測定結果(https://www.env.go.jp/water/

それらの地域及び、砒素が基準値以下で検出された三郡山
地北部の山麓の表層地質は変成岩又は深成岩であり8)、帯chikasui/)3) 福岡県保健環境研究所：福岡県県南地域の砒素による水層に三郡変成岩や、蛇紋岩及び滑石片岩の地層が存在し、特徴的な地質が地下水質に影響している可能性が考えら

地下水汚染原因調査報告書，平成7年2月.
4) 山口哲司, 島田允堯：地下水汚染の対応れる。

―福岡県県南地域地下水汚染原因調査から―, 資源処理技術, 43,No.1, 17-22, 1996.

４まとめ5) 上水試験法2011年版, 社団法人日本水道協会, 2011.

トリリニアダイアグラムとGISを用いて、県内地下水の

6) 環境省自然環境局：鉱泉分析法指針（平成26年改訂）,(

ふっ素及び砒素の存在状況を比較することで、ふっ素がhttps://www.env.go.jp/council/12nature/y123-14/mat04.pdf)

0.08~0.80 mg/Lの濃度で検出される地下水は県内の広域に7) 国 土 交 通 省 _ 国 土 数 値 情 報 ダ ウ ン ロ ー ド サ ー ビ ス

存在していること、砒素は一部地域に局在していることが(https://nlftp.mlit.go.jp/ksj/)

示された。また、ふっ素又は砒素が環境基準を超過した事

8) 産業総合研究所_20万分の1日本シームレス地質図

例の水質は主に2種類に分類され、ふっ素及び砒素の濃度（https://gbank.gsj.jp/seamless/index.html?lang=ja&）に影響を与える自然的要因として、水質や特徴的な地質等

9) 島田允堯：自然由来重金属等による地下水・土壌汚染が関与している可能性が示された。本結果は、地下水質と問題の本質：フッ素，応用地質年報, No30, 2011.

周辺地質からふっ素又は砒素の検出を推定できる可能性

10) 島田允堯：自然由来重金属等による地下水・土壌汚染を示しており、今後の汚染事例を考察する際にも有用であ

問題の本質：ヒ素，応用地質年報, No29, 31-59, 2009.

ると考えられる。

11) 木村哲久ら：福岡市東部ヒ素汚染地区における地下水と地質との関係について，福岡市保健環境研究所報, 22,

文献79-82, 1997.

1) 地下水測定結果-福岡県庁ホームページ(https://www.

（英文要旨）

Understanding the presence of fluorine and arsenic
in groundwater of Fukuoka Prefecture
Koichiro HATA, Masaya MATSUKI, Takaoki KOGA, Manabu KASHIWABARA,Toyokazu KOGA, Shusaku HIRAKAWA, Takashi MIYAWAKI, Nobuhiro SHIMIZU,Gensei MATSUMOTO, and Yuko ISHIBASHI
Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences,
Mukaizano 39, Dazaifu, Fukuoka 818-0135, JapanWe investigated the presence of fluorine and arsenic in groundwater in Fukuoka Prefecture by combining a trilinear diagramsand Geographic Information System (GIS). We determined that fluorine was widely distributed in the prefecture, and theconcentration range was 0.08–0.80 mg/L. Arsenic was localized in the central and southern parts of the prefecture, while mostpoints were below the lower detection limit (0.005 mg/L) in other areas. As a result of the analysis using the trilinear diagram, thegroundwater where fluorine or arsenic exceeded the environmental standard value was classified into two types. The use of GIS
indicated that there is a relationship between the distribution of fluorine or arsenic and geology.
[Key words ; groundwater, fluorine, arsenic, GIS]

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