渓流水の酸性化をもたらす融雪水
鈴木
（信州大学

啓助
理学部）

摘
要
カナダ東部やスカンジナビアのような寒冷積雪地域では、融雪期に渓流水のpHが低下することが報告されている。一方、わが国の本州の日本海側地域に広く分布する温暖積雪地の渓流水でも、融雪期には一時的にせよpHが低下することが明らかになった。温暖積雪地域では、冬季降水量が同じでも、冬季気温の上下によって積雪量が大きく変動する。それによって、融雪期における渓流水のpH低下の程度も影響を受ける。積雪下面融雪水のpHは、わが国の温暖積雪地域でもカナダ東部などと同程度であるが、わが国の土壌の酸緩衝能が高いために、渓流水の酸性化はカナダ東部ほどには発現していない。
キーワード：アシッド･ショック、温暖積雪地、渓流水、酸性降水、融雪

１．はじめに
雪や雨などの降水粒子は、大気中に浮遊するエアロゾルなどを取り込みながら落下するため、大気の掃除機の役割を果たしている。その降水粒
子は、熱帯で降る一部の雨を除けば、地球上に降るほとんどが雲内では氷晶過程を経て形成され、雪として成長する。それが、落下の途中で融解す
ると地上では雨として認識され、融解せずにそのまま降ると雪と呼ばれる。つまり、雪も雨も雲の中で降水粒子として形成される時には、同じ過程を経る。降水粒子がエアロゾルなどを取り込む機
構としては、雲の中での粒子成長に伴う雲内過程と、雲から出て落下する途中での雲底下過程とがある。雪は雨に比べて落下速度が小さいことと表面積が大きいことから、雲底下過程でのエアロゾ
ルの捕捉率は雨より雪の方が大きい。
しかしながら、酸性降水問題において雪と雨で大きく異なるのは、雨は地表面に達すると同時に流れ始めるのに対して、雪はある一定期間地表面に堆積することである。その雪の堆積期間には乾性沈着物も蓄積されるとともに、積雪粒子の変態過程での化学物質の析出による融雪水の酸性化も起こる。
わが国の日本海側地域では、冬季降水のpHが低く、化石燃料の燃焼に由来する酸性化寄与物質濃度も高いことが報告されている１）−５）。さらに、融雪時にはpHの低い融雪水が積雪から流去することも確認されている６）,７）。しかしながら、渓流水や湖沼水が融雪時に一時的に酸性化する現象は、日本ではこれまであまり報告されていない８）,９）。

そこで、積雪地域の渓流水が融雪期に酸性化する現象を、カナダ東部や北海道などの寒冷積雪地
域での例を紹介するとともに、わが国の日本海側地域で一般的な温暖積雪地域での研究結果を報告する。

２．カナダ東部における渓流水の酸性化
酸性降水の陸水生態系への影響が発現している
カナダ東部やスカンジナビアには、数多くの湖が分布している。それらの湖は、その地質条件から
酸性降水に対する緩衝力が弱く、陸水のアルカリ度も低い。さらに、降水の多くが雪としてもたらされ、ほぼ半年間も雪に覆われた後、融雪期に酸性物質が集中して流出するため、湖水のpHは融雪期に急激に低下する 10）−14）。カナダ東部やスカ
ンジナビアで酸性降水問題が顕在化した理由は、酸性化寄与物質の大気中への放出域と風系の影
響もさることながら、これらの地域では降水の多くが雪としてもたらされ、融雪時に降雪よりもさらにpHの低い融雪水が流出する、いわゆる"acidshock"のためである。一方、日本では酸性の降水が観測され、酸性降下物の量もカナダ東部などと大差ないにもかかわらず15）、土壌の緩衝能が大きく、陸水のアルカリ度も高いために、陸水生態系への酸性降水の直接的な影響は顕在化していないものと考えられる。
カナダ東部における湖のpHの長期的な変化の例を図１に示す16）。これは、カナダ・ケベック州のLaflamme湖からの流出量と流出水のpHを積雪深の変化とともに示したものである。Laflamme49鈴木：渓流水の酸性化をもたらす融雪水

湖流域では冬季には最深積雪深が１m前後になり、湖からの流出量は毎年融雪期にピークを示す。それに対応するように、流出水のpHは融雪時に急激に低下している。暖候季の流出水のpH
は６〜７の値を示すが、融雪時には流出水のpHが5.5以下に低下し、1981年には3.8まで低下している。Laflamme湖近傍での鈴木ら17）の調査によると、積雪下面から流出する融雪水のpHは、融雪
初期に大きく低下し、融雪最盛期には融雪水量が日変化するのに対応して融雪水のpHも明瞭な日変化を示す（図２）。さらに、融雪期を通してみる

50と融雪水のpHはわずかずつ高くなっていく。同時に調査した渓流水でも、融雪前にはpHが6.7前後で安定していたのが、融雪流出の開始とともに日変化をしながら低下し、融雪期の最低pHは5.11となった。
カナダ東部のオンタリオ州やケベック州の楯状地には数多くの湖が分布している。オンタリオ州には約16,000の湖が分布するが、そのうち約4,600の湖がすでに酸性化の影響を受けているとみられている14）。特に合衆国に接する南東部の湖で酸性化の影響が大きく、オンタリオ州内 6 , 325 の湖に

図１

カナダ東部Laflamme湖からの流出量と流出水のpHの変化16).

図２

カナダ東部・ケベック市近郊における融雪水の流出量とpHの変化.

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ついての魚類の生息状況調査の結果、約21%の湖
では魚類が確認されなかった。湖水のpHが6.5以下になると、孵化数が減少し始め、pH 5.0以下ではほとんどの魚類が生存できなくなる18）。カナダ
東部における降水の酸性化、そして融雪水による湖水の急激なpH低下は、湖の生態系に大きな影響を及ぼしている。Beamish and Harvey11）によれ
ば、オンタリオ州内 22 の湖では、 1960 年代後半に湖水のpHが年平均で0.16減少したと報告されている。

３．北海道における渓流水の酸性化
北海道は、カナダ東部などと同様に、冬季間には気温が零度を上回ることがほとんどなく、積雪表面からの融雪が春先の融雪期になるまで起こらない寒冷積雪地域である。
北海道における酸性雪に関する系統的な調査は、北海道環境科学研究センターによって 1983
年度から始められた。その調査結果によると、札幌では 1989 年度以降に降水のpHが急激に低下している 19）,20）。これは、自動車のスパイク・タ
イヤの自主規制が 1989 年度に始まっていることと対応する。 1991 年度にはスパイク・タイヤの使用が法的に規制されたが、それによって札幌における大気中のアスファルト粉塵が減少し、結果としてnssCa2+ 沈着量も減少し、降雪のpHが低下したと考えられる 21）。 1983 年から 1987 年まで環境庁（現 環境省）により実施された第一次酸性雨対策調査の結果、日本海側の地域では冬季に降水のpHが低下することが多く、非海塩起源のnssSO 4 2 − 濃度も冬季に高くなることが明らかとなった 22 ）。また、北海道内 78 地点における積雪調査の結果、日本海側の地点で積雪のpHが低く、非海塩起源のnssSO42− 濃度は高いことも報告されている23）。
このように、北海道の積雪中にも酸性化寄与物
質は多く沈着しているにもかかわらず、渓流水が融雪期に酸性化するという現象の報告例は多くない。石狩川支流雨竜川の源頭部渓流で、融雪期の渓流水のpHが流量の日変化と明瞭な鏡像関係を示し、流量の増加時にpHが低下することが報告されている24）。また、日本海側のダム湖でも融雪期にはわずかな酸性化が観測され、同時に湖水中へのアルミニウムの溶出も報告されている25）。
寒冷地域での渓流水を継続的に調査することの困難さのためか、または、土壌の酸に対する緩衝能が高く、カナダ東部などのように明瞭なpH低下が観測されないためか、北海道における渓流水のpHに関する研究は極めて少ない。短期的な成果を上げることのみに囚われずに、長期的な視野に立った調査研究も推進すべきであろう。

４．わが国の温暖積雪地における渓流水の酸性化
４.１ 温暖積雪地と寒冷積雪地
東北地方の温暖積雪流域において、渓流水の水質を継続して調査した結果、融雪期には他の季節に比べて、渓流水のpHが明瞭に低下していることが観測されたので報告する。温暖積雪地とは、
雪の降る冬季間にも、気温の一時的な上昇や降雨によって、積雪表面で融雪が頻繁に起こる地域を
温暖積雪地と呼ぶ。一方、寒冷積雪地では、冬季間には気温が零度を上回ることはほとんどなく、そのため積雪表面からの融雪は起こらず、積雪深が増加を続け、春先に集中的に融雪が進行する。
そのため、寒冷積雪地では、降雪や乾性沈着によってもたらされた化学物質が、融雪期まで積雪中に蓄積され、融雪時に集中的に流去する26）。しかしながら、温暖積雪地では、冬季間にも融雪が頻発し、降雪・融雪を繰り返す７）。そこで、本章
では温暖積雪地における渓流水の水質の季節変化を明らかにし、融雪期の渓流水の酸性化をもたらす融雪現象について考察する。
４.２ 研究対象地域の概要と研究方法
研究対象流域は会津高原を北流する阿賀野川
支流阿賀川のひとつの源流域である。対象流域の面積は0.14 km2で、流域の標高は745 mから910 mの、北西から南東方向に流路を持つ細長い流域である。流域の概要と渓流水の観測方法は前報８）,９）に示すとおりである。また、気象観測方法や降水、積雪、融雪水の調査方法はSuzuki26）や鈴木27）と同様である。
４.３ 寒候期と暖候期の渓流水質の差異
渓流水質の変動について、 1991 年 12 月 1 日から 1996 年 11 月 30 日までの５年間のデータに基づき報告する。なお、12月1日から翌年の11月30日までを水年とし、たとえば、1991年12月1日から1992 年 11 月 30 日までを便宜的に 1992（ 水）年と呼ぶ。研究対象流域において月降水量が最低となるのは、平年値では4 月であるが、融雪期のため河川流量は最大となる。4 月に次いで11月の月降
水量が少なく、河川流量も低下するため、 11 月と 12 月の間で水年を区切るのは妥当と考えられる。新井28）も、わが国の積雪地方では10月ないし11 月の末日で水年を区切るのが適当であるとし
ている。

51

鈴木：渓流水の酸性化をもたらす融雪水

研究対象期間に採取した渓流水の電導度、pHおよび陰イオン濃度を、採取時の流出高とともに図３に示す。図３で「冬」と表示した期間
は、1991年12月9日〜4月8日、1992年12月12日〜
1993 年 4 月 10 日、 1993 年 12 月 17 日〜 1994 年 4 月
18 日、 1994 年 12 月 6 日〜 1995 年 4 月 17 日および1995 年 12 月 7 日〜 1996 年 4 月 26 日であり、これらの期間を本稿では寒候期と呼ぶ。各年の寒候期の開始日と終了日は、積雪期間と降雨による洪水との兼ね合いから決定した。なお、陰イオンのうちSO42− については、後述のようにCl− の変動ときわ
めて相関が高いため省略した。
渓流水のpHの値は時々刻々変動しているが、HCO3− 濃度の変動と概して良く調和している。どちらも、寒候季に低く暖候季に高くなるような年変化を示す。研究対象流域では、各融雪期におけるpHの低下が顕著である。暖候季の洪水時にも一時的に渓流水のpH低下が観測されているが、寒候季には比較的長い期間pHが低下する。しかしながら、 1993 年寒候季にはpHの低下する頻度
が、他の年の寒候季に比べて少なくなっている。
これは、 1993 年の少雪と冬季間に度々観測され

図３

52た融雪の影響と考えられる。融雪が起こらなけれ
ば、降雪によってもたらされた化学物質は積雪中に保存される26）。ところが、頻繁に融雪が起こると、化学物質が積雪中に蓄積されず、融雪水がより酸性化する機構が働きにくくなる29）。そのために、 1993 年融雪期は渓流水のpH低下量が小さいと考えられる。それに対して、積雪量が多く融雪期の流出高も多い 1996 年寒候期には、渓流水のpH低下が顕著である。このことから、わが国の渓流水においても融雪時にpHが低下し、一時的に酸性化していることがわかる。
電導度もHCO3− 濃度の変動傾向と同じような変動をするが、融雪期にはHCO3− 濃度が低く電導度が高くなることがある。この際にはCl − 濃度が増加している。各融雪期とも渓流水中のCl − 濃度が増加し、他の季節に対する差異が明瞭である。
渓流水中のNO3− 濃度は、低水時にはきわめて低濃度であるが、融雪時や暖候季の洪水時には濃度が高くなる。森林に覆われ土壌層の発達した流域
では、大気中からや降水によってもたらされた窒素は、植物によって吸収されたり脱窒されたりす
るため、比較的深い地中を経由する低水時の渓流

渓流水の電導度，pHとCl- ，NO3- ，HCO3- 濃度および採水時の流出高の変化.

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水に、NH4+ やNO3− が溶出することは少ない。ところが、多量の降雨により、表層の土壌中を通過した速やかな水の移動があると、渓流水中のNO3−濃度が高くなる。
４.４ 融雪による渓流水の酸性化
研究対象期間の5 冬季のうち、1993年冬季は最も暖冬少雪傾向にあった。そのため、 1993 年冬
季は温暖積雪地における冬季の渓流水質の特徴を示すと考えられる。 1992 年 12 月 12 日から 1993
年4 月11日までの、流出高、水温および気温を１時間値で、日降水量は気温３℃を閾値とした雨
雪判別により、さらに毎日9時の積雪深の変化を
図４に示す。1993年冬季は、12月下旬や1月上旬にも一時的な融雪が起こり、流出高が増加している。さらに、2月5日、6日には東日本以西が移動性高気圧に覆われ、6日には調査地の日最高気温
が 15 . 8 ℃に達した。 7 日にかけても気温が低下せず、午前中に日最高気温17.6℃を記録した。その後、低気圧に伴う寒冷前線が調査地を通過した
ため、気温が急激に低下し、初めは降雨で次第に降雪に変わった。2月6日、7日の高温に伴い融雪が起こり、 7 日午後に渓流水のピーク流出高 0 . 35
mm/hを記録した。その後は冬型の気圧配置となり、気温が比較的低温のうちに経過し、流出高も

図４漸減傾向にある。2月17日、18日は低気圧通過に伴う気温の上昇と降雨、2月22日にも低気圧通過に伴う気温の上昇によって、それぞれ融雪が起こ
り、渓流水の流出高が一時的に増大している。3月 3 日から 7 日にかけては移動性高気圧に覆われて、日中の気温が高くなり、流出高も日変化を示している。その後は一時冬型の気圧配置となり、本格的な融雪が始まるのは3月21日以降である。
以上のように、温暖積雪流域である対象流域では、積雪期間にも一時的な昇温や降雨があり、融雪による流出高の一時的な増加が頻発する。
図４と同じ期間の渓流水の電導度、pHおよび陽イオン、陰イオン濃度の変動を流出高とともに
図５に示す。2月6日、7日の融雪時には、渓流水の電導度が増大し、7日午後にピーク流出高を記録した際には、渓流水のpHが5.63まで低下した。
HCO3− 濃度も76.3μeq/lまで低下し、出水前の値か
ら約4割まで減少した。陽イオンも概ね減少しているが、Cl− 、NO3− 、SO42− 濃度は増加している。
イオン濃度の増減量からみて、渓流水のpH低下
は、HCO 3 − 濃度の減少とその他の陰イオンの増加に起因していることがわかる。これは、アメリカ東部の湖の融雪期における酸性化が、アル
カリ度の減少とNO 3− 濃度の増加によって説明で1992〜93冬季の流出高，渓流水温，調査地における積雪深，気温および降水量の変化.

53

鈴木：渓流水の酸性化をもたらす融雪水

図５

1992〜93冬季の流出高と渓流水の電導度，pHおよびイオン濃度.

きる30）,31）ことと対応する。2月17日、18日の融雪時にも渓流水質変動には同様な傾向が認められる。2月22日の流出高増大時には、渓流水質変動の幅が、それまでよりも小さくなっている。さらに、3月上旬の流出高が日変化を示す際には、渓流水の電導度と陽イオンの変化が不明瞭になる。
これら融雪に伴う渓流水質の変動傾向が、時期によって異なることは、積雪中の化学物質濃度や、積雪中での層構造の差異と関連することが考えられる。さらには、山体における水分貯留量の変化によることも考えられる。
４.５ 渓流水質の年変化
これまで述べた、渓流水質の季節による差異を明らかにするために、次に各水質要素の月平均値を検討する。5水年にわたる渓流水質の調査結果
を月ごとに平均し、図示したのが図６である。月降水量の平年値では、 6 月から 9 月にかけてが大きなピークで、次いで1 月を中心とする降雪によるピークがみられる。本稿の研究対象期間でも、夏季のまとまった降雨と冬季の降雪のふたつのピークが確認できる。それに対して、月流出高は
融雪期にピークを示し、夏季の降雨による流出高よりも大きくなっている。
通年でみると、渓流水の電導度とHCO3− 濃度の54

相関係数が大きいことを前述したが、月平均値を並べて図示すると、両者の変動がきわめてよく調和していることがわかる。Cl− とnssSO42− は2月な
いし3月に濃度が高くなり、融雪の影響を受けている。それに対してNO 3− 濃度は、融雪期とともに夏季にもピークを示し、夏季の方が平均濃度は高い。
渓流水のpHはHCO 3− 濃度と相関が良く、融雪期に低pHとなり、夏季には高くなる。 1996 年の融雪期には、研究対象の 5 水年でpHの平均値が最も低下しているが、これは本冬季の積雪量
が対象期間で最も多いことに関連している。一方、1993年の融雪期には、他の年に比較してpHの
平均値の低下がわずかに小さいが、これは、1993
年の少雪と冬季間に度々観測された融雪の影響と考えられる。融雪が起こらなければ、降雪によってもたらされた化学物質は積雪中に保存される
26）。ところが、頻繁に融雪が起こると、化学物質
が積雪中に蓄積されず、融雪水がより酸性化する機構が働きにくくなる29）。そのために、1993年融
雪期は河川水のpH低下量が小さいと考えられる。
さらに、研究対象 5 水年の観測結果を月毎に平均して図７に示す。月流出高は 3 月、 4 月の融雪期に大きく、 11 月に最低となる。梅雨期や秋雨

地球環境 Vol.９ No.１ 49−60（2004）

期の洪水は、時期が一定していないため、平均す
ると大きな月流出高にはならない。渓流水の電導度は 4 月に最低となり、 8 月に最大値を示す。一方、渓流水のpHは融雪初期に大きく低下するた
め、3月に最も低くなる。陰イオンの年変化は明瞭で、渓流水のHCO3− 濃度は融雪期に低くなり、夏季に高くなる。それに対して、渓流水のCl − とSO 42− 濃度は融雪期に高く、夏季に低くなる。また、渓流水のNO 3− 濃度は融雪期の増加よりも夏季の増加の方が大きく、対象流域では土壌中への硝酸性窒素の集積が、硝化バクテリアの活動が活
発な夏季に盛んであることを示すものと考えられ

図６

流出高，降水量，渓流水温および渓流水の電導度，pH，陰イオン濃度の各月平均値変化.

図７

流出高および渓流水の電導度，pH，イオン濃度の月
平均値.

55

鈴木：渓流水の酸性化をもたらす融雪水る。
４.６ 融雪水の酸性化現象
渓流水質について暖冬少雪年の例として示した
1993 水年について、融雪水のpHと電導度の変動
を日融雪水量とともに図８に示す。また、積雪水
量および積雪全層中のpHと電導度の変化も図８に示す。前述のように 12 月 11 日から融雪水が観測されているが、融雪水の採取は 12 月 19 日から行った。図示した融雪水量の欠測期間中も融雪水の採取は継続された。
12月22日以降は、融雪水のpHは5以下の値を示しており、2月6日に最低の値4.16を記録した。一
時的な融雪の際にはpHが低下し、それに対応して電導度が増加している。温暖積雪地域では一時的な融雪が頻発するため、積雪中への化学物質の蓄積がされにくく、融雪水の酸性化も起こりにくいと予想された。しかし、 10 日以内の周期で融雪が頻発しても、融雪水の電導度は増加しpHは低下している。一時的な融雪の際の融雪水のpH
は積雪全層の値より低い値を示し、融雪水の電導度は逆に積雪全層の値よりも高くなる。底面融雪の場合には、必ずしもこれらの関係が成立しないのは、底面融雪時には積雪の最下層でのみ融雪が起こっているためである。融雪時に融雪水の電導度は増加しpHは低下するのは、雪粒子の変態過程での化学物質の析出によって説明できる。
つまり、雪粒子が融解によってザラメ化する過程で、次第に雪粒子の表面に化学物質が析出し

図８56てくる32）。積雪粒子が融解・凍結を繰り返すたびに、化学物質、特に硫酸イオンや硝酸イオンなどの酸性化寄与物質が析出されることを、鈴木６）は報告している。これは、純水と化学物質を含んだ
水の氷点の差異に起因する。つまり、再凍結時には純水から選択的に凍結するため、結果として雪粒子表面に化学物質が析出することになる。積雪
全体の化学物質濃度よりも高濃度の融雪水が流出し続けることにより、積雪全体の化学物質濃度は
融雪期に減少していく。そして、融雪末期には積雪全体の化学物質濃度は低濃度になり、ある一定の濃度で推移する26）。析出を繰り返しても、ある
一定量の化学物質は雪粒子内部に残存し、純水のみによる粒子にはならないためである。
融雪最盛期の融雪水の陰イオン濃度がいかに変動し、融雪水の酸性化に影響を及ぼしているのかをみるため、1993年3月の融雪水量、陰イオン
濃度とH + 濃度、および陰イオン組成の変動を図９に示す。融雪水量には明瞭な日変化が認められる。図９に示された期間中の降水量はそれほど多くないが、 3 月 7 日、 24 日、 28 日、 29 日に降水が観測されている。 29 日は降雪が主であるが、他の日は降雨としてもたらされている。これらの日の融雪水量のハイドログラフには不規則な変動がみられ、降雨の影響が読みとれる。さらに、降雨による融雪の際には陰イオン組成の変化も明瞭である。 3 月 7 日、 24 日、 28 日には陰イオン総量に占めるCl− の割合が急減し、NO3− とnssSO42− の1992〜93冬季の積雪水量，融雪水量および積雪と融雪水のpH，電導度の変化.

地球環境 Vol.９ No.１ 49−60（2004）

割合が大きくなっている。これは、当該降雨中の陰イオン組成において、NO3− とnssSO42− よりもCl−が少ないことに起因する。降雨による融雪の場合には、降水中のイオン組成が融雪水のイオン組成に直接影響を及ぼすことがある33）。
3月14日と17日にも陰イオン組成の大きな変化が観測されている。両日ともCl − の占める割合の減少と、NO3− とnssSO42− の割合の増大が認められるが、濃度の変化には両日で差がある。 14 日にはすべての陰イオン濃度が増加しながらも、陰イオン総量に占めるCl − の割合が減少している。
それに対して、 17 日にはCl − 濃度が減少し、NO 3−とnssSO42− 濃度およびH+ 濃度は増加している。3
月8日から23日までの16日間は全く降水が観測されず、3月14日と17日の融雪は気温の上昇と日射による融雪である。 3 月 14 日の融雪は 7 日の降雨

図９

図10

に伴う融雪以降、1週間ぶりの積雪表面融雪であり、そのためにすべての陰イオン濃度とH + 濃度が増加したものと考えられる。 17 日のCl − 濃度の減少についてはその要因が不明である。その後
18 日から 24 日までは、陰イオン濃度に明瞭な日変化が認められる。
3月19日の積雪調査から24日18時までは降水が観測されていないので、この間の融雪水中の陰イ
オン濃度と 19 日の積雪全層中の濃度との比は、融雪によるイオンの濃縮率となる。陰イオンの濃縮率を図 10 に示す。いずれの陰イオンも積雪中の濃度よりも融雪水中で高く、融雪の進行に従い濃縮率は減少し、24日にはほぼ、1になる。最初の濃縮率はNO3− 、nssSO42− 、Cl− の順で高く、それぞれ7.7、7.2、4.0となる。Brimblecombe et al.34）やDavies et al.35）も、Cl− に比べてSO42− 、NO3− で濃縮1993年３月における融雪水量，陰イオン濃度および陰イオン組成.

1993年融雪期における陰イオンの濃縮率の変化.

57鈴木：渓流水の酸性化をもたらす融雪水率が大きいことを報告しているが、本研究でも同様な結果となっている。
４.７ 降水の化学特性研究対象流域では降水試料についても採取・分析したが、 1993 年までは寒候期を中心に実施した。 1994 年 1 月から 1996 年 5 月までは、比較的短い時間間隔で降水試料を採取したので、その結果を報告する。 1994 年 1 月から 1996 年 5 月までの降水中の電導度、pHおよびNa+ 、NO3− 、nssSO42− 濃度の変化を図 11 に示す。なお、Na + 濃度とCl − 、Mg2+ 濃度は、それぞれ0.98、0.88と極めて高い相関係数を示し、これら３種のイオンはともに海塩起源であることがわかる。図 11 には海塩起源物
質の例としてNa+ を示したが、明瞭な季節変化を示すことがわかる。つまり、Na+ を始めとする海図11

塩起源物質濃度は暖候季には低濃度となり寒候期に高濃度になっている。調査地は日本海からも太平洋からも離れた内陸部に位置するが、寒候期の降水は海塩の影響を受けていることがわかる。冬
季降水中の海塩起源物質濃度は、降雪粒子を形成する雲内の対流活動によって規定される１）,36）が、内陸部に位置する本調査地でも冬型の気圧配置時には海塩起源物質を多く取り込んだ降雪粒子がもたらされている。一方、NO3− やnssSO42− には明瞭な季節変化は認められない。降水中の電導度は、寒候期に海塩起源物質濃度が高くなることに対応
して、暖候季よりも寒候期の方がわずかに高い値を示している。 1994 年と 1996 年の春に高いpHを示す降水が観測されているが、特に寒候期に低pHの降水が頻発する傾向は認められない。この1994年１月から1996年５月までの降水の電導度，pHおよび
Na+ ，NO3- ，nssSO42- 濃度の変化.

横棒は個々の降水の値を示し，棒の長さが採取期間を表す．○印は降水量加重月平均値を示す．また，水色の背景は12月から３月を，黄色の背景は４月から11月を表す．

58

地球環境 Vol.９ No.１ 49−60（2004）

ことから、融雪期に河川水のpHが低下する現象
は、降水のpHの季節変動によるのではなく、融雪現象に起因することがわかる。

３）玉置元則（1990）日本の酸性雨監視体制と降水酸性化の現状．現代化学，232, 44-50．
４）大 泉 毅 ・ 福 崎 紀 夫 ・ 森 山 登 ・ 漆 山 佳 雄 ・
日下部 実（1991）硫黄同位体比から見た大気降５．まとめ

下物中硫黄の供給源−新潟県の場合−．日本化学会誌，1991, 675-681．

渓流水の酸性化をもたらす融雪現象について、
カナダ東部や北海道などの寒冷積雪地域での研究
例を紹介し、温暖積雪地域における5年間にわたる研究結果を報告した。
温暖積雪地域では、冬季降水量の年々変動はそれほど大きくなくとも、冬季気温のわずかな上下
によって積雪量は大きく変動する。寒冬で積雪量が大きい時には、温暖積雪地も寒冷積雪地のように、積雪中への酸性化寄与物質の蓄積が十分になされ、前述の 1996 年融雪期のように渓流水のpH低下が顕著である。一方、暖冬少雪年には融雪期の渓流水のpH低下が緩和される。温暖積雪地域
では、冬季気温変動が積雪量に影響を及ぼすのみ
ではなく、融雪期の渓流水のpH変動にも関わっていると言える。
「Acid shock」による渓流水の酸性化は、カナダ
東部、スカンジナビアなどのような寒冷積雪地
域特有の現象ではなく、わが国の本州の日本海側地域に広く分布する温暖積雪地域でも、融雪期には一時的にせよ発現していることが明らかになった。積雪下面から流去する融雪水のpHの値はカナダ東部やスカンジナビアの場合に匹敵するが、流域内の土壌層の酸緩衝能が高いために、渓流水となるまでの地中の流下過程で中和され、渓流水のpHはそれほど低下しているわけではない。しかしながら、冬季の北西季節風による酸性化寄与
物質のわが国における沈着量が、顕著に減少する
ことは期待できない現状では、今後とも、積雪地
域の渓流水がさらに酸性化しないという保証はな
い。渓流水質のモニタリングを今後も継続するとともに、降雪−積雪−融雪−渓流の水循環過程での化学物質の挙動に関する定量的な議論を行うことが必要である。

参考文献

５）鈴木啓助・遠藤八十一（1994）十日町市における
冬季降水中の酸性物質濃度変動．季刊地理学，

46, 161-172.
6）鈴木啓助（1991）融雪水中の溶存成分濃度の日変化．雪氷，53，21-31．
７）鈴木啓助・遠藤八十一（1991）十日町市における酸性の融雪水．森林立地，33，71-75．
８） 鈴木啓助（ 1995 ）融雪時における渓流水のpH低
下．水文・水資源学会誌，８, 568-573.
９）鈴木啓助（1996）温暖積雪地における渓流水質変動．地学雑誌，105, 1-14.
10）Gorham, E.（ 1961 ）Factors influencing supply ofmajor ions to inland waters, with special reference
to the atmosphere. Geological Society of America
Bulletin, 72, 795-840.

11）Beamish, R.J. and H.H. Harvey（1972）Acidificationof the La Cloche Mountain Lakes, Ontario, andresulting fish mortalities. Journal of the Fisheries
Research Board of Canada, 29, 1131-1143.
12）Johannessen, K. and A. Henriksen（1978）Chemistryof snowmeltwater: changes in concentration during
melting. Water Resources Research, 14, 615-619.

13 ） Jeffries, D.S., C.M. Cox and P.J. Dillon（ 1979 ）Depression of pH in lakes and streams in central
Ontario during snowmelt. J. Fish. Res. Bd. Canada,36, 640-646.
14）Minns, C.K.（1981）Acid rain: a preliminary estimateof the risk to Ontario's inland fresheries. Canadian
Manuscript Report of Fisheries and Aquatic
Sciences, No. 1622, Ontario, 36p.

15）L a n g n e r, J. a n d H . Ro d h e（ 1997 ）E s t i m a t e s
o f preindustrial, present, and futu re sulfu r
deposition with a global three-dimensional model.
In: Whelpdale, D.M. and M.S. Kaiser, eds., Global
Acid Deposition Assessment, WMO Publication, No.

１）鈴木啓助（1983）札幌における降雪の化学的性質

106, 225-230.
16） Papineau, M.（1987）Effects of acid precipitation−とくに海水起源物質濃度の成因について−．

on a boreal forest ecosystem: ion budgets and地理学評論，56, 171-184.

changes in water chemistry for the Laflamme Lake２） 荒木邦夫・加藤拓紀・田淵修二・野口 泉・高橋英明・坂田康一・青井孝夫（1988）酸性雪に関する調査研究（第３報）．北海道公害防止研究所
報，15, 73-81.

Watershed. Environment Canada, Quebec, 108p.

17 ） 鈴木啓助 ・ 石井吉之 ・ 児玉裕二 ・ 小林 大 二（1993）カナダ東部における酸性の融雪水の流出機構．学術月報，46, 348-352.

59鈴木：渓流水の酸性化をもたらす融雪水

18）Parrot, H.C. and W.S. Scott（1980）The case against
the rain. Ontario Ministry of the Environment,

31）Schaefer, D. A., C.T. Driscoll Jr., R. van Dreason and
C.P. Yatsko（ 1990 ）The episodic acidification ofQuebec, 33p.
19） 野口 泉（ 1992 ）降雪中非海塩由来成分の経年変動．北海道環境科学研究センター所報， 19 ,27-33.
20） 野口 泉（1994）降雪成分の経年的挙動．全国公害研会誌，19, 35-39.
21）Noguchi, I., T. Kato, M. Akiyama, H. Otsuka and Y.
Matsumoto（1995）The effect of alkaline dust decline32）鈴木啓助（1985）積雪寒冷地域におけるCl循環．
ハ イ ド ロ ロ ジ ー（ 日 本 水 文 科 学 会 誌 ）， 1 5 ，
12-20.
33）Suzuki, K.（ 2003 ）Chemical property of snowon the precipitation chemistry in northern Japan.
Water, Air and Soil Pollution, 85, 2357-2362.

34） Brimblecombe, P., M. Tranter, P.W. Abrahams, I.
Blackwood, T.D. Davies and C.E. Vincent（ 1985 ）

22）玉置元則（1990）日本の酸性雨監視体制と降水酸性化の現状．現代化学，232, 44-50．
23）荒木邦夫・加藤拓紀・田淵修二・野口 泉・
高橋英明・坂田康一・青井孝夫（1988）酸性雪に

Relocation and preferential elution of acidic solute

関する調査研究（第３報）．北海道公害防止研究35）Davies, T.D., P. Brimblecombe , M. Tr a n t e r,

所報，15, 73-81.
24）石井吉之・小林大二（1996）融雪にともなう河川

S. Tsiouris, C.E. Vincent, P. Abrahams and I.

meltwater in a snowy temperate area. Bullettin of
Glaciological Research, 20, 15-20.

through the snowpack of a small, remote, highaltitude Scottish catchment. Annals of Glaciology, 7,141-147.

水の一時的なpH低下．北海道大学地球物理学

Blackwood（ 1987 ）The removal of soluble ionsfrom melting snowpacks. In: Jones, H.G. and W.J.

研究報告，59, 15-24.

Orville-Thomas, eds., Seasonal Snowcovers: Physics,25）Aga, H., I. Noguchi and K. Sakata（2001）Aquaticchemistry of a reservoir during the thaw season.
Water, Air and Soil Pollution, 130, 811-816.

26）Suzuki, K.（1982）Chemical changes of snowcoverby melting. Jap. J. Limnol., 43, 102-112.
27）鈴木啓助（1993）融雪水の酸素同位体組成変化と積雪の層構造．雪氷，55，335-342．
28）新井 正（1980）日本の水．三省堂，278p．
29）鈴木啓助（1990）融雪水の酸性化現象．日本河川
水質年鑑，山海堂，pp. 973-986．
30 ） Galloway, J.N., G.R. Hendrey, C.L. Schofield,
N.E. Peters and A.H. Johannes（1987）Processes andcauses of lake acidification during spring snowmelt
in the west-central Adirondack Mountains, New
York. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 44, 1595-1602.

60

Adirondack lakes during snowmelt. Water Resour.
Res., 26, 1639-1647.

Chemistry, Hydrology, 337-392.

36 ） Suzuki, K. and Y. Endo（ 1995 ）Relation of Na +concentration and δ18O in winter precipitation withweather conditions. Geophysical Research Letters, 22,591-594.
（受付2004年１月14日、受理2004年２月３日）