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はじめに
地圏資源環境研究部門の研究成果報告会は，おかげさまで今回18回目となります．本成果報告会は
地質調査総合センター（GSJ）シンポジウムとして位置づけて開催しております．本年度は，産業技術総合研究所の第 4 期中長期計画（ 5 カ年）の 最終年度に当たります．第 4 期の特色は，産業技術政策の中核的実施機関として最先端研究・革新的技術シーズを事業化（民間企業による商業化）につなぐ「橋渡し」機能と目的基礎研究の強化，地域イノベーションの推進がミッションとなっていることです．当部門は GSJ 傘下の研究ユニットとして，「地圏の資源と環境に関する研究と技術開発」に取り組み，社会生活の改善と向上，さらには人類の持続可能な発展に貢献することをミッションに掲げて地圏資源環境研究部門長

光畑

裕司

Director of the ResearchInstitute for
Geo-resources andEnvironment, GSJ, AIST
Dr. Yuji Mitsuhata

おります．第 4 期における当部門の研究課題は以下のとおりです．これら課題の中で地熱・地中熱に関する研究は，産総 研再生可能研究センターの地熱チームおよび地中熱チームと連携し推進しております．
① 地下資源評価として，燃料資源，鉱物資源ならびに地熱・地中熱に関するポテンシャル評価と調査の実施．
② 地下環境利用評価として，二酸化炭素地中貯留や放射性廃棄物の地層処分等に関する地質モデ
リング技術の開発と調査の実施．
③ 地下環境保全評価として，資源開発や各種産業活動等に起因する土壌・地下水に関する評価手法の開発と調査を実施．
上記課題に対して，政策ニーズに対応した国家研究プロジェクトの牽引，産業ニーズに対応した民間企業との共同研究や技術コンサルティングの推進，また地域のニーズに対応した自治体等との連携を行っております．さらに将来的な展開を見据えて新たなシーズを創出する目的基礎研究，および GSJが進める知的基盤整備事業の一環として地下資源・ 環境に関する基盤情報の整備を推進しております．
今回の報告会は「地下水・土壌・地中熱の基盤データ整備と利活用」というテーマで開催します．
古代ギリシャ哲学では，世界を構成する四大元素として風・土・水・火が提唱されていました．今回テーマとしてあげている地下水は水に，土壌は土に，そして地中熱は火に，それぞれ結びつけると，地圏を構成する三大要素と考えることができるかも知れません．当部門では，地下水については水文環
境図，土壌については表層土壌評価基本図，地中熱に関しては地中熱ポテンシャルマップを作成し，
ウェブサイトや CD 媒体として公表しております．今年度，水文環境図に関しては，これまでに出版した 4 地域（関東平野 , 熊本地域 , 石狩平野 , 富士山）に加えて，国が進める知的基盤整備事業の一環として，新たに 3 地域（筑紫平野 , 勇払平野 , 大阪平野）の水文環境図を作成・公表，さらにこれらの情報を統一的に取扱可能な全国水文環境データベースを公表しました．また，大阪平野については，水文環境図の情報をもとに地中熱ポテンシャルマップを作成・公表しました．地中熱に関して，NEDO
プロジェクトのもとで作成した東北地方のポテンシャルマップの公表を行いました．
これらの地圏の資源・環境に関わる情報整備は，地道で派手さの少ない事業ですが，地下水に関しては2014年 7 月に施行された「水循環基本法」において地下水を含む循環する水が国民の共有財産であると位置づけられ，土壌に関しては，2003年 2 月に施行され，2010，2018，2019年に改正された「土壌汚染対策法」においては自然由来土壌汚染の把握が必要とされ，さらに地中熱については，
2010年の第 ３ 次「エネルギー基本計画」によって初めて明記され，2014年の第 ４ 次計画で，再生可能エネルギー熱という用語が定義され，その一部に位置付けられました．また2018年 4 月に閣議決定された環境基本計画では，地産地消の再生可能エネルギー熱として地中熱の活用が謳われています．
加えて当部門では，これらの地圏に関する情報整備の技術や知見について，東 ･ 東南アジア地球科
学計画調整委員会（CCOP） を通じた国際プロジェクトを通じて東南アジアの国々を対象に展開を図っています．まさに2015年 9 月に国連サミットで採択された17の持続可能な開発目標 SDGs の内，
目標 6（Clean water and sanitation），目標 7（Affordable and clean energy)，目標 9（Industry,
innovation and infrastructure），目標11（Sustainable cities and communities），目標12（Responsible
consumption and production），目標13（Climate action），目標17（Partnerships for the goals）に資する事業と考えております．
本報告会では，各研究グループや個人の研究成果も詳しく知って頂くために，例年同様にポスター
セッションの場を設け，ご参加頂いた方との研究交流を深めてまいりたいとも考えております．鉱物・燃料資源，微生物，鉱物材料，岩石物性，新調査・分析技術の開発など，様々な研究成果の紹介を用意しております．
私どもは本報告会を，部門の研究成果を皆様にお知り頂くと同時に，皆様から直接，貴重なご意見を伺う絶好の機会と位置づけ，毎年定期的に開催しています．今後とも変わらないご高配を賜りますよう，心からお願い申し上げます．

目

次

講演題目
13:30～13:35

開会のあいさつ

13:35～13:55

地圏資源環境研究部門

13:55～14:25

ビックデータ時代における環境施策とビジネス～オープンデータと IoT の融合による展開の可能性～研究紹介

14:25～15:10 〔招待講演〕
土壌汚染対策における土壌・地下水環境に関わる基盤データの利活用について

研究部門長

光畑 裕司

地圏資源環境研究部門
地圏環境リスク研究グループ長

張銘

6

国際航業（株） フェロー
防災環境事業部（地盤環境研究） 中島 誠

10

15:50～16:35 〔招待講演〕
企業が意識し始めたウォーターセキュリティ

八千代エンジニヤリング（株）
事業開発本部本部長

高橋 努

16

16:35～17:05

地下水の情報がビジネスに？
～将来のビジョンと地下水の地図～

地圏資源環境研究部門
地下水研究グループ長

町田 功

18

17:05～17:35

もっと身近な地中熱の利活用のために～地下水情報を活用した地中熱ポテンシャル
評価～

再生可能エネルギー研究センター
地中熱チーム長内田 洋平

15:10～15:50

ポスターセッション

17:35～17:40

閉会のあいさつ

18:00 ～

懇親会

20

研究グループ紹介
地下水研究グループの紹介

地下水研究グループ長		

町田 功24

鉱物資源研究グループの紹介

鉱物資源研究グループ長		相馬 宣和

26

燃料資源地質研究グループの紹介

燃料資源地質研究グループ長		

中嶋 健

30

地圏微生物研究グループの紹介

地圏微生物研究グループ長		吉岡 秀佳

34

地圏化学研究グループの紹介

地圏化学研究グループ長		鈴木 正哉

38

物理探査研究グループの紹介

物理探査研究グループ長		

横田 俊之

40

CO2地中貯留研究グループの紹介

CO2地中貯留研究グループ長		徂徠 正夫

44

地圏環境リスク研究グループの紹介

地圏環境リスク研究グループ長

張 銘

48

地圏メカニクス研究グループの紹介

地圏メカニクス研究グループ長

雷 興林

52

ポスター概要
地熱の調査・開発の社会的受容性を向上させる総合設計の検討

相馬宣和

58

大阪の地下水資源を「見える化」
ー水文環境図と地中熱ポテンシャルマップー

吉岡真弓，井川怜欧，内田洋平

58

LA-ICPMS を用いた有機物中の微量重金属元素イメージング

昆 慶明

59

選鉱・分離プロセスの高度化のための粉体シミュレーション開発

綱澤有輝

59

蛙目粘土鉱床での鉄の酸化・溶脱に伴う鉄同位体分別

高木哲一，申 基澈，地下まゆみ，
星野美保子，月村勝宏

60

水・油・ゴム・樹脂を壊さずその場で測る
片側開放型プロトン核磁気共鳴スキャナー

中島善人

60

石炭の物理的性質に着目した低コスト・簡易な石炭熟成度評価法の開発

小森省吾，髙橋幸士，金子雅紀

61

無人地上車両を用いたマルチコイル型電磁探査システムの応答特性

佐竹 海，万沢かりん，上田匠，神宮司元治，
横田俊之

61

Origin of methane in Hakuba Happo serpentinite-hosted hot spring:
14
C and noble gas study

須田 好，阿瀬貴博 , 宮入陽介 , 横山祐典 ,松井洋平，上田修裕，齋藤拓也，佐藤友彦，
澤木佑介，中井亮佑，玉木秀幸，高橋 浩，
森川徳敏

62

海洋堆積物から検出した新規ハプト藻バイオマーカー

風呂田郷史，中村英人，沢田 健

62

低温再生型粘土系吸着剤を用いた熱輸送システム

鈴木正哉，森本和也，万福和子

63

地熱発電プラントのリスク評価（材料腐食等）について

柳澤教雄

63

水溶性天然ガス中のネオペンタン

猪狩俊一郎

64

流体岩石反応に関わる溶解度と錯体の関係の整理

佐々木宗建

64

オキシ水酸化鉄の合成と有害物質の吸着

森本和也，鈴木正哉

65

ベントナイトなどのメチレンブルー吸着量の測定方法の JIS 制定

三好陽子，鈴木正哉，森本和也，高木哲一

65

CO2地中貯留における接触角変化に伴う毛管トラップの低下と共存メタンの影響に関する数値的解析

加野友紀，石戸恒雄，徂徠正夫

66

地層触媒環境活用型 CO2転換技術の開発

藤井孝志，朝比奈健太，西岡将輝

66

バックグラウンド値の決定に関する新しい国際的指針について

張 銘，中島 誠，田本修一，肴倉宏史，
ISO/TC190検討部会

67

塩素化エタン類の分解経路と分解速度について

張 銘，吉川美穂

67

カルシウム系吸着材のヒ素吸着能に及ぼすケイ酸の影響

杉田 創，小熊輝美，張 銘，原 淳子，
川辺能成

68

油圧式三軸圧縮試験装置の改良：堆積物の浸透率測定を目指して

竹原 孝，北村真奈美

68

超臨界条件下における亀裂を含む花崗岩の水理学的特性

北村真奈美，高橋美紀

69

亀裂を含む花崗岩の三軸圧縮変形時における AE 発生と b 値変化

末吉和公，雷 興林，北村真奈美，片山郁夫

69

地下水と地表水を用いた地熱資源探査の可能性検討

鈴木陽大

70

微小地震観測による地熱貯留層内の流動モニタリングとその利活用

岡本京祐，田中勇希，水崎雄二郎，
桑名栄司，石橋琢也，浅沼 宏

70

東南アジアにおける水平埋設型熱交換器を利用した
地中熱ヒートポンプシステム評価

Arif Widiatmojo，内田洋平，安川香澄，
高島 勲

71

最適化手法を用いた地中熱交換量の推定手法の開発

金子翔平，冨樫 聡，石原武志，
シュレスタ ガウラブ，吉岡真弓，内田洋平

71

加賀平野北部の深度別有効熱伝導率分布

石原武志，佐野星河，冨樫 聡，内田洋平

72

加賀平野の水文地質構造と地中熱ポテンシャルの簡易評価

佐野星河，石原武志 , 冨樫 聡 , 内田洋平

72

地下空間貯留水の低温化に関する実験的考察

冨樫 聡，霜山 竣，内田洋平

73

地下空間貯留水の冷熱利用可能量評価に向けた大谷石物性値の検証

霜山 竣，冨樫 聡，内田洋平

73

論文リスト

76

講演題目

ビッグデータ時代における環境施策とビジネス～オーペンデータと IoT の融合による展開の可能性～

Environmental Policy Measures and Business in the
Big Data Era~Possibility of Future Development throughIntegration of Open Data and IoT~

1 ．はじめに地圏環境リスク研究グループ長：張 銘
Leader, Geo-Environment Risk Research Group:
Ming Zhang
e-mail: m.zhang@aist.go.jp「社会保障・衛生」，「司法・安全・環境」，
「行財政」
，
「情報

講演題目

データのデジタル化とコンピュータの高速化，そしてイ
ンターネットの急速な発展に伴ってビッグデータの時代が通信・科学技術」，「国際」及び「その他」多くの分野にわたっている（図 2 ）2 ）．

到来した．ビッグデータとは，単なる大量のデータではなく，様々な種類若しくは形式が含まれるものであり，また日々膨大に生成される時系列性或いはリアルタイム性のあるものでもある（図 1 ）．

図2

静岡県が公表したオープンデータの分野

IoT：Internet of Things とは，コンピュータ等の情報・通信機器だけでなく，世の中に存在する様々な物体（モノ）図1

ビッグデータの三つの V 要素＊）に通信機能を持たせ，インターネットに接続したり相互に通信したりすることにより，自動認識や自動制御，遠隔計測

オープンデータとはその名の通り「公開されたデータ」等を行うことである 3 ）．既に実用化されつつある車の自動であり，「無償で利用できること」，「誰も利用（加工・編集・

運転システムは IoT 技術に係る一つの分かりやすい適用例

再配布等）できること」，「機械判別ができること」，「営利・として挙げられる．

非営利に関わらず二次利用ができること」といった条件がこのように，近年ではビッグデータやオープンデータ及定められている．わが国では，官民データ活用推進基本法

び IoT 等の分野が飛躍的に発展しており，かつてない社会（平成28年法律第103号）が制定されており，国及び地方公

変革をもたらしつつある．本稿では，ビッグデータ時代にお共団体はオープンデータに取り組むことが義務付けられてける環境施策とビジネスにおいてオーペンデータと IoT のいる．オープンデータへの取組により、国民参加・官民協働融合による展開の可能性を提起し，議論を行うとともに，実の推進を通じた諸課題の解決，経済活性化，行政の高度化・際の応用に向けて解決する必要のある課題について私見を効率化が期待されている．現在では，オープンデータ取組済

述べる．

自治体の一覧や地方公共団体におけるオープンデータの取組状況等情報は内閣官房情報通信技術総合戦略室によって
1）

公表されている ．

2 ．様々な環境問題
人類の活動によって引き起した環境問題は様々であり，ビッグデータとオープンデータを組み合わせることによ

大気汚染や水質汚濁，土壌汚染，気候変動・地球温暖化，酸り，様々な応用が可能となる．例えば，静岡県が立ち上げた性雨，森林破壊，生態系の破壊，放射性物質汚染及び光害・「ふじのくにオープンデータカタログ」では，2,195個のデー

日照障害等多種にわたる．日本では，近年「観光公害」といタセットが公表されており，「国土・気象」，「人口・世帯」，

う問題も注目されるようになってきている．また，環境問題「労働・賃金」，「農林水産業」，「鉱工業」，「商業・サービスと関連の深いものとして，海洋プラスチックごみ問題や人業」，「企業・ 家計・ 経済」，「住宅・ 土地・ 建築」，「エネル

口爆発，大都市化によるごみ問題及び集中豪雨等による自ギ・水」，「運輸・観光」，「教育・文化・スポーツ・生活」，

然災害の深刻化等も例として挙げられる．

6

これらの環境問題は非常に複雑であり，地域及び国際社

また，身近な例として，夏の高校野球（甲子園）では，炎会に大きな影響を及ぼしている．生物多様性の保全や持続天下で「かち割り氷」 の売り上げは，1 日120万円にもの可能な発展のためには改善・解決しなければならない喫緊ぼると言われているが，気温が低ければ，当然売れなくなの課題でもある．これら複雑な環境問題に関わるメカニズ

る．森永製菓の「チョコモナカジャンボ」は，アイスクリームの解明や予測・予防及び改善・対策政策の決定等におい

ムの間に板チョコを挟み，モナカで包んだ同社の定番商品ては，関連のデータを統合的に解析する必要があり，また，であり，年間 １ 億8,000万個を売り上げる．モナカの皮は現状をリアルタイムに把握するためには，IoT 技術との融合

アイスを覆う商品の形になってから一定期間が経過するとも必要不可欠であると考えられる．

アイスの水分を吸収してしまい，パリパリの食感が損なわれる．このため，森永製菓は製造から消費者の手元に届くまで 2 週間以内を目指し，手持ちの在庫を極端に少なくしてIoT や AI 等の技術の進化により，気象データを利活用し運用している．しかし，アイスの売れ行きは気温の変化に非たビジネスに変革が起きており，筆者にとってはこれがオー

常に敏感に反応する．気温上昇によって需要が前週の1.5倍

プンデータと IoT を融合した実用性の高い成功事例と考えになる場合もあり，適切な在庫を保有していなければすぐている．

に欠品になり，商機を逃れてしまう．2017年夏から森永製

気象は人間の生活と生産活動等に密接に関連しており，

菓は日本気象協会（JWA）が提供した気象情報で需要を高

日常生活や旅行，損害保険，農林漁業の一次産業における品精度に予測し，欠品の問題を解決したと報道されている 5 ）．

質管理や生産量の予測，工業・製造業等の二次産業における材料の調達や製品品質と製造量の管理等，販売業・サー
ビス業等の三次産業における集客数や売れ筋商品の変化の予測等多くのことに関連している．例えば，我々の身近なところでは，「今日は肌寒そうだから何を着ようかな？」，「今
日の天気がすっきりしないので，傘を持って出かける必要はあるかな？」，「洗濯物は干しっぱなしにしても大丈夫かしら？」等の情報は常に気になると思う．衣服類を販売する店では，「いつ季節の商品に入れ替えたら一番よいか？」，
コンビニでは，「冷麺やおでん等の商品をいつ，どの位仕入するか？」等の多くの決定は気温変化に対する正確な予測が必要不可欠である．

図4

パリパリとした「チョコモナカジャンボ」５）

わが国では，1993年の気象業務法の改正により，許可事
業者が気象庁の観測データを利用し，独自の予報を行える株式会社ウェザーニューズが出した「2019年 5 月期 第 1ようになり，ビジネス創出の機会が生み出された．気象庁で四半期決算短信」によれば，気象サービスの市場規模は全は，気象データ高度利用ポータルサイトが開設されており，

世界で6,000億円以上と想定されている．気象リスクへの気象庁が発表する気象データや気象データの取得方法及び関心の高まりとインターネット技術の発展に伴い，気象サー

気象データの利活用事例等が公表されている 4 ）．例えば，気ビスの市場は今後も成長をし続けると予測されている 6 ）．

象庁が公表した気象データの利活用事例では，ホットコー
ヒーの販売指数と平均気温の関係を明らかに示されている（図 3 ）．

4 ．地球科学に係るビッグデータ利用の可能性
今年の 2 月に，Nature 誌に掲載された一つの論文が筆者にとってはとても興味深かった 7 ）． タイトルは，“Deeplearning and process understanding for data-driven
Earth system science” である．この論文では，ビッグデー
タの三つの基本 V 要素に，データの不確実性を加え，四つのV 要素で観測とシミュレーションしたビッグデータ利用可能性を議論した（図 5 ）．
同論文では，著者の Reichstein らがデータ駆動型地球シ
ステム科学のための深度学習とプロセス理解について従来の機械学習手法の限界を指摘し，時空間変動特性の解析に
深度学習の適用を提案した．また，物理学的プロセスモデルとデータ駆動型機械学習の汎用性をカップリングしたハイ

図 3 東京都におけるホットコーヒーと平均気温の相関性

４）

ブリッドモデリング手法の適用を提案した．図 6 に深度学
7

講演題目

3 ．気象データがもたらしたビジネスの事例

この論文によれば，機械学習はその他の分野でよく利用されているが，地球科学分野においてはまだ応用の初期段階にあり，深度学習で時空間の変動特性を抽出することで，予測に利用できると謳えている．但し，原理的にできると言っても，地球科学分野においては，データ不足の問題がある．例えば，コンピュータが “訓練したサンプル” によって，多くの “犬” と “猫” を識別することが可能であるが，地球科学分野においてはこのような “訓練したサンプル” はま
だない．機械学習を地球科学分野に応用する場合，データの講演題目

解釈やデータの複雑性と不確実性，データの不足，サンプルの不足及び計算技術自身等において挑戦的な課題が残されている．
図5

地球科学分野におけるビッグデータの特性と特質 ７）

このように地球科学分野においてビッグデータの利用は有望であるものの，本格的な利用はまだできていないのが現状である．

習の典型的応用（左側）と対応した地球科学問題への適用可能性（右側）を示す．

5 ．環境分野におけるビッグデータ利用の課題

深度学習の目的物（物体）の分類と位置特定手法を地球

気象は環境との関連があるものの，環境に係る一つの事

科学分野における（事象の）パターン分類に，機械学習の象に過ぎない．筆者が広範囲にわたって調査してみたとこ

スーパー解像度と融合手法を地球科学分野における統計学

ろ，環境分野においては，オープンデータと IoT の融合によ的ダウンスケーリングと混合に，機械学習のビデオ予測手るビッグデータを利活用した本格的ビジネス事業の創出事

法を地球科学分野の短期的予報に，機械学習の言語翻訳手例はまだないようである 8 ）．様々な要因が環境分野におけ法を地球科学分野のダイナミックな時間的シーリズのモデるビッグデータの有効利用とビジネスへの展開に影響を与リングに，それぞれ適用可能であると述べられている．

えていると考えられる．
（1）技術的問題

環境問題は非常に複雑であり，多岐にわたる影響要因や関連事象に対する的確な理解，事象間の相関性を適切に記述するための概念モデルの確立，
ビックデータの管理及び処理等において，何れも熟知かつ高度な技術が必要不可欠である．このような技術開発に必要な人材は不足していると思われる．また，情報セキュリティの確保に高い技術力も必要とされる．
加えて，益々増加していく膨大なデータの保管や解析速度の限界等の問題も顕在化していく可能性が高いと思われる．
（2）ステークホルダーの関心不足

2019年 9 月23日アメリカのニューヨークで開催された国連気候行動サミッ
トでのスウェーデンの環境活動家であるグレタ・トゥ
ンベリさん（16）の講演が一時的に注目されたが，結果的には深い議論に繋がらなかったと思う．世界経済が低迷している中，気候変動への対策や環境保護よりも経済優先になりがちな傾向にあるのではないかと思われる．大気汚染や水質汚濁及び土壌汚染等について，新興国は先進国がかつて歩いた同じ道を歩んでいるケースが多く見受けられるのが事実である．
（3）前例と予算の欠乏 環境は “公共の財産” であり，環境問題を改善・解決するためには，各国の政府が必要な投資を行うべきであると考えられる．環境問題は消費問題と違って，直接ビジネスに繋がる可能性は比較
図68

深度学習手法の地球科学問題への適用

7）

的低い．しかし，減災や防災，国民生活レベルの向上及

び地域社会経済の発展等には密接に関連するため，長6 ．あとがき期的な視点から戦略的な投資が必要不可欠であると考

ビッグデータやオープンデータ，IoT 及び AI はいずれもえられる．例えば，気候変動の予測や人口の減少，住宅

近年急速に発展してきた新しい技術分野であり，環境分野

やインフラの老朽化，産業構造の変革及び防災等を統におけるオープンデータと IoT の融合による本格的なビジ

合的に考慮した街づくりや次世代土地利用計画の策定

ネス創出の事例は未だに皆無に近い．しかし，環境問題は持等について政府が関連研究開発に戦略的に投資する価

続可能な発展と密接に関連しており，今後公的資金の投資値はあると少なくとも筆者はそう思っている．また，重によるオーペンデータの整備や技術の融合に係る研究開発

金属類のバックグランド値に関する全国版のマップを及び企業等による新しいビジネスモデルの創出に期待し整備するためには数億円を要するが，自然由来汚染のたい．
誌面と時間等の制限や筆者の浅学菲才により記述の不十が掛かってしまう可能性もある．本来なら，バックグラ

分な部分や、場合によっては誤解もあるかもしれないが，今ンド値よりも低い自然由来汚染には過剰な対策を実施

後更なる議論を深め，環境問題に係る戦略的研究開発の実する必要がなく，海外では，法令によってそのように規施や施策決定等に少しでも貢献できれば幸いである．

制されている国もある．
（4）普及したオープンアクセスデータの不足と利用の困難
さ 現在地球観測（文部科学省 /JAXA）や大気汚染物
質広域監視システム（環境省），水文地質データベース（国土交通省），地質情報データベース（産総研地質調
査総合センター）及び表層土壌における主要元素とリスク情報のデータベース / 表層土壌評価基本図（一部の県のみ整備済，産総研地質調査総合センター）等のデータベースがそれぞれの機関で整備・公表されている．データの形式や整備の目的は異なっているため，統合解析等に利用する際には，変換や莫大な労力を費やす必要もあると思われる．
以上のほか，既存データの測定精度や信頼性，適用条件と範囲の精査，必要であるがまだ整備されていないデータベースの拡充，また受益の公平性及び倫理的問題等についても議論がまだ不十分であると思われる．

参考文献
1) https://cio.go.jp/policy-opendata，2019年11月10日閲覧
2) https://opendata.pref.shizuoka.jp/，2019年11月10日閲覧3) http://e-words.jp/w/IoT.html，2019年11月10日 閲覧4) https://www.data.jma.go.jp /developer/index.
html，2019年11月10日閲覧
5) https://newswitch.jp/p/14076, 2019年11月10日閲覧6) https://www.nikkei.com /nkd /disclosure /tdnr/
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7) https://www.nature.com/articles /s41586-0190912-1，2019年11月10日閲覧
8) https://www.smithschool.ox.ac.uk/publications/
wpapers/workingpaper14-04.pdf，2019年11月10
日閲覧

9

講演題目

対策に一つの大きいサイトだけでもそれ以上のコスト

土壌汚染対策における国際航業株式会社 フェロー 防災環境事業部（地盤環境研究）：中島 誠
土壌・地下水環境に関わる
Fellow, Kokusai Kogyo Co., Ltd.: Makoto Nakashima
基盤データの利活用について
e-mail: makoto-nakashima@kk-grp.jp
土壌汚染対策における土壌・地下水環境に関わる基盤データの利活用について
Utilizationof Basic Data
Soil andUtilizationof Related
Basic toData
Related to Soil and Groundwater Environment
Groundwater Environmentin
SoilContamination
in Soil Contamination Countermeasures
Countermeasures

国際航業株式会社 フェロー 防災環境事業部（地盤環境研究）：中島 誠
存のデータが存在している場合のほか，特定有害物質の埋Fellow, Kokusai Kogyo Co., Ltd.: Makoto Nakashima
設等，使用等および埋設等の履歴がある場合も汚染のおそ2019年 4 月に土壌汚染対策法の 2 回目の一部改正が完
Phone: 03-3288-5758,
e-mail: makoto-nakashima@kk-grp.jp

1 ．はじめに講演題目

全施行され，わが国の土壌汚染対策は新たなフェーズにれありと判断される．これに対して，自然由来および水面埋

１．はじめに 改正された土壌汚染対策法（以下「法」と入ったといえる．
2019
年 4土壌汚染に関する適切なリスク管理を推進し，
月に土壌汚染対策法の 2 回目の一部改いう．
）では，正が完全施行され、わが国の土壌汚染対策は新た
改正前の土壌汚染対策法（以下「旧法」という．
）におけるなフェーズに入ったといえる。改正された土壌汚課題を解決するため，土壌汚染状況調査の実施対象となる染対策法（以下「法」という。
）では、土壌汚染に土地の拡大，汚染の除去等の措置内容に関する計画提出命関する適切なリスク管理を推進し、改正前の土壌
令の創設等，
リスクに応じた規制の強化，その他の措置が講
汚染対策法（以下「旧法」という。
）における課題
じられた．
を解決するため、土壌汚染状況調査の実施対象となる土地の拡大、汚染の除去等の措置内容に関す
本稿では，法に基づき土壌汚染の調査・対策を進める上る計画提出命令の創設等、リスクに応じた規制のでの土壌・地下水環境に関わる基盤データの必要性を整理強化、その他の措置が講じられた。
し，
これまでに発行されている土壌・地下水環境に関わる
本稿では、法に基づき土壌汚染の調査・対策を
基盤データの適用性と将来に向けての課題・要望について，進める上での土壌・地下水環境に関わる基盤デー
土壌汚染調査・対策の実務に携わる者の視点で述べる．
タの必要性を整理し、これまでに発行されている
土壌・地下水環境に関わる基盤データの適用性と2 ．土壌汚染状況調査における基盤データの活用
将来に向けての課題・要望について、土壌汚染調（査・対策の実務に携わる者の視点で述べる。
1）自然由来および水面埋立て土砂由来の土壌汚染のは、土壌汚染状況調査の対象地および周辺の土地
立て土砂由来の汚染のおそれについては，それらに由来しにおける基準不適合（土壌溶出量基準または土壌て基準不適合を示すデータが存在している場合にのみ，汚含有量基準に不適合）を示す既存のデータが存在
染のおそれありと判断されることになっている．そのため，している場合のほか、特定有害物質の埋設等、使自然地層や水面埋立て土砂の種類や地域特性から基準不適用等および埋設等の履歴がある場合も汚染のおそ合となっていることが疑われる特定有害物質の場合であっれありと判断される。これに対して、自然由来おても，過去に調査されたデータがないなど，実際にその物質
よび水面埋立て土砂由来の汚染のおそれについてが基準不適合であることを示すデータがなければ汚染のおは、それらに由来して基準不適合を示すデータが存在している場合にのみ、汚染のおそれありと判
それなしと判断されているのが現状であり，法に基づく土断されることになっている。そのため、自然地層
壌汚染状況調査が行われた土地に隠れた土壌汚染が存在しや水面埋立て土砂の種類や地域特性から基準不適ている可能性がある場合がある．
合となっていることが疑われる特定有害物質の場
自然由来または水面埋立て土砂由来の土壌汚染が見逃さ合であっても、過去に調査されたデータがないな
れた特定有害物質のある土地がある場合には，見逃された
ど、実際にその物質が基準不適合であることを示
汚染のある土壌が自由に他の土地に移動して利用されるこすデータがなければ汚染のおそれなしと判断されとが考えられ，汚染ありと判断された土地についても汚染ているのが現状であり、法に基づく土壌汚染状況
物質の見逃しがある状態で汚染土壌が区域外へ搬出される調査が行われた土地に隠れた土壌汚染が存在している可能性がある場合がある。
ことが考えられる．
自然由来または水面埋立て土砂由来の土壌汚染区域指定された土地からの土壌の搬出について，旧法でが見逃された特定有害物質のある土地がある場合
は，すべて汚染土壌処理施設へ搬出し処理することとなっには、見逃された汚染のある土壌が自由に他の土ていたが，今回の法改正により幾つかの搬出方法が新たに地に移動して利用されることが考えられ、汚染あ認められた（図 2 ）．新たに認められたのは，“自然由来等形りと判断された土地についても汚染物質の見逃し
質変更時要届出区域間での自然由来等土壌の移動（区域間がある状態で汚染土壌が区域外へ搬出されること
移動）”，“一の（同一の契機による）土壌汚染状況調査で区が考えられる。
区域指定された土地からの土壌の搬出について、域指定された要措置区域間または形質変更時要届出区域間
旧法では、すべて汚染土壌処理施設へ搬出し処理
での土壌の移動（飛び地間移動）” および “自然由来等土壌することとなっていたが、今回の法改正により幾利用施設（自然由来等土壌構造物利用施設，自然由来等土
つかの搬出方法が新たに認められた（図 2）。新た壌海面埋立施設）での自然由来等土壌の利用” である．こに認められたのは、“自然由来等形質変更時要届出
区域間での自然由来等土壌の移動（区域間移動）”
、
搬出先
搬出元
飛び地間移動“一の（同一の契機による）土壌汚染状況調査で
要措置区域
要措置区域
区域指定された要措置区域間または形質変更時要汚染土壌処理施設
届出区域間での土壌の移動（飛び地間移動）”およ形質変更時要届出区域
び“自然由来等土壌利用施設（自然由来等土壌構
自然由来等土壌利用施設
自然由来等土壌
自然由来等形質変更
造物利用施設、自然由来等土壌海面埋立施設）で時要届出区域
構造物利用施設（自然由来等土壌）
自然由来等土壌の自然由来等土壌の利用”である。これらの制度
海面埋立施設は、いずれも区域内の土壌汚染の状態が正しく把飛び地間移動形質変更時要届出区域
握されていることをもって成り立つものであり、自然由来等形質区域間移動
変更時要届出区域
土壌汚染状況調査の段階で自然由来や水面埋立て（自然由来等土壌）
土砂由来の土壌汚染の見逃しがあった場合には、
図２ 要措置区域等外への土壌の搬出の種類法に則ったかたちでこれらの移動や利用を行うことが土壌汚染の拡散につながってしまう危険性が
図 2 要措置区域等外への土壌の搬出の種類あると考えられる。
このような事態を招かないためには、法の土壌汚染状況調査において、地歴調査の段階で自然由

おそれの把握の重要性

２．土壌汚染状況調査における基盤データの活用
図 1 に，法の土壌汚染状況調査の流れを示す．土壌汚染状（１）自然由来および水面埋立て土砂由来の土壌
況調査では，“土壌汚染のおそれの把握（地歴調査）” で把汚染のおそれの把握の重要性
握された土壌汚染のおそれを自然由来，水面埋立て土砂由図 1 に、法の土壌汚染状況調査の流れを示す。
来，
およびそれら以外（人為等由来）の三つに区分し，それ
土壌汚染状況調査では、“土壌汚染のおそれの把握らの由来ごとに人為等由来汚染調査，
自然由来汚染調査，水（地歴調査）”で把握された土壌汚染のおそれを自面埋立て土砂由来汚染調査のいずれか又は複数を行うこと
然由来、水面埋立て土砂由来、およびそれら以外（人為等由来）の三つに区分し、それらの由来ごになる．
とに人為等由来汚染調査、自然由来汚染調査、水このとき，人為等由来の汚染のおそれについては，土壌汚
面埋立て土砂由来汚染調査のいずれか又は複数を染状況調査の対象地および周辺の土地における基準不適合行うことになる。
（土壌溶出量基準または土壌含有量基準に不適合）を示す既
このとき、人為等由来の汚染のおそれについて
調査義務・調査命令
土壌汚染の
おそれの
把握
（地歴調査）

一の土壌汚染状況調査で区域指定された土地情報の入手把握試料採取等対象物質の特定汚染のおそれの由来に応じた区分

Cd、Cr6、Se、Pb、As、F、Bの土壌溶出量が基準不適合な土壌
特定有害物質水底土砂の基準に適合しないもの以外

自然由来
汚染調査

人為等由来
汚染調査

水面埋立て土砂由来汚染調査土壌汚染状況調査結果の報告

土壌汚染状況調査の流れ
図１図 1土壌汚染状況調査の流れ
10

受け入れ終了後、汚染の拡散の防止その他必要な措置（表面の被覆等）を講じ、汚染土壌処理事業を廃止⇒形質変更時要区
域に指定

表１

項
地球化
試料

試料
位置

分析

一の土壌汚染状況調査で区域指定

専ら自然由来の汚染状態が地質的に同質な状態、又は水面埋立て用土砂由来の場合は
同一港湾内

地球化
試料

試料
位置

分析

れらの制度は，搬出先
搬出元 いずれも区域内の土壌汚染の状態が正しく
飛び地間移動把握されていることをもって成り立つものであり，
土壌汚
一の土壌汚染状況調査で区域指定された土地
要措置区域

要措置区域

汚染土壌処理施設
染状況調査の段階で自然由来や水面埋立て土砂由来の土壌
形質変更時要届出区域
汚染の見逃しがあった場合には，法に則ったかたちでこれ
自然由来等土壌利用施設
受け入れ終了後、汚染の拡散の防止

自然由来等土壌
自然由来等形質変更
その他必要な措置
らの移動や利用を行うことが土壌汚染の拡散につながって（表面の被覆等）を時要届出区域
構造物利用施設
Cd、Cr6、Se、Pb、As、F、Bの土壌溶出量が講じ、汚染土壌処
基準不適合な土壌

しまう危険性があると考えられる．
特定有害物質水底土砂の基準に（自然由来等土壌）

自然由来等土壌
海面埋立施設理事業を廃止⇒形質変更時要区域に指定適合しないもの以外

このような事態を招かないためには，法の土壌汚染状況
飛び地間移動形質変更時要届出区域

調査において，地歴調査の段階で自然由来および水面埋立
自然由来等形質区域間移動
一の土壌汚染状況調査で区域指定

変更時要届出区域（自然由来等土壌）
専ら自然由来の汚染状態が地質的に同質なて土砂由来の土壌汚染のおそれを確実に把握することが必状態、又は水面埋立て用土砂由来の場合は同一港湾内あると考えられる．
（2）活用可能な基盤データと適用性について
このような事態を招かないためには，法の土壌
自然由来および水面埋立て土砂由来の土壌汚染のおそれ

汚染状況調査において，地歴調査の段階で自然由の判断の精度を上げるため，また，自主調査等で把握された

来および水面埋立て土砂由来の土壌汚染のおそれを確実に把握することが必要になってくる．

土壌汚染の由来を推定するための判断材料の一つとするた

めには，これらの由来による土壌汚染状況に係る情報を読み取ることが可能な基盤データの整備・ 公表が望まれる．

（２）活用可能な基盤データと適用性について

現状においてそれに該当するものとして，産業技術総合研
自然由来および水面埋立て土砂由来の土壌汚染究所より公開されている地球化学図，
土壌・地質汚染評価のおそれの判断の精度を上げるため，また，自主調査等で把握された土壌汚染の由来を推定するた
基本図および表層土壌評価基本図が考えられる．
これらにめの判断材料の一つとするためには，これらの由
おける土壌試料の種類，
試料採取位置および分析内容は表来による土壌汚染状況に係る情報を読み取ること1 に示すとおりとなっている．

が可能な基盤データの整備・公表が望まれる．現状においてそれに該当するものとして，産業技術の判断では，土壌溶出量基準または土壌含有量基準に不適
総合研究所より公開されている地球化学図，土合である土壌溶出量と土壌含有量の分析データが必要であ壌・地質汚染評価基本図および表層土壌評価基本
る．この用途に合うものとしては，
土壌溶出量及び土壌含有図が考えられる．これらにおける土壌試料の種類，
量の分析データが含まれている土壌・地質汚染評価図と表
試料採取位置および分析内容は表 1 に示すとおりとなっている．
層土壌評価基本図が考えられる．
法の土壌汚染状況調査における自然由来の汚染
1 ）土壌・地質汚染評価図および表層土壌評価基本図のおそれの判断では，土壌溶出量基準または土壌の活用について含有量基準に不適合である土壌溶出量と土壌含有
土壌・地質汚染評価図は，千葉県姉崎地域と宮城県仙台
量の分析データが必要である．この用途に合うも地域について発行されており，4 ～8 km2に 1 地点以上設のとしては，土壌溶出量及び土壌含有量の分析デ定された試料採取位置ごとに深さ方向に分布している地層ータが含まれている土壌・地質汚染評価図と表層ごとの土壌溶出量，土壌含有量及び土壌全含有量の値等が，土壌評価基本図が考えられる．
幾つかの特定有害物質（重金属等）について示されている．
１）土壌・地質汚染評価図および表層土壌評価基
本図の活用について
これらの情報は，
地域ごと，地層ごとの自然由来の土壌汚染
土壌・地質汚染評価図は，千葉県姉崎地域と宮状況を推定する上で有効であり，他の物質との共存状況等
城県仙台地域について発行されており，4～8 km2の情報も既存の基準不適合データが自然由来かどうかを推に 1 地点以上設定された試料採取位置ごとに深さ定する際に参考にできる可能性がある．また，姉崎地域につ方向に分布している地層ごとの土壌溶出量，土壌
いては各地点の分析データが Excel ファイルのかたちで添含有量及び土壌全含有量の値等が，幾つかの特定付されており，
ユーザーが地層ごとの土壌汚染状況の特徴
有害物質（重金属等）について示されている．こを統計解析すること等も可能である．
れらの情報は，地域ごと，地層ごとの自然由来の表層土壌評価基本図は，
4 km2に 1 地点以上の割合で設
土壌汚染状況を推定する上で有効であり，他の物
質との共存状況等の情報も既存の基準不適合デー定された試料採取位置ごとに深さ50cm までの表層土壌
タが自然由来かどうかを推定する際に参考にでき（表層の腐葉土層，植生，大礫を除く）の土壌溶出量，土壌含る可能性がある．また，姉崎地域については各地
有量および土壌全含有量の値が幾つかの特定有害物質（重点の分析データが Excel ファイルのかたちで添付金属等）についてエリアごと，土壌分類ごとの値として示されており，ユーザーが地層ごとの土壌汚染状況
されるとともに，それらの値の平面分布図が示されている．
の特徴を統計解析すること等も可能である．
これらの情報は表層部の土壌が造成等で改変されていない
表層土壌評価基本図は，4 km2 に 1 地点以上の割法の土壌汚染状況調査における自然由来の汚染のおそれ

土壌汚染状況に関わる基盤データの概要

土壌汚染状況に関わる基盤データの概要

項目内容
地球化学図（全国）1),2)
試料■河川堆積物（現・旧河床に堆積した砕屑物）■海底堆積物（海底表層堆積物）
試料採取■河川堆積物：10km×10km に 1 試料程度
位置3,024 箇所
■海底堆積物：4905 箇所
分析内容
・元素濃度（全含有量）：53 元素
・0.1N 塩酸浸出法による可溶性元素濃度：
主成分元素，微量元素
地球化学図（関東）3)
試料■河川堆積物（現・旧河床に堆積した砕屑物）■海底堆積物
試料採取■河川堆積物：全国版の約 10 倍の精度
位置1,457 箇所
■海底堆積物：東京湾内 29 箇所（コア試料）
分析内容
・元素濃度（全含有量）：53 元素
・0.1N 塩酸浸出法による可溶性元素濃度：
主成分元素，微量元素
土壌・地質汚染評価基本図（姉崎地域）4)
試料■表層土壌（関東ローム層，沖積層）：
深さ 15，50，100，150cm で採取■堆積物（上総層群，下総層群）：
露頭面を削った新洗面から採取（露頭の状況によってはその一部のみを採取）
試 料 採 取 ■表層土壌：4km2 に最低 1 地点
位置
■堆積物：4～8km2 に対して 1 地点の割合でボーリング調査（深度別試料採取）
分析内容
含有量分析（全量），土壌含有量試験，土壌溶出量試験，検液の pH 変化，鉱物分析（X
線回折法，熱分析，透過型分析（電子顕微鏡
による），鉛の存在形態分析（分別抽出量），
鉛同位体比測定
土壌・地質汚染評価基本図（仙台地域）5)
試料■表層土壌■深さ別土壌試料
試 料 採 取 ■表層土壌（堆積物等）：4km2 に最低 1 地
位置
点■深さ別土壌：4～8km2 に対して 1 地点の割合でボーリング調査
分析内容
鉱物同定，含有量分析（全量），土壌含有量試験，土壌溶出量試験，電子顕微鏡分析
表層土壌評価基本図 6)
試料
表層土壌（深さ 50cm までの土壌）
試 料 採 取 4km2 に対して 1 地点の割合
位置
分析内容
水溶出量（土壌溶出量），塩酸溶出値（土壌含有量），含有量（全量）※その他，ヒトの健康リスク評価

合で設定された試料採取位置ごとに深さ 50 cm までの表層土壌（表層の腐葉土層，植生，大礫を除有効である．一方，東京や大阪等の都市部においては，深さく）の土壌溶出量，土壌含有量および土壌全含有50cm までの土壌はほとんどが造成等により自然状態から量の値が幾つかの特定有害物質（重金属等）につ入れ替わっている可能性があるため，表層土壌の汚染状況
いてエリアごと，土壌分類ごとの値として示されのから試料採取地点周辺の土地の土壌汚染状況を推定するるとともに，それらの値の平面分布図が示されている．これらの情報は表層部の土壌が造成等で改ことが妥当かどうかの検証が必要であると考えられる．
ま変されていない地域における自然由来の土壌汚染
た， 東京都区部の有楽町層や大阪市の大阪層群沖積層
状況を推定するためには有効である．一方，東京
Ma13層上部等，海成層の自然由来の土壌汚染については深や大阪等の都市部においては，深さ 50 cm までの部までのボーリング調査の結果がないと評価できない場合
土壌はほとんどが造成等により自然状態から入れが多く，海成の堆積層における自然由来の土壌汚染のおそ替わっている可能性があるため，表層土壌の汚染れの把握に課題が残されている．
状況のから試料採取地点周辺の土地の土壌汚染状
地域における自然由来の土壌汚染状況を推定するためには

11

講演題目

要になってくる．
図２ 要措置区域等外への土壌の搬出の種類

表1表１さらに，表層土壌評価基本図では地点ごとの分析データ

関東の地球化学図レベルの精度で他の地方についてもデーは公開されておらず，土壌汚染状況調査を行う土地の近傍タが整備されると活用されるケースが増えると予想される．

の個別の調査地点のデータをユーザーが確認することがで沿岸地域の地球化学図における海底堆積物の元素濃度のきない．資産価値を有している土地の汚染状態を示す詳細

分布図については，その土壌が浚渫土として用いられた公なデータを公表することは難しいのかもしれないが，調査

有水面埋立地の水面埋立て土砂由来の土壌汚染の可能性を地点の位置と分析データが Excel ファイル等のかたちで提推定するための基礎情報として参考になると考えられる．

供されると，法の土壌汚染状況調査を行う土地の周辺の表層土壌の状況を詳細に確認できるなど，基盤データとしての有効性が増すと思われる．
講演題目

また，将来的には，日本全国の土壌について，表層から深3 ．掘削土の再利用における基盤データの活用（1）掘削土の再利用におけるバックグラウンド値に係る基盤データ整備の有効性

部までの土壌の汚染状況を示す分析データが地層分布とのオランダやフランスでは，土木工事等による掘削土の再関係もわかるようなかたちで三次元的な土壌評価図として利用について，土壌中に含まれる有害物質の濃度に応じた整備され，自然由来および水面埋立て材料由来の土壌汚染管理の方法や基準が定められており，汚染されていない土の状況を読み取ることができるようなものが整備されるの壌であってもバックグラウンド値を超える濃度かどうかでが理想的である．

再利用できる範囲が規定されている．

2 ）地球化学図の活用について

図 3 はオランダの土壌の基準であり，土壌に介入値を超

日本の地球化学図は，約10 km×10 km に 1 点の割合でえる濃度で有害物質が含有されている場合には浄化対象と陸域において採取された河床堆積物試料の元素濃度（全含なるが，浄化対象とならない土壌であっても有害物質の濃有量） の分布が日本全国について図示されたものであり，度に応じて，再利用可能な土地の用途が分けられている．そ

岩石の風化や試料採取位置よりも上流側に分布する岩石やの中で，自然または農業用の土地で再利用が可能な土壌は

1)

堆積物，土壌等の情報を持っていると考えられている ．関

オランダ全国のバックグラウンド濃度の研究から導き出さ

東の地球化学図では，さらにその約10倍の密度で試料採取れたバックグラウンド値以下の濃度である場合のみとされ位置が設定され，より詳細な全含有量の分布が図示されてており，バックグラウンド値には原則として比較的乱されいる3)．地球化学図は陸域だけでなく，沿岸海域についてもていない地域の表層土壌のバックグラウンド濃度の分布の2）作成されており ，陸域から供給された化学物質および化学物質を含む土壌等が移動・拡散し，海底堆積物となっている状況を読み取ることができる．

95パーセンタイル値が設定されている 7 ）．
図 4 はフランスの掘削土のオフサイト管理オプションである．汚染土壌については有害性の有無や処理の可能性，再地球化学図では，法の特定有害物質である砒素（As），カ

利用の機会の有無により再利用のオプションや搬出先としドミウム（Cd），水銀（Hg），鉛（Pb）について全含有量のて認められる埋立地が指定されおり，非汚染土壌について分布図が示されており，六価クロムについてはクロム（Cr）

はおなじ科学的なバックグラウンドである30 km 圏内のオとしての土壌全含有量の分布図が示されている．また，全含

フサイトでの再利用が認められている 8 ）．

有量の他に，0.1N 塩酸浸出法による可溶性元素濃度の分布

このように，オランダやフランスでは土壌中に含まれる図も示されており，法の特定有害物質についてはCd，Cr，Pb

有害物質がバックグラウンド値を超えて存在する場合に何の可溶性元素濃度の分布図が示されている．地球化学図でらかの形で再利用が制限されるようになっており，このこは土壌汚染の指標となる土壌溶出量，土壌含有量の値を直とが土壌中の有害物質のバックグラウンド濃度やその分布接得ることはできず，法の土壌汚染状況調査では自然由来を基盤データとして整備することにつながっていると考え

および水面埋立て土砂由来の土壌汚染のおそれがあると判られる．

断する材料には直接はならない．しかしながら，土壌全含有

これに対して，わが国では，掘削土の再利用について自治量の分布から土壌含有量について，可溶性元素濃度の分布

体が残土条例を制定して掘削土を搬出して埋立て等に再利から土壌溶出量について，それぞれ潜在的に高い値を示す可能性がある地域を大まかに推定することにはつながることから，流域単位での自然由来の土壌汚染の可能性を示す
基礎情報として参考にすることはできると考えられる．法清浄

土壌品質の管理居住

バックグラウンド値の土壌汚染状況調査や自主調査での利用においては，調査

浄化

工業

介入値

持続可能な土地の管理

サイト浄化

対象とする土地とその周辺地域のデータを利用することになるが，調査の対象となる土地の土壌汚染のおそれを検討

自然および農業

居住地

工業地

浄化

するためには，10 km×10 km に 1 点の密度で取得されたデータを利用するには無理がある場合が多いと考えられる．そのため，その約10倍の密度でデータが取得されている
12

7)
図３
図 3 オランダの土壌の基準
オランダの土壌の基準 7 ）2007年フランスブラウンフィールドサイト
管理ポリシーの適用条件を満たしている
掘削土の特性化

表２

自然
目安値
全国

関東

図３

オランダの土壌の基準

関東

7)平均値+3σ95 パーセンタ
イル値

25

0.52

170

71

24

0.54

190

83

2 土壌全含有量による自然的レベルの範囲の（単位：mg/kg）
表２ 表土壌全含有量による自然的レベルの範囲の目安値とバックグラウンド値の比較
目安値とバックグラウンド値の比較
居住バックグラウンド値
工業
介入値
土壌全含有量のバックグラウンド値を算定してみ
As
Cd
Cr
Pb
自然的レベルの範囲のた結果を法の施行通知で自然的レベルの範囲の目
持続可能な土地の管理
サイト浄化
39
1.4
－
140
目安値（法施行通知）
安値として示されている値とともに示したもので平均値+3σ
32
0.43
200
59
ある。バックグラウンド値については、わが国で自然および農業
居住地
工業地
浄化
全国
95
パーセンタ
自然由来の判断の目安値の算定等に用いられてい
34
0.61
210
65
イル値 オランダ等で用いられている 95
る平均値+3σと、平均値+3σ
25
0.52
170
71
パーセンタイル値の2 種類の方法で求めてみた。
7)
関東
95 パーセンタ
図３ オランダの土壌の基準法で自然的レベルの範囲にあると判断された場合
24
0.54
190
83
イル値
でもバックグラウンド値を超える土壌全含有量で（単位：mg/kg）8）ある場合があること、全国のバックグラウンド値
図 4 フランスの掘削土のオフサイト管理オプション
図４ フランスの掘削土のオフサイトと関東のバックグラウンド値で差があること、平
土壌全含有量のバックグラウンド値を算定してみ管理オプション 8)
均値+3σの値の方が95 パーセンタイル値よりも均値+3σの値の方が95パーセンタイル値よりも少し低めの用できる場合を制限している場合がある．これらの自治体た結果を法の施行通知で自然的レベルの範囲の目
少し低めの値になっている場合が多いことがわか
安値として示されている値とともに示したもので値になっている場合が多いことがわかる．
掘削土の再利用
では，残土条例で定められている有害物質の濃度等の安全
められている有害物質の濃度等の安全基準（土壌る。掘削土の再利用先を考える場合には、全国をある．バックグラウンド値については，わが国で先を考える場合には，全国を一律のバックグラウンド値で基準（土壌環境基準や法の土壌溶出量基準が流用されてい環境基準や法の土壌溶出量基準が流用されている
一律のバックグラウンド値で考えるか、地域ごと
自然由来の判断の目安値の算定等に用いられてい場合が多い）に適合しない場合に、その汚染土壌
考えるか，地域ごとのバックグランド値の違いを考慮するる場合が多い）に適合しない場合に，その汚染土壌を埋立のバックグランド値の違いを考慮するかは論点のる平均値+3σと，オランダ等で用いられている 95を埋立て等に再利用することが認められていない。
かは論点の一つであり，それらのことを検討する際には地て等に再利用することが認められていない．
このような残一つであり、それらのことを検討する際には地球
パーセンタイル値の2 種類の方法で求めてみた．
このような残土条例はあるものの、非汚染土壌の球化学図のデータが整理・公表されていることの意義は大土条例はあるものの，非汚染土壌の再利用については特に化学図のデータが整理・公表されていることの意
法で自然的レベルの範囲にあると判断された場合再利用については特に制限されておらず、非汚染義は大きく、より高密度にデータが整備されるこ
きく，より高密度にデータが整備されること，および河床堆制限されておらず，非汚染土壌を再利用することで再利用でもバックグラウンド値を超える土壌全含有量で土壌を再利用することで再利用先の土地の土壌にと、および河床堆積物における値と上流域の土壌積物における値と上流域の土壌における値の関係を把握が先の土地の土壌に含まれる有害物質のバックグラウンド濃ある場合があること，全国のバックグラウンド値
含まれる有害物質のバックグラウンド濃度が上昇における値の関係を把握が把握されることが期待
図４ フランスの掘削土のオフサイト
把握されることが期待される．
度が上昇する可能性があるということについては特に問題と関東のバックグラウンド値で差があること，平する可能性があるということについては特に問題される。
管理オプション 8)
なお，このバックグラウンド値に関する検討は，地球化学
視されていない．
均値+3σの値の方が95 パーセンタイル値よりも視されていない。
なお、このバックグラウンド値に関する検討は、図に用いられた各試料採取地点の分析データがファイルと今後，わが国における掘削土の再利用について，
汚染土壌
少し低めの値になっている場合が多いことがわか
今後、わが国における掘削土の再利用について、
地球化学図に用いられた各試料採取地点の分析デめられている有害物質の濃度等の安全基準（土壌る．掘削土の再利用先を考える場合には，全国をして公開されていたため，著者でも実施することが可能でであるかどうかだけでなく，非汚染土壌に含まれる有害物
汚染土壌であるかどうかだけでなく、非汚染土壌ータがファイルとして公開されていたため、著者
環境基準や法の土壌溶出量基準が流用されている
一律のバックグラウンド値で考えるか，地域ごとに含まれる有害物質の濃度がバックグラウンド値
あった．
今後整備・公開される基盤データについても，ユー質の濃度がバックグラウンド値を超えるかどうかというこでも実施することが可能であった。今後整備・公場合が多い）に適合しない場合に，その汚染土壌のバックグランド値の違いを考慮するかは論点のを超えるかどうかということ等も考慮していく方
ザーが様々な検討に使用することができるよう，データファと等も考慮していく方向になった場合には，わが国の土壌
を埋立て等に再利用することが認められていない． 開される基盤データについても、ユーザーが様々一つであり，それらのことを検討する際には地球向になった場合には、わが国の土壌に含まれる有イルとして公開されることを強く希望する．
に含まれる有害物質のバックグラウンド濃度およびその分な検討に使用することができるよう、データファ
このような残土条例はあるものの，非汚染土壌の
化学図のデータが整理・公表されていることの意
害物質のバックグラウンド濃度およびその分布にイルとして公開されることを強く希望する。
布に関わる基盤データの整備が必要になってくると考えら
再利用については特に制限されておらず，非汚染
義は大きく，より高密度にデータが整備されるこ関わる基盤データの整備が必要になってくると考れる．
4 ．土壌汚染対策における基盤データの活用
土壌を再利用することで再利用先の土地の土壌にと，および河床堆積物における値と上流域の土壌えられる。
４．土壌汚染対策における基盤データの活用
含まれる有害物質のバックグラウンド濃度が上昇（における値の関係を把握が把握されることが期待
1）区域指定時の人の健康被害のおそれの判断（１）区域指定時の人の健康被害のおそれの判断する可能性があるということについては特に問題
法では，土壌汚染状況調査により基準不適合（土壌溶出（（２）掘削土の再利用における活用について
2）掘削土の再利用における活用についてされる．
法では、土壌汚染状況調査により基準不適合（土視されていない．
量基準不適合，土壌含有量基準不適合）であることが把握
わが国と海外の国では土壌の汚染状態を判断する指標がなお，このバックグラウンド値に関する検討は，
わが国と海外の国では土壌の汚染状態を判断する
壌溶出量基準不適合、土壌含有量基準不適合）で今後，わが国における掘削土の再利用について，された場合，
土壌汚染による人の健康被害のおそれの有無異なっており，
オランダやフランスと同じように土壌全含地球化学図に用いられた各試料採取地点の分析デ指標が異なっており、オランダやフランスと同じあることが把握された場合、土壌汚染による人の汚染土壌であるかどうかだけでなく，非汚染土壌ータがファイルとして公開されていたため，著者
ように土壌全含有量の値に基づき掘削土の再利用に応じて要措置区域または形質変更時要届出区域に指定さ有量の値に基づき掘削土の再利用を考えるようになる可能
健康被害のおそれの有無に応じて要措置区域またに含まれる有害物質の濃度がバックグラウンド値でも実施することが可能であった．今後整備・公を考えるようになる可能性は低いかもしれないが、れる．
ここで，土壌溶出量基準に不適合な土地については，性は低いかもしれないが，土壌全含有量を指標として掘削は形質変更時要届出区域に指定される。ここで、を超えるかどうかということ等も考慮していく方
開される基盤データについても，ユーザーが様々
土壌全含有量を指標として掘削土の再利用先を考
土壌汚染に起因して地下水汚染が生じているとすれば地下土の再利用先を考える場合を想定し，日本の地球化学図お
土壌溶出量基準に不適合な土地については、土壌向になった場合には，わが国の土壌に含まれる有える場合を想定し、日本の地球化学図および関東な検討に使用することができるよう，データファ
汚染に起因して地下水汚染が生じているとすれば
水汚染が拡大すると認められる区域内に飲用井戸等が存在
よび関東の地球化学図に用いられている元素濃度（全含有
害物質のバックグラウンド濃度およびその分布にの地球化学図に用いられている元素濃度（全含有イルとして公開されることを強く希望する．
地下水汚染が拡大すると認められる区域内に飲用しているかどうかで，都道府県知事が人の健康被害のおそ量）データをもとにバックグラウンド値を求めてみた．
関わる基盤データの整備が必要になってくると考量）データをもとにバックグラウンド値を求めて井戸等が存在しているかどうかで、都道府県知事
れの有無を判断する．
表 2 は，全国の地球化学図および関東の地球化学図に添
えられる．
みた。
４．土壌汚染対策における基盤データの活用
が人の健康被害のおそれの有無を判断する。
特定有害物質を含む地下水汚染が到達し得る範囲につい付されている各地点の分析結果をもとに土壌全含有量の
表 2 は、全国の地球化学図および関東の地球化（１）区域指定時の人の健康被害のおそれの判断
特定有害物質を含む地下水汚染が到達し得る範（２）掘削土の再利用における活用についてては，
環境省より場所ごとの条件に応じて地下水汚染が到
バックグラウンド値を算定してみた結果を法の施行通知で学図に添付されている各地点の分析結果をもとに法では，土壌汚染状況調査により基準不適合（土
わが国と海外の国では土壌の汚染状態を判断する
達する可能性がある距離（到達距離）を計算するためのツー
自然的レベルの範囲の目安値として示されている値ととも壌溶出量基準不適合，土壌含有量基準不適合）で指標が異なっており，オランダやフランスと同じ
ルが公開されている（http://www.env.go.jp/water/dojo/に示したものである．
バックグラウンド値については，わがあることが把握された場合，土壌汚染による人のように土壌全含有量の値に基づき掘削土の再利用
健康被害のおそれの有無に応じて要措置区域また
law/kaisei2009.html：確認日2019年11月13日）．
国で自然由来の判断の目安値の算定等に用いられている平を考えるようになる可能性は低いかもしれないが， は形質変更時要届出区域に指定される．ここで，このツールでは，地下水の移流分散による三次元解析解
均値 +3σと，オランダ等で用いられている95パーセンタイ
土壌全含有量を指標として掘削土の再利用先を考
土壌溶出量基準に不適合な土地については，土壌を求める Domenico（1987）の式 9 ） を平面二次元解析解
ル値の 2 種類の方法で求めてみた．法で自然的レベルの範える場合を想定し，日本の地球化学図および関東汚染に起因して地下水汚染が生じているとすれば
囲にあると判断された場合でもバックグラウンド値を超えを求めるかたちに変形した式が用いられている．汚染源との地球化学図に用いられている元素濃度（全含有地下水汚染が拡大すると認められる区域内に飲用る土壌全含有量である場合があること，全国のバックグラ
しては，第一種特定有害物質（揮発性有機化合物）につい
量）データをもとにバックグラウンド値を求めて井戸等が存在しているかどうかで，都道府県知事
ウンド値と関東のバックグラウンド値で差があること，
平ては10m×10m の範囲に地下水汚染濃度100 mg/L の汚みた．
が人の健康被害のおそれの有無を判断する．
表 2 は，全国の地球化学図および関東の地球化
特定有害物質を含む地下水汚染が到達し得る範13
学図に添付されている各地点の分析結果をもとに清浄

2007年フランスブラウンフィールドサイト
浄化
管理ポリシーの適用条件を満たしている

土壌品質の管理

掘削土の特性化

汚染されているか？

いいえ

汚染除去処理センター

はい

有害性はないか？

処理可能か？

いいえはい

再利用の機会
はあるか？

はい

いいえ

いいえ

はい

同じ化学的バックグラウンドの30km圏内でのオフサイト
再利用認可された埋立地
・非有害廃棄物のための・非有害でも進化的でもない廃棄物のための再利用オプション・生産地から消費地へ・貯蔵又はグルーピングプラット
フォームを通じて・汚染処理センターを通して

有害廃棄物のための認可された埋立地

2007年フランスブラウンフィールドサイト
管理ポリシーの適用条件を満たしている

掘削土の特性化

いいえ

汚染されているか？

汚染除去処理センター

はい

有害性はないか？

処理可能か？

いいえはい

再利用の機会
はあるか？

はい

いいえ

いいえ

はい

同じ化学的バックグラウンドの30km圏内でのオフサイト
再利用

再利用オプション・生産地から消費地へ・貯蔵又はグルーピングプラット
フォームを通じて・汚染処理センターを通して
プロジェクトおよび最終要件
承認に向けて認可された埋立地
・非有害廃棄物のための・非有害でも進化的でもない廃棄物のための

有害廃棄物のための認可された埋立地

講演題目

プロジェクトおよび最終要件
承認に向けて

講演題目

応じ
到達
いる
isei

三次
平面
用い
害物
の範
二種

元解析解を求める Domenico（1987）の式 を平面
二次元解析解を求めるかたちに変形した式が用いられている．汚染源としては，第一種特定有害物
質（揮発性有機化合物）については 10m×10m の範染源が，第二種特定有害物質（重金属等）については5m×
囲に地下水汚染濃度 100 mg/L の汚染源が，第二種5m の範囲に地下水汚染濃度100 mg/L（シアン），30 mg/特定有害物質（重金属等）については 5m×5mの範L（六価クロム，
ふっ素，ほう素）または10mg/L（砒素，セ
囲に地下水汚染濃度
100 mg/L（シアン），30 mg/L
レン，
鉛，
カドミウム，
水銀）の汚染源が，
第三種特定有害物（六価クロム，ふっ素，ほう素）または 10mg/L（砒素，セレン，鉛，カドミウム，水銀）の汚染源が，質（農薬等）については5m×5 m の範囲に地下水汚染濃第三種特定有害物質（農薬等）については
5 m×5
度10 mg/Lの汚染源がそれぞれ存在していると仮定されてm の範囲に地下水汚染濃度 10 mg/L の汚染源がそおり，第一種特定有害物質および第三種特定有害物質（PCB
れぞれ存在していると仮定されており，第一種特を除く）は液相中でのみ分解するものとされている．
定有害物質および第三種特定有害物質（PCB を除
このツールによる計算では，場所ごとの条件として，対象く）は液相中でのみ分解するものとされている．
とする特定有害物質の種類，
帯水層の土質，地下水の動水勾
このツールによる計算では，場所ごとの条件と配を入力する必要があり，これらのパラメーターの値を入して，対象とする特定有害物質の種類，帯水層の土質，地下水の動水勾配を入力する必要があり，力すれば土壌の物理化学特性，特定有害物質の汚染状況（濃これらのパラメーターの値を入力すれば土壌の物
度・範囲）および帯水層の土壌物理特性が自動的に設定さ理化学特性，特定有害物質の汚染状況（濃度・範れ，到達距離が算定されるようになっている．
囲）および帯水層の土壌物理特性が自動的に設定
帯水層の土質については，土壌汚染状況調査の対象地内
され，到達距離が算定されるようになっている．
でのボーリング調査等による地質情報のデータ等が入手可
帯水層の土質については，土壌汚染状況調査の能であればそれを用いることになるが，入手できない場合対象地内でのボーリング調査等による地質情報のデータ等が入手可能であればそれを用いることには公開情報から周辺の地質情報を入手し，判断することがなるが，入手できない場合は公開情報から周辺の必要になる．地質情報に係る公開情報の例としては，表 3 に
10）
地質情報を入手し，判断することが必要になる．
示すものが紹介されている．
地質情報に係る公開情報の例としては，表 3 に示地下水の動水勾配については，
土壌汚染状況調査の対象
すものが紹介されている 10)．
地内の観測井での地下水位測定結果から決定するのが基本
地下水の動水勾配については，土壌汚染状況調となるが，不圧地下水の動水勾配は概ね地形の最大勾配に査の対象地内の観測井での地下水位測定結果から近似されることが多いことから，地形図等を用いて土壌汚決定するのが基本となるが，不圧地下水の動水勾
配は概ね地形の最大勾配に近似されることが多い
染状況調査の対象地および周辺の土地の最大勾配を把握ことから，地形図等を用いて土壌汚染状況調査のし，その値と同じとする方法も示されている．
地形および地下
対象地および周辺の土地の最大勾配を把握し，そ水位に係る公開情報の例としては，表 4 に示すものが紹介さの値と同じとする方法も示されている．地形およ
れている10）．
び地下水位に係る公開情報の例としては，表 4 に
地下水位に係る公開情報として例示されている日本水理示すものが紹介されている 10)．
地質図からは広域的な帯水層の構造や地質についての情報
地下水位に係る公開情報として例示されているを得ることが可能であり，
水文環境図からは広域的な帯水日本水理地質図からは広域的な帯水層の構造や地質についての情報を得ることが可能であり，水文層の構造や地質とともに帯水層ごとの地下水頭分布につい環境図からは広域的な帯水層の構造や地質とともての情報も得ることが可能である．
に帯水層ごとの地下水頭分布についての情報も得ることが可能である．
（2）措置完了条件の設定直調査）」による主要平野部の地質断面図集

国土交通省

4 地形図および地下水位に係る公開情報の例
表４ 表地形図および地下水位に係る公開情報の例（環境省10）,11）に基づく）（環境省 10),11)に基づく）
公開情報
数値地図 25000
地形図

地下水
位

地理院地図
（電子国土 Web）
地下水マップ
日本水理地質図
水文環境図

公開元
国土地理院，（一財）日本地図センター
国土地理院
国土交通省
（国研）産業技術総合研究所（国研）産業技術総合研究所

基準に適合させることが求められていた．それにあり，かつ，要措置区域に指定される事由となった飲用井戸

法により土壌溶出量基準に不適合な土地として要措置区（２）措置完了条件の設定

対して，法では，要措置区域より地下水流動の下流側にあり，かつ，要措置区域に指定される事由
地点を設定し，その評価地点で地下水中の汚染物質の濃度となった飲用井戸等よりも上流側にある任意の位が地下水基準を満たすときの要措置区域内の地下水濃度お置に土地の所有者等が評価地点を設定し，その評
よび土壌溶出量をそれぞれ目標土壌溶出量，
目標地下水濃価地点で地下水中の汚染物質の濃度が地下水基準度として土地の所有者等が設定するかたちに変更された．
を満たすときの要措置区域内の地下水濃度および
土壌溶出量をそれぞれ目標土壌溶出量，目標地下
この目標土壌溶出量および目標地下水濃度の設定におい水濃度として土地の所有者等が設定するかたちにても，環境省より計算ツールが公開されている（http://
変更された．
www.env.go.jp/water/dojo/law/kaisei2009.html： 確
この目標土壌溶出量および目標地下水濃度の設認日2019年11月13日）．この計算ツールにおいても，到達定においても，環境省より計算ツールが公開され距離の算定と同じく，
Domenico の式 9 ）を平面二次元解析ている（http://www.env.go.jp/water/dojo/law
解を求めるかたちに変形した式が用いられている．
/kaisei2009.html：確認日 2019 年 11 月 13 日）．
このツールによる計算では，場所ごとの条件として，対象
この計算ツールにおいても，到達距離の算定と同
じく，Domenicoの式 9)を平面二次元解析解を求めとする特定有害物質の種類，
帯水層の土質，地下水の動水勾るかたちに変形した式が用いられている．
配，地下水流動方向に対する基準不適合土壌の幅，評価地点
このツールによる計算では，場所ごとの条件とまでの距離を入力する必要があり，これらのパラメーター
して，対象とする特定有害物質の種類，帯水層の値を入力すれば土壌の物理化学特性，帯水層の土壌物理特
土質，地下水の動水勾配，地下水流動方向に対す性が自動的に設定され，目標地下水濃度および目標土壌溶る基準不適合土壌の幅，評価地点までの距離を入出量が算定されるようになっている（目標土壌溶出量は第力する必要があり，これらのパラメーター値を入力すれば土壌の物理化学特性，帯水層の土壌物理
二溶出量基準を超えないこととなっている）．
特性が自動的に設定され，目標地下水濃度および帯水層の土質や地下水の動水勾配について，この段階で目標土壌溶出量が算定されるようになっているは，表 1 や表 2 に例示したような公開情報から情報を得る（目標土壌溶出量は第二溶出量基準を超えないこことが可能であり，詳細調査により得られたデータも踏まととなっている）．
えて設定することも可能である．
帯水層の土質や地下水の動水勾配について，この段階では，表 1 や表 2 に例示したような公開情5 ．おわりに報から情報を得ることが可能であり，詳細調査により得られたデータも踏まえて設定することも可
法に基づき土壌汚染対策を行う上で土壌・地下水環境に能である．
関わる基盤データの利活用は有効であり，実務で関わる者

域に指定され，汚染の除去等の措置を講ずることとなった
法により土壌溶出量基準に不適合な土地としては何らかのかたちでそれらの基盤データに触れてきている

場合，旧法では土壌溶出量基準に適合しない土壌の範囲を要措置区域に指定され，汚染の除去等の措置を講と思われる．しかしながら，一方で，有効に活用できている等よりも上流側にある任意の位置に土地の所有者等が評価に適合しない土壌の範囲を対象に，要措置区域内
濃度を地下水基準に適合させることが求められていた．
そ５．おわりに法に基づき土壌汚染対策を行う上で土壌・地下のかと問われると，活用する上での課題や問題点に直面す
水環境に関わる基盤データの利活用は有効であり，ることも多く，
うまく活用できているとは言い切れないの実務で関わる者は何らかのかたちでそれらの基盤

れに対して，法では，要措置区域より地下水流動の下流側にが実態である．

ずることとなった場合，旧法では土壌溶出量基準
対象に，要措置区域内またはその周縁の地下水の汚染物質
またはその周縁の地下水の汚染物質濃度を地下水

掘削土の再利用等，持続可能な土壌管理の観点からの検3 地質情報に係る公開情報の例
表３表 地質情報に係る公開情報の例,11）10),11)に基づく）（環境省10）
（環境省
に基づく）
公開情報
Geo-Station
国土地盤情報検索サイ
ト KuniJiban「土地分類基本調査（垂直調査）」による主要平野部の地質断面図集

表４
14

公開元
（国研）防災科学研究所（国研）土木研究所，（国研）港湾空港技術研究所
国土交通省

地形図および地下水位に係る公開情報の例（環境省 10),11)に基づく）

討については，わが国においても今後必要になってくることが予想され，土壌環境に関わる基盤データを充実させる
ことが今まで以上に求められるようになる可能性が高い．
今後，土壌環境に関わる基盤データがより充実されることが要望されると．それらの基盤データのユーザーとしては，整備が進む基盤データを実務的に有効なかたちで利活用する方法を検討していきたい．

参考文献
1 ）今井

7 ）Rijkswaterstaat, Ministry of Infrastructure and登ほか：日本の地球化学図．産業技術総合研究

所地質調査総合センター，209p.（2004）
2 ） 今井登： 日本全土の元素分布の調査とその活用－陸と海を統合した地球化学図の作成－．シンセシオ
ロジー，3(4)，281-291（2010）3 ）今井登ほか：関東の地球化学図．産業技術総合研究

所地質調査総合センター，217p.（2015）
4 ）産業技術総合研究所地質調査総合センター編：土壌・研究所地質調査総合センター（2003）
5 ）産業技術総合研究所地質調査総合センター編：土壌・地質汚染評価基本図 ～ 5 万分の 1 仙台地域～．産業総合研究所地質調査総合センター（2006）
6 ）例えば，産業技術総合研究所地質調査総合センター編：
表層土壌評価基本図～茨城県地域～．産業総合研究

8 ）B l a n c , C ., D a r m e n d r a i l , D ., R o u v r e a u , L .,Scamps,M. and Boissard,G: Excavated soil reuse
tools developed as part of the French soil management framework. Hal-00794146, 3p. (2013)9 ）Domenico,P.A.: An analytical model for multidimensional transport of a decaying contaminant
species. J. Hydrol., 91, 49-58（1987）
10）環境省 : 土壌汚染対策法ガイドライン第 1 章： 土壌汚染対策法に基づく調査及び措置に関 j するガイドラ
イン．
（2019）
11）環境省： 地下水汚染が到達し得る距離の計算ツールの操作マニュアル，措置完了条件（目標土壌溶出量，
目標地下水濃度の計算） の計算ツールの操作マニュ
アル．36p.，（2019）

所地質調査総合センター（2014）

15

講演題目

地質汚染評価基本図 ～ 5 万分の 1 姉崎～．産業総合

the Environment: Into Dutch soils. 79p., (2014 ）企業が意識し始めたウォーターセキュリティ
Water Security Gaining Attention from Private Sector
企業が意識し始めた
八千代エンジニヤリング株式会社
八千代エンジニヤリング株式会社・事業開発本部：高橋 努
企業が意識し始めたウォーターセキュリティ
事業開発本部：高橋 努
ウォーターセキュリティ
Director
General of Business Planning and Development
Division,
YachiyoEngineering
Director
Generalof Business
Planning and Co., Ltd.
Water Security Gaining Attention
fromPrivateSector
Water Security Gaining Attention from Private

Tsutomu Takahashi
Development Division,
Phone: 03-5822-2900,
tt-takahashi@yachiyo-eng.co.jp
Yachiyo e-mail:Engineering
Co., Ltd. : Tsutomu Takahashi
八千代エンジニヤリング株式会社・事業開発本部：高橋 努
e-mail: tt-takahashi@yachiyo-eng.co.jp
Director General of Business Planning and Development Division, Yachiyo Engineering Co., Ltd.
的な知識が必要なため，企業内の独自調査のみで１．はじめに
Tsutomu Takahashi
は自ずと限界がある．
世界的な水の需要量は，人口の増加，都市化のPhone: 03-5822-2900, e-mail: tt-takahashi@yachiyo-eng.co.jp
ため，企業内の独自調査のみでは自ずと限界がある．
1 ．はじめにこのようなことから，近年企業から寄せられる
進展，経済活動の拡大に伴い増加している．一方
このようなことから，近年企業から寄せられる水に関す
世界的な水の需要量は，人口の増加，都市化の進展，経済
水に関する要望は以下のようなものがある．
で，水資源量は気候変動に伴う降水量の変化や融的な知識が必要なため，企業内の独自調査のみで１．はじめにる要望は以下のようなものがある．
活動の拡大に伴い増加している．
一方で，水資源量は気候変
雪時期の変化等によって不安定化が顕著となっては自ずと限界がある．
世界的な水の需要量は，人口の増加，都市化の進展，経済活動の拡大に伴い増加している．一方
おり，水の確保は人類にとって重要な課題の一つ
・このようなことから，近年企業から寄せられる
自社事業所周辺の地下水の実態把握
動に伴う降水量の変化や融雪時期の変化等によって不安定
水に関する要望は以下のようなものがある．
で，水資源量は気候変動に伴う降水量の変化や融といえる．水の確保は，生活や農業に留まらず，・地下水の流れや水質の可視化
・自社事業所周辺の地下水の実態把握化が顕著となっており，水の確保は人類にとって重要な課
雪時期の変化等によって不安定化が顕著となって企業活動においても同様に極めて重要な位置づけ
・ 気候変動に伴う取水の持続可能性評価
・地下水の流れや水質の可視化
題の一つといえる．水の確保は，生活や農業に留まらず，企おり，水の確保は人類にとって重要な課題の一つ
自社事業所周辺の地下水の実態把握として捉えられている．近年ではサプライチェー
・・ 自社林の水源涵養能力の定量化
・気候変動に伴う取水の持続可能性評価
業活動においても同様に極めて重要な位置づけとして捉えといえる．水の確保は，生活や農業に留まらず，地下水の流れや水質の可視化
ンが複雑化しており，影響の発現は企業活動への・・ 水害を見込んだ
BCP 策定支援
・自社林の水源涵養能力の定量化
られている．近年ではサプライチェーンが複雑化しており，
企業活動においても同様に極めて重要な位置づけ
・
気候変動に伴う取水の持続可能性評価
ダメージが広範囲に及ぶため，内在する水に関わ・水害を見込んだ BCP 策定支援
影響の発現は企業活動へのダメージが広範囲に及ぶため，として捉えられている．近年ではサプライチェー
・ 自社林の水源涵養能力の定量化
企業における水利用の目的は，業種によってる課題やリスクを抽出して，事前に備える動きが内在する水に関わる課題やリスクを抽出して，事前に備えンが複雑化しており，影響の発現は企業活動への・ 水害を見込んだ BCP 策定支援
様々であることから，水に対するリスク管理項目
進められている．
企業における水利用の目的は，業種によって様々である
る動きが進められている．
ダメージが広範囲に及ぶため，内在する水に関わや調査内容も自ずと異なっている．また，水資源
企業には，操業に対する物理的なリスクへの備ことから，
水に対するリスク管理項目や調査内容も自ずと企業には，操業に対する物理的なリスクへの備えに加え，企業における水利用の目的は，業種によってる課題やリスクを抽出して，事前に備える動きがの実態やリスク把握に際しては，WRIによるえに加え，水リスク対策に取り組むもう一つの理
様々であることから，水に対するリスク管理項目
進められている．
異なっている．また，水資源の実態やリスク把握に際して水リスク対策に取り組むもう一つの理由がある．それがAQUEDUCT や WWF による The Water Risk
由がある．それが ESG 投資や TCFD（気候変動や調査内容も自ずと異なっている．また，水資源
企業には，操業に対する物理的なリスクへの備は，WRIによる AQUEDUCT や WWF による The Water
ESG投資やTCFD（気候変動関連財務情報開示タスクフォー
Filterのようなオープンツールを用いて，事業所
関連財務情報開示タスクフォース）への対応といの実態やリスク把握に際しては，WRIによるえに加え，水リスク対策に取り組むもう一つの理
Risk Filter のようなオープンツールを用いて，事業所の流ス）への対応という投資的側面からの必然性にある．中での流域における水量や水質，規制等の動向を情報
う投資的側面からの必然性にある．中でも水に関AQUEDUCT や WWF による The Water Risk
由がある．それが ESG 投資や TCFD（気候変動域における水量や水質，規制等の動向を情報収集し，自社のも水に関しては，企業に対し操業に関わる水のリスクやそ収集し，自社の操業に影響を与える課題を洗い出しては，企業に対し操業に関わる水のリスクやそFilterのようなオープンツールを用いて，事業所
関連財務情報開示タスクフォース）への対応とい操業に影響を与える課題を洗い出すケースが多い．一方で，の対策，戦略等の開示を求める CDP 水セキュリティと呼ばすケースが多い．一方で，持続的に安定した水量の対策，戦略等の開示を求める
CDP 水セキュリの流域における水量や水質，規制等の動向を情報
う投資的側面からの必然性にある．中でも水に関や水質を確保することが製造活動において不可欠
持続的に安定した水量や水質を確保することが製造活動にれるプログラムがその存在感を高めている．CDP 水セキュ
ティと呼ばれるプログラムがその存在感を高めて収集し，自社の操業に影響を与える課題を洗い出しては，企業に対し操業に関わる水のリスクやそとなる企業においては，独自調査の追加や複数のおいて不可欠となる企業においては，独自調査の追加や複いる．CDP
水セキュリティは，2010
リティは，2010年に情報開示が開始されたプログラムであすケースが多い．一方で，持続的に安定した水量の対策，戦略等の開示を求める
CDP年に情報開水セキュリ
調査方法を組み合わせるなど，コストや時間をか示が開始されたプログラムであり，図1 に示すよ数の調査方法を組み合わせるなど，コストや時間をかけてり，
図 1 に示すように企業に水利用等に関するアンケートや水質を確保することが製造活動において不可欠
ティと呼ばれるプログラムがその存在感を高めてけて詳細なリスク分析を行っている．特に，地下
うに企業に水利用等に関するアンケートを実施し，
詳細なリスク分析を行っている．特に，地下水を取水する企を実施し，その回答をスコアリングし，
機関投資家向けに情となる企業においては，独自調査の追加や複数のいる．CDP
水セキュリティは，2010
年に情報開
水を取水する企業においては，事業所周辺の水文
その回答をスコアリングし，機関投資家向けに情調査方法を組み合わせるなど，コストや時間をか業においては，事業所周辺の水文地質構造や地下水流動機
報を開示するものである．
日本においてもその回答企業は示が開始されたプログラムであり，図1 に示すよ地質構造や地下水流動機構を踏まえ，地下水賦存
報を開示するものである．日本においてもその回けて詳細なリスク分析を行っている．特に，地下
うに企業に水利用等に関するアンケートを実施し，構を踏まえ，地下水賦存量や水質特性の定量化，図 2 に示年々増加し，2018年は309社にアンケートが送付され，約量や水質特性の定量化，図2 に示すような地下水
答企業は年々増加し，2018
年は
309
社にアンケ
水を取水する企業においては，事業所周辺の水文
その回答をスコアリングし，機関投資家向けに情すような地下水の流れの見える化など，多面的なリスク評
60% の企業が回答している．
の流れの見える化など，多面的なリスク評価が求ートが送付され，約60%の企業が回答している．
地質構造や地下水流動機構を踏まえ，地下水賦存
報を開示するものである．日本においてもその回価が求められる場合もある．
められる場合もある．
量や水質特性の定量化，図 2 に示すような地下水
答企業は年々増加し，2018 年は 309 社にアンケ
企業は水資源のリスクを把握するだけでなく，それを投企業は水資源のリスクを把握するだけでなく，の流れの見える化など，多面的なリスク評価が求ートが送付され，約 60%の企業が回答している．
資家やステークホルダーに適切に発信していく必要がある．
められる場合もある．
それを投資家やステークホルダーに適切に発信し最近では企業が資源の効率利用をアピールするだけでな
企業は水資源のリスクを把握するだけでなく，：地下水の流れ
それを投資家やステークホルダーに適切に発信し図１ CDP と企業，投資家の関係
Sector

講演題目

図1

CDP と企業，投資家の関係

図１ CDP と企業，投資家の関係
２．水リスク管理における企業の課題と対応例

持続的な企業の成長に向け，企業が抱える水リ
２．水リスク管理における企業の課題と対応例
スクを把握するためには，利用している水資源の2 ．水リスク管理における企業の課題と対応例
持続的な企業の成長に向け，企業が抱える水リ
実態の的確な分析が基本となる．
水は地形や地質，
持続的な企業の成長に向け，企業が抱える水リスクを把
スクを把握するためには，利用している水資源の気象，人工的な取水等の影響を受け，地域によっ握するためには，
利用している水資源の実態の的確な分析
実態の的確な分析が基本となる．
水は地形や地質，てその資源量や分布・流動特性が大きく異なる．
が基本となる．
水は地形や地質，気象，人工的な取水等の影
気象，人工的な取水等の影響を受け，地域によっ
このような偏在性を明らかにするためには，科学てその資源量や分布・流動特性が大きく異なる．
響を受け，地域によってその資源量や分布・流動特性が大的なアプローチによる調査や解析が必須となる．
このような偏在性を明らかにするためには，科学
きく異なる．このような偏在性を明らかにするためには，科
特に，地下水に関わる実態把握においては，専門的なアプローチによる調査や解析が必須となる．
学的なアプローチによる調査や解析が必須となる．
特に，地
特に，地下水に関わる実態把握においては，専門
下水に関わる実態把握においては，専門的な知識が必要な
16：地下水の流れ

富山湾
富山湾

黒
部
2㎞
黒川
部
2㎞
川
1)
図２ 事業所周辺における地下水流動解析の例
1)
図２ 図事業所周辺における地下水流動解析の例
2 事業所周辺における地下水流動解析の例 1）

ュート

を把握
る．し

地下水の専門家であれば，「水文環境図」に格納されている地下水面等高線や水理ポテンシャル分布図を見れば，概略的な地下水流動経路を容易に想定することができる．しかし，専門知識を持たない企業担当者に，それと同レベルの理解を求めるには少々無理がある．このような実情を踏まえ，当社では，地下水面等高線を用いて地下水の流れを直感的にイメージできる地下水流線を描写するシステムを開発
し，図 ４ のように水文環境図に適用した．また，「水文環境図」に格納されている主要イオン分析結果と，事業所が取水している地下水のイオン分析結果をシュティフダイアグ
ラムにて比較することで，両者の水質の関係性を検討することが可能となる．このように企業担当者が地下水の流れ

講演題目

効率利
森林保
量評価
動きも
な間伐
ことに
時の流
でき，
る．

ていく必要がある．最近では企業が資源の効率利
用をアピールするだけでなく，自社で行う森林保く，自社で行う森林保全活動による効果としての水源涵養
全活動による効果としての水源涵養量を定量評価
量を定量評価することで，企業ブランディングに繋げる動することで，企業ブランディングに繋げる動きも増えている（図３参照）．この活動は，適切な間伐きも増えている（図 3 参照）．
この活動は，適切な間伐や管や管理により森林を健全な状態に維持することに理により森林を健全な状態に維持することになるので，水なるので，水質浄化や水の貯留効果，豪雨時の流質浄化や水の貯留効果，豪雨時の流出抑制効果等の水源涵
出抑制効果等の水源涵養機能の向上が期待でき，養機能の向上が期待でき，事業所流域におけるリスク低減
事業所流域におけるリスク低減にも寄与する．
にも寄与する．

や水質特性を視覚的に把握できれば，事業所で利用している地下水の起源やそのリスクの把握，保全すべき地域等の

図３

飲料メーカーが進めるウォーターニュート 理解が促進され，地下水利用者の環境リテラシー向上に寄図3 飲
 料メーカーが進めるウォーターニュートラルのラルの概念図
概念図

与できることから，「水文環境図」のより一層の整備拡大に

図４ 水文環境図に基づいて流線を描写した例
期待したい．

2)

３．水文環境図の活用
４．おわりに3地下水を利用する企業が自社の水リスクを把握．水文環境図の活用
4 ．おわりに
近年，自然資本に対する企業の捉え方が大きくするためには，その起源の把握が基本となる．し地下水を利用する企業が自社の水リスクを把握するため
近年，自然資本に対する企業の捉え方が大きく変化して変化しており，持続的な企業成長を目指して様々かしながら，前述したような広域の地下水流動解には，その起源の把握が基本となる．しかしながら，前述しおり，持続的な企業成長を目指して様々な環境リスクへのな環境リスクへの対応が活発化している．そのよ析を独自に実施するにはコストが嵩む．
このため，たような広域の地下水流動解析を独自に実施するにはコス対応が活発化している．
そのような中で，企業はようやくうな中で，企業はようやく「水リスクへの対応」，
できる限りコストを押さえつつ,自社で利用してトが嵩む．このため，できる限りコストを押さえつつ , 自社
「水リスクへの対応」，すなわちウォーターセキュリティのすなわちウォーターセキュリティの重要性に気づいる地下水の起源と流動経路を的確に把握したいで利用している地下水の起源と流動経路を的確に把握した重要性に気づき始めたと言える．
き始めたと言える．様々な外部環境の変化や課題との要望も多い．
いとの要望も多い．
水は循環する資源であり，水は循環する資源であり，様々な外部環境の変リスクを適切かつ低コストで把握するためには，リスクを適切かつ低コストで把握するためには，信頼性に合わせ，流域を一つの単位として柔軟に対応をしていく
化や課題に合わせ，流域を一つの単位として柔軟
信頼性の高い情報が不可欠であり，このようなニの高い情報が不可欠であり，このようなニーズに対して，地ことが望まれる．そのうえで流域の水資源の実態把握が極に対応をしていくことが望まれる．そのうえで流ーズに対して，地域毎に井戸の地下水位や地下水
域毎に井戸の地下水位や地下水面等高線，水温，イオン等のめて重要となり，前述のような技術を用いて可視化するこ
域の水資源の実態把握が極めて重要となり，前述
面等高線，水温，イオン等の水質分析結果等の貴水質分析結果等の貴重な情報が格納されている「水文環境とは，利用者に共通の理解を促し，ステークホルダー間の協のような技術を用いて可視化することは，利用者重な情報が格納されている「水文環境図」や「水図」や「水理地質図」「全国水環境データベース」にその有働を促進することにも一翼を担うと考える．
に共通の理解を促し，ステークホルダー間の協働
理地質図」「全国水環境データベース」にその有用用性を見出すことができる．
2014年に施行された水循環基本法では，水循環の健全化を促進することにも一翼を担うと考える．
性を見出すことができる．
施策の展開において，行政，事業者，民間の団体 , その他の2014 年に施行された水循環基本法では，水循環
地下水の専門家であれば，「水文環境図」に格納 関係者の相互連携の必要性が謳われている．
同時に事業者の健全化施策の展開において，行政，事業者，民されている地下水面等高線や水理ポテンシャル分 に対しては，「事業活動に際して水の適正利用と行政が実施間の団体,その他の関係者の相互連携の必要性が
布図を見れば，概略的な地下水流動経路を容易に する水循環に関する施策に協力する責務を有する」と明記
謳われている．同時に事業者に対しては，「事業活想定することができる．しかし，専門知識を持た されている. この点を鑑みると，国内で水を利用する企業の動に際して水の適正利用と行政が実施する水循環ない企業担当者に，それと同レベルの理解を求め 役割や貢献が今後さらにクローズアップされ，流域を単位に関する施策に協力する責務を有する」と明記さるには少々無理がある．このような実情を踏まえ， とした地域行政や市民，
NPO，NGO といったステークホル
れている.この点を鑑みると，国内で水を利用する
当社では，地下水面等高線を用いて地下水の流れ ダーとの協働，
加えて学識経験者との連携が強く求められ企業の役割や貢献が今後さらにクローズアップさを直感的にイメージできる地下水流線を描写するることになると思われる．
れ，流域を単位とした地域行政や市民，NPO，NGO
システムを開発し，図４のように水文環境図に適といったステークホルダーとの協働，加えて学識用した．また，「水文環境図」に格納されている主参考文献
要イオン分析結果と，事業所が取水している地下 1 ）経験者との連携が強く求められることになると思井浪 祐二：黒部事業所の地下水保全と有効活用 , 環
われる．
水のイオン分析結果をシュティフダイアグラムに
境管理 ,52(5) ,(2016)て比較することで，両者の水質の関係性を検討す 2 ） 全国水文環境データベース：https://gbank.gsj.jp/
参考文献
ることが可能となる．このように企業担当者が地WaterEnvironmentMap/main.html，産業技術総合1)
井浪 祐二：黒部事業所の地下水保全と有効活下水の流れや水質特性を視覚的に把握できれば，研究所地質調査総合センター，
2019年10月26日閲覧
用,
環境管理,52(5),(2016)
事業所で利用している地下水の起源やそのリスク
2) 全 国 水 文 環 境 デ ー タ ベ ー ス ：の把握，保全すべき地域等の理解が促進され，地2)
図４ 図水文環境図に基づいて流線を描写した例
4 水文環境図に基づいて流線を描写した例 2）
https://gbank.gsj.jp/WaterEnvironmentMap
下水利用者の環境リテラシー向上に寄与できるこ/main.html，産業技術総合研究所地質調査総とから，「水文環境図」のより一層の整備拡大に期
４．おわりに
17合センター，2019 年 10 月 26 日閲覧
待したい．
近年，自然資本に対する企業の捉え方が大きく

地下水の情報がビジネスに？
～将来のビジョンと地下水の地図～

Business using groundwater information?
~ Future vision of groundwater management andthe role of map of groundwater ~1 ．はじめに地下水研究グループ長：町田 功
Groundwater Research Group: Isao Machidae-mail: i-machida@aist.go.jp

環境が多様性を持つため，国が地域の地下水利用を細部に

講演題目

我が国では，古くより地下水の開発・利用が盛んに行わ

わたり決定することが難しいためである．事実，飲料用水源れてきた．地下水の過剰揚水に伴う地盤沈下や臨海部の地の70％を地下水に依存しているドイツでは，国は管理指針

下水塩水化，そして1980年頃には有機塩素系化合物によるを定めるものの，地域への適用は，各州に所属する専門家に

地下水汚染などを経験しつつも，地下水は多くの地域で上よっておこなわれている 6 ）．

水道の水源等として井戸から汲み上げられて利用され，地このような国外の体制を考えても分かる通り，水循環基

域社会の生活，インフラ，経済を支えてきた．しかし，近年，本計画で自治体が中心となって地下水を管理するという方

地下水には需要の増大と利用の制限という，相反する 2 つ

針があったとしても，自治体に専門的な判断をゆだねるこの動きがでてきている．

とは通常困難が伴う．つまり，この体制では地下水専門家の需要の面では，例えば，2000年～2018年までにミネラル
1）存在が必要不可欠なのである．しかし，我が国の地方自治体

ウォーターの国内生産量は 4 倍にもなっている ．また，地にはそのような人材はほとんどいないため，現実的に専門

震後の断水に備え，今まで防災井戸の設置等が行われてき家として考えられるのは，大学および研究機関の関係者，そ2）

たが ，最近は病院などの公共性の高い施設では，大地震後して大部分は地下水コンサルタントになると思われるに多くの住民が長期間滞在することなどを考慮し，地下水（図 1 ）．

利用システムを有する給水設備の強化に対する補助金事業も始まっている 3 ）．この地下水利用システムは，近年広がっ

3 ．地下水の地図 水文環境図ている水質改善濾過技術を用いたものである 4 ）．今日，水道前置きが長くなったが，本日筆者が紹介するのは，産総研

料金には従量制と呼ばれる方式を採用している自治体が多が出版している水文環境図という地下水の地図である．水

3

く，使用量が増えるほど（1m あたりの）単価が増える．そ

文環境図は，リスト画面，マップ画面，そして説明書からなのため，大口の水利用者は上記のシステムを自前で構築しる．リスト画面を操作することにより，マップ画面にデータた方が，長期的には水使用量が安くなることがある．このよが表れる（図 2 ）．これらは一般の方でも気軽に操作できる

うに，今日，安全安心の社会，経済性，健康ブームといったが，一方で説明書では専門用語を用いた解説がなされていキーワードの下で，地下水の需要が伸びている．

る．水文環境図は地下水の管理・保全を念頭に編集されて一方，2014年に制定された水循環基本法では，地下水はいるが，その説明書を一般向けにしない理由は，地下水に関公共性の高いものと法律で定められた．従来，井戸所有者はする計画立案，判断，評価は，専門家のもとでなされること気兼ねなく地下水を利用できていたが，今後は本法律によが必要と考えているためである．

り利用に制限がかかりうる．水循環基本法によって定められた水循環基本計画では，自治体が中心となって，流域水循環協議会を組織し，利害関係者と情報共有や協議を行い，地下水の利用と保全を推進するよう努めることとされている 5 ）．
特に流域が複数の自治体で構成される場合は，流域内の自治体が連携する必要があるが，これは簡単なことではない．
以上より，水循環基本法の制定によって，今後は流域内で工夫しながら，増大する地下水利用をマネジメントしていく必要が生じている．

2 ．地下水マネジメントの将来ビジョン
前節では水循環基本計画について，自治体が中心となる地下水マネジメントについて述べた．この部分で，なぜ国ではなく自治体が中心なのか，という疑問を持つ方がおられるかもしれない．その理由は，地下水の性質や関連する社会18

図1

 者が考える水循環基本計画にかかる持続的な地下筆
水の利用と保全にむけた体制

リスト

マップ

説明書
講演題目

図 2 水文環境図の構成
現在、7地域がウェブで公開中である。
https://gbank.gsj.jp/WaterEnvironmentMap/main.html

図 3 地下水位の等高線
地下水は水位の高いところから低い方へ流れる。

地下水は目にみえないため，任意の地点で地下水が得ら

また，水文環境図には過去のデータあるいは文献が収録れる深度や水質を知ることは難しい．しかし，これらには地されている．これは地下水の特性が時間変化しうるためで域性があり，丹念にデータを調べていけば推定が可能であある．持続的な地下水利用と保全を考える場合は，過去からる．ところが，地下水に関するデータは散在しており，デーの変化を確認し（モニタリング），今後の変化を予測するこタを探し出すことすら容易でないことがある．これらの調とも重要である．

査結果を整理・編集し，必要に応じて現地調査を実施した
結果をとりまとめたものが水文環境図である．水文環境図

4 ．今後の水文環境図には，地域の地下水に関する基本的な情報が取りまとめら

水文環境図は，2019年 5 月にウェブ公開した後，6 月にれており，地下水利用を考える際の地図のような役割を果「大阪平野」 を公開した．12月には「山形盆地（第 2 版）」

たす．

が出版予定である．水文環境図の作成地域については，日本念のため述べるが，水文環境図を使えば，どこにどのようの人口の70％をカバーするように選定していくという基本な地下水があるかが分かるわけではない．ジャストポイン

方針があるが，一方，近年は外部研究機関や民間企業からのトの地下水の情報は，やはり，その地点で調査を行う必要が依頼も増えてきている．外部機関との連携を積極的に行うある．しかし，水文環境図を使えば，程度の差こそあれ，そのことにより，費用面や人的な負担を抑えることができるた

地点の地下水の情報を予測するための手がかりが得られる

め，現在ではその時々に臨機応変に対応するようにしてし，調査した結果を吟味する際にも役立つだろう．特に，地いる．

下水のデータは周辺のデータとの比較よって，その特徴を理解できることが多いため，周辺データを多数掲載してい参考文献

る水文環境図が大いに役に立つ．

1 ） 一般社団法人

特に水循環基本法の関連については，水文環境図を関係者への説明資料としてご利用いただきたいと考えている．
図 3 は，地下水位の分布図であるが，この図によって地下水の流れの方向，地下水の流れが活発な領域などが分かる．特に注目すべき点は，自治体を横切る地下水の流れである．例
えば，上流側の自治体で地下水が汚染されると，下流側の自治体に何の非がなくても，いずれはその汚染された地下水が流れてきてしまう．また，上流側で地下水を大量に揚水すると，下流側の自治体では水位が下がり，井戸枯れなどの障害が生じうる．このような関係があるため，水循環基本計画
では流域水循環協議会の推進が記されているのである．地
下水が地域の共有の財産であり，適切な管理が必要である
ことは，従来，地下水利用者や自治体関係者にはほとんど意

日本ミネラルウォーター協会： 統計

資料 “ミネラルウォーター類

国際， 輸入の推移”，

https://minekyo.net /publics /index /5/（2019年 9 月20日閲覧）．
2 ）国土交通省：震災時地下水利用指針（案），国土交通省，42p，2009．
3 ）沖

大幹：災害時の水の確保から国土強靭化を考える，2019年 5 月16日付，病院新聞，2019．
4 ）第10回救急・災害医療提供体制の在り方に関する検討会，資料 1 重要インフラの緊急点検の結果および対策について，2018．
5 ）内閣官房水循環政策本部：地下水マネジメントのス
スメ，2017．
6 ）町田ほか：ドイツ・ヘッセン州の地下水管理，地下水学会誌，57(3)，307-315．2015．

識されてこなかったこともあり，今後はその説明資料として，水文環境図を役立てていただきたいと考えている．
19

もっと身近な地中熱の利活用のために～地下水情報を活用した
地中熱ポテンシャル評価～

再生可能エネルギー研究センター：内田 洋平
Renewable Energy Research Center: Youhei Uchidae-mail: uchida-y@aist.go.jp

For Better Utilization of Ground Source Heat (GSH)~ Evaluation of GSH Potential using Groundwater
Information ~1 ．はじめに
講演題目

地中熱利用システムは，太陽光や風力，地熱発電とは異なり，発電する技術ではなくエネルギーを賢く使う省エネ技術である．全体の消費電力量を削減することはもちろん，エ
ネルギーの最大需要量を削減することにより，ピークカッ率と地質分布，地下水流れの関係を明らかにし，各対象地域
における地中熱ポテンシャルを評価した．以下に，マップの作成手順について述べる．

3 ．地中熱ポテンシャルマップの作成手順

トや発電設備の最大出力低減にも貢献できるものとされてポテンシャルマップについては，ボアホール型熱交換器

いる．この技術は，もともと世界オイルショックを契機としの地中熱利用システムを想定し，各地域の標準的な冷暖房て1980年代から欧米諸国で広まった技術である．

負荷を想定した際に必要となる地中熱交換器の長さをコン

そのような中で，再生可能エネルギー研究センター・地

ターマップ（長さ分布図）によって表現した．作成したマッ中熱チームでは地域の地質・地下水環境を活用した地中熱

プの地域は，青森県津軽平野，秋田県秋田平野，宮城県仙台の研究を実施しており，「地中熱ポテンシャル評価」と「地平野，福島県郡山盆地，山形県山形盆地の 5 地域である．

中熱システムの最適化技術開発」を主要な研究テーマとし

図 1 にポテンシャル評価の解析手法についてのフロー図て掲げている．日本における地中熱システムの普及を考えを示す 2 ）．ポテンシャルの評価には，3 次元地下水流動・熱た場合，その導入コストを下げ，システム効率の向上が重要

輸送モデルを利用した．同モデルを用いた各地域の計算にである．そのためには地域毎の地中熱システムに関わる地

は，既存の水文地質資料を活用しているほか，独自に地質調

下情報をまとめ，そのポテンシャルを評価する必要がある．

査及び熱応答試験を行い，計算結果と実測結果を比較する

2 ．地中熱ポテンシャルとはことで，モデルに用いるパラメータを調整し精度を高めている．

地中熱利用システムのエネルギー源となる地下地質について，日本と欧米諸国とでは大きな違いがある．欧米諸国はその多くが安定地域に位置し，地質は主に岩盤からなる．その熱伝導率は，たとえば花崗岩の場合は3.0 W/(m・K) 程度である．一方，我が国の地質構造は欧米諸国よりも複雑であり，特に都市の立地する平野・盆地では第四系が厚く堆積している．地質は未固結の砂・礫・泥などで構成されており，軟弱地盤を形成する一方で地下水の流れは活発である．第四系の熱伝導率は1.2 W/(m・K) 程度で，岩盤に比べて 4 割から 5 割程度の値となっており，熱伝導率から見ると地中熱システムには不利な地質条件と言える．ところが，第四系の透水係数は高く，優良な帯水層を形成している場
合が多い．地下水の流れが活発であれば，熱の移流効果により見かけの熱伝導率が高くなり，地中熱利用に適してくる．
つまり，日本で地中熱システムの普及を考える場合，地域の地下水流動を考慮することにより，効率の良いシステム設計が可能になると思われる 1 ）．
地中熱チームでは，平成25年度から平成30年度の 5 年間で実施された NEDO 委託事業の中で，東北主要地域における地中熱ポテンシャル評価を実施し，そのマップを作成した 2 ）．具体的には，既存の地質・地下水情報の収集，オールコアボーリング試料を用いた地質の熱物性分布の測定，地質調査孔を用いた熱応答試験の実施により，見かけ熱伝導20

図１

解析手順のフロー図

3 次元地下水流動・熱輸送モデルでは，解析コードとして FEFLOW（DHI 製，ver.7.0以上）3 ） を使用した．
解析手順としては，まず水理地質構造，水文データをもとに解析モデルの構築と境界条件の設定を行い，地下水流動解析を行う．この際，現地で測定された水位データと比較して，地下水流動を再現する．熱輸送解析では，現地で測定された地中温度の深度プロファイルと比較して，地下の温度分布を再現する．このように実測結果を用いてモデルを検証することにより，その精度の向上に努 めている．解析領
講演題目

域についても，地中熱ポテンシャル評価の対象地域は人間活動の活発である市街地であるが，市街地へ流れ込む地下
水や熱量を推定することは不可能である．そこで，分水嶺で区切られる地下水盆単位でモデルの領域を決定した．

4 ．地中熱ポテンシャル評価
本稿では，我が国で普及の進みつつあるクローズドルー
プシステムのポテンシャル評価手法について解説する．
地中熱ポテンシャル評価では，戸建住宅における地中熱

図２

山形盆地における地中熱ポテンシャル

利用システムの導入を想定し，各対象地域の気象条件に応

参考文献

じた冷暖房負荷を推定し，その熱負荷量に対応できる熱交1 ）内田洋平：地中熱利用のための広域における地下水

換器の必要長さを求めた．この「対象地域の冷暖房負荷を賄うことができる必要熱交換器の長さ」を，ここでは「クローズドループの地中熱ポテンシャル」と表現する．つまり、（必要）熱交換器の長さが短いほど地中熱ポテンシャルが高いことを意味する。
地中熱利用システムの運転開始条件については暖房運転では外気温度が14℃を下回った時刻，
冷房運転では26℃を上回った時刻にそれぞれ運転を開始するとした．また，室内設定温度

流動と熱輸送解析．太陽エネルギー 40, 25-34（2014）.
2 ）国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合機構：
平成26年度－平成30年度成果報告書 再生可能エネル
ギー熱利用技術研究開発／地中熱利用トータルシス
テムの高効率化技術開発及び規格化 ､ および再生可能エネルギー熱利用のポテンシャル評価技術の開発／地下水を利活用した高効率地中熱利用システムの開発とその普及を目的としたポテンシャルマップの高度化，20190000000346（2019）.

を暖房運転時に22℃，冷房運転時に26℃とした．そして，使用

3 ）Diersch, H.J.G.: FEFLOW – Finite element mod-

する地中熱ヒートポンプの成績係数（COP）を暖房時は3.5，

eling of flow, mass and heat transport in porous

冷房時は5.5と想定し，冷暖房時の必要熱交換量を求めた．
次に，単一熱交換器モデルを用いて，前述した必要熱交換and fractured media, Springer, Berlin, Germany,
996p (2014).

量を与え，3 年間の稼働シミュレーションを実施し，熱交換器の入口・ 出口温度の平均 が指定温度を下回らない最短の熱交換井の長さ（熱交換器必要長）を求めた．図 2 に山形盆地における地中熱ポテンシャル（熱交換器必要長の分布図）を示す．本マップより，同じ地域においても熱交換器
必要長が大きく異なることが明らかとなった．

5 ．おわりに
地域ごとの地中熱の利用可能性（地中熱ポテンシャル）を評価することは，計画的かつ高効率のシステムの設計や開発に大いに貢献する．そのためにも，評価手法の確立と共に必要な地質や地下水情報の整備・データベース化が急がれるべきである．これらのデータベースは，地中熱ポテン
シャルの評価のみならず，地域の水文環境と調和した地中熱システムの開発にも活用できると考えられ，将来に渡って環境に負荷を与えない，持続可能な地中熱システムの確立に資するものである．
21

研究グループ紹介

地下水研究グループの紹介

Introduction of the Groundwater Research
Group

研究グループ長：町田 功
Leader, Groundwater Research Group:
Isao Machidae-mail: i-machida@aist.go.jp

1 ．グループの研究目的
地下水研究グループでは，社会への貢献や研究成果の反研究グループ紹介

映先を意識した地下水の保全と開発・利用等に関する研究を実施している．主な業務の一つに水文環境図の作成があり，これを基軸に地下水の資源・環境に関する情報を体系的に取りまとめている．同じく地層処分に係る沿岸域の深層地下水流動研究にも力を入れている．これら経常的な研究課題を通して，看板性の強化，知的基盤整備の加速化，研究シーズの創出に関わる研究などを担当している．研究対
象地域は日本国内のみならず，JICA，CCOP（Coordinating
Committee for Geoscience Programmes in East andSoutheast Asia：東・東南アジア地球科学計画調整委員会）
活動などを通して海外にも展開している．また，産総研福島

水文環境図の例（No.10「大阪平野」）．
左が操作パネル，右が地図である．

再生可能エネエルギー研究所（FREA） の地中熱チームとも強く連携し，地下水ポテンシャルマップにかかる共同作業など，地下水資源の多角的な利活用を推進している．

2 ．各研究項目の内容
2.1. 水文環境図の作成に関する研究
地下水研究グループでは経済産業省が進める知的基盤情報整備の一環として，水文環境図を作成している．水文環境
図は既存の全国統一情報に加え，地域ごとにユーザーが必要とするローカル情報を分かり易く盛り込んだ，地下水の地図である．水文環境図は独自に定めた作成指針1,2）に基づき作成されており，地形，地質，地下水位，水質，地下温度など地下水の流動や起源などに関する最新の水文地質情報を見ることができる．今年度は，5 月から 6 月にかけて「勇払平野」，「筑紫平野（第 2 版）」，
「大阪平野」を相次いで出版
し，またこれまで有償で公開していたデータを含む 7 地域について web 上での無償公開を開始した．また大阪平野については，地中熱チームと連携し，大阪平野の地中熱ポテン
シャルマップも同時公開し，それぞれについてプレスリリースも実施している．平成30年度末までに新たに「山形盆地水文環境図の編集地域と編集予定地域．
赤色が出版済み，橙色が編集中，灰色が絶版（第 2 版）」を新たに出版予定である．

2.2． 高レベル廃棄物の地層処分に関する研究
現在，社会的な関心を集めている原子力発電所から出た放射性廃棄物の有効な処分方法として，廃棄物を地下深部ているが，当該事業では地下水シナリオを考慮した上で，天然バリアの健全性を評価することが責務となっている．近年では2017年 7 月に国から科学的有望地マップが公開され，地層処分研究の更なる進展が求められている．

の地層中に閉じ込めてしまう地層処分が検討されている．

地下水研究グループは15年程前から九十九里海岸や茨地層処分においては廃棄体近傍の人工バリアと周辺地盤の城県東海村などで沿岸域の地下水研究を重ねてきた．そし天然バリアから複合的に多重バリアを形成することになって，平成19年度からは北海道天塩郡幌延にて当研究部門・

24

物理探査研究グループと連携し，ボーリング調査結果と物

ン島の露天掘り石炭鉱山における酸性鉱山廃水に関する現理探査の両面から陸海接合部の深層地下水の実態把握を行地調査などを実施した．また，CCOP 加盟国への技術移転ない，その結果，沿岸海域の地下深部には，氷河期を越えた長どを実施し，アジア地域における適切な水資源の管理・利期的に安定した地下水塊があることを発見した．平成25年

用に貢献している．日本の企業がアジア諸国へ展開する場

度からは静岡県駿河湾周辺においても沿岸域における地下合，「水」の安定供給は必要不可欠であり，そのためにも国水プロジェクトを実施している．この調査でも陸海接合部の研究機関である産総研は，長期的展望に基づいて，アジアに注目して海底についても調査を実施し，地下水流動系の地域における地下水資源の知的基盤整備が求められて流出域の実態を解明した．実際の作業としては波打ちぎわいる．

にて多深度ボーリングを実施し，合計11深度にて良質の地下水試料を採取し，沿岸部帯水層の地下水年代の鉛直分布研究グループ紹介の解明に成功した．さらに，船上の調査により，海底に湧き出す地下水（海底湧出地下水）を捉え，陸域の地下水が流動し海域に流出していることを示した．これは陸から海までの深層地下水の流動経路を一貫して扱った国内外初の成果である．その他にも昨年度には電力中央研究所と協力し，これまでに実施した全国の深部地下水の採水調査の結果に基づき，地質と地下水年代と水質の関係を明らかにした．これについても大局的に広範囲の地下水の分布状況を解明した国内初の成果である．

CCOP 総会での発表風景

3 ．グループの研究体制
町田功（研究グループ長）

井川

怜欧（主任研究員）

吉岡

真弓（主任研究員）

小野昌彦（研究員）

松本

親樹（研究員）内田洋平（兼務）

冨樫聡（兼務）シュレスタ・ガウラブ（兼務）石原武志（兼務）

アリフウィディアトモジョ（兼務）

全国深部地下水調査の解析結果．
地質に関わらず，サンプル採取地点の50 ％以上で氷期（ 2万年前）よりも古い地下水が存在していることが明らかと
なった．

丸井

敦尚（招へい研究員）

樽沢

春菜（テクニカルスタッフ）

松浦

綾子（テクニカルスタッフ）

宮崎桂子（テクニカルスタッフ）

菅谷裕行（テクニカルスタッフ）

木方建造（産学官制度来所者）

参考文献
1 ）町田 功・井川怜欧・小野昌彦・丸井敦尚（2015）地下水の地図「水文環境図」．地下水技術，11-12.

2.3. 海外での地下水研究
地下水研究グループは，旧地質調査所時代から海外の調査研究を積極的に行ってきた．近年は JICA からの要請にてモンゴル国ゴビ砂漠における深層地下水流動解明のための

2 ）町田 功・ 伊藤成輝・ 内田洋平・ 井川怜欧・ 丸井敦
尚・田口雄作（2010）水文環境図の編集指針－ユー
ザーが求める情報を提供するために－．地質調査研究
報告，61，75-83．

現地調査，九州大学との共同でインドネシア・カリマンタ
25

鉱物資源研究グループの紹介

Introduction of the Mineral Resources
Research Group

1 ．グループの研究目的

研究グループ長：相馬宣和
Leader, Mineral Resources Research Group:
Nobukazu Somae-mail: n.soma@aist.go.jp

3 ．研究活動の概要

研究グループ紹介

各種鉱物資源の安定供給は国民生活の維持に不可欠かつ各専門性を生かし，鉱徴地の調査から素材製造に係る鉱ナショナルセキュリティに関わる重要課題である．また，特石評価に至るまで，鉱物資源を巡る幅広いフェーズに対応

定の重要元素や化合物レベルで，近年の需要側の技術革新する活動を行っている．

を睨んだ上で戦略的確保に資することは，今後のイノベーションを支える上で重要な観点になりつつある．

経産省委託事業「鉱物資源開発の推進のための探査等事
業（資源開発可能性調査）」を活動の柱とするが，他の事業

本グループでは，社会の動きに応じた各種鉱物資源のクや共同研究等も積極的に行っている．日本への直接 / 間接

リティカリティを考慮しながら，資源の早期確保に貢献すの橋渡しが想定し易い東南アジアを重点的な場と捉えている鉱床学的研究，資源開発や素材製造に資する技術の開発

るが，技術開発や将来的な潜在力の掘起こしなどの観点かや提供，精緻な分析・評価を実現する有用性の高い研究，鉱ら，国内を対象にする活動にも注力している．各研究・技術

物資源開発に寄与する各種情報の収集と質の高い発信等をの波及的展開を含めた基礎/応用研究や，各員のネットワー

行っている．内外の研究機関や行政，民間企業とも連携し，クを生かした研究活動も進めており，未知の社会変化にもそれぞれの役割分担に応じて適切に “橋渡し” を行うこと対応出来るよう研究能力の維持発展に努めている．

で，国全体としての鉱物資源の安定確保に資することが，グループ総体の活動目的である．

3.1． 鉱床の成因理解と探査のための研究（1）東南アジア地域における鉱物資源開発可能性調査

2 ．メンバー構成と主な担当

ミャンマーは錫，タングステン，銅，亜鉛 - 鉛，アンチモ研究グループ長

相馬宣和（［兼務］RG 総括）主任研究員 / 研究員

ン，金 - 銀，宝石などの鉱物資源が豊富であり，2010年11月の民政移管以降，同国の天然資源は各国から注目されてい大野哲二（基盤情報の整備・分析・発信）

る．しかし，十分に探鉱されていない地域や，詳細が不明な

児玉信介（広域資源評価，遠隔探知技術）

鉱床も多いことから，ミャンマー全土の情報収集を含めた

実松健造（鉱床成因研究，探査法開発）

鉱物資源の開発可能性調査を行っている．本年度からは，現星野美保子（鉱石評価，鉱床成因研究）

在日本企業が概査権を有しているサガイン管区の 2 か所の昆鉱区に立ち入り，主に銅や金鉱床の発見を目標にした調査

慶明（微小域元素・同位体分析）

荒岡大輔（元素・同位体分析，鉱石評価）
綱澤有輝（選鉱，粉体工学）
高木哲一（［兼務］非金属鉱物資源調査）
産総研特別研究員 PD
向井広樹（電子顕微鏡）を開始した．
また，東南アジアで操業中の鉱山や選鉱プラントには，精鉱の更なる高品位化や，副産物としての有用鉱物回収の余地が残されており，グループの知識や技術を活用して鉱石や精鉱の特徴を詳細に調べることで，選鉱フローの改善等

Tomy Alvin Rivai（鉱床成因研究）
テクニカルスタッフ
Calabia Buenaventurada（選鉱技術）
生田目千鶴（分析評価技術）
徳本明子（分析評価技術）
杉山貴子（基盤情報の収集・整理）
藤井和美（分析評価技術）
リサーチアシスタント
左部翔大（［秋田大］鉱床成因研究）
客員研究員 5 名，技術研修員 7 名．
ミャンマー共和国 Ainggy 鉱区でのサンプリング作業の様子
26

に繋がる可能性がある．錫鉱山の尾鉱からの有用重鉱物の回収を目標とする研究に着手し，タイの錫鉱床地域において予察調査を行った．

（2）国内の希土類資源の評価料の分析を進めている．

（4）リモートセンシングによる鉱床探査技術および広域資源評価に関する研究
鉱床探査の初期段階において調査範囲を絞り込むことを目的として，リモートセンシングによる広域資源評価の研る可能性があることが知られている．日本国内における希究を行っている．人工衛星や航空機で取得されたリモート

土類資源の賦存量評価の端緒として，本年度から現地調査

センシングデータを用いて鉱床形成に関係の深い鉱物を識を開始した．中国地方の花崗岩地域におけるイオン吸着型

別する手法を開発する．また，地形特徴を利用した地質解析

重希土類資源に注目し，風化花崗岩類の存在状況の現地調手法の開発なども行っている．このほか，小型分光器を用い査，試料採取，全岩化学分析を行った．

た熱水変質鉱物推定手法の開発と現地調査への活用に関する研究を行っている．

中国地方の風化花崗岩露出の例（3）新たな地化学探査法の開発
世界中で確認されている金属鉱床のほとんどは，その一部または変質帯が地表に露出している．河川が発達している場合，鉱床から削剥された砕屑物は下流へと流されて地
化学異常として認識されるため，川砂を対象にした地化学

航空機搭載ハイパースペクトルセンサによるタルク抽出結果

3.2． 鉱石および素材製品の価値向上のための選鉱技術および分析・評価に関する研究（1）微小域元素・同位体分析を用いた資源研究

探査は最も有効な方法の一つであると言える．効率良くコ

鉱物中の元素・同位体組成とその分布は，鉱石評価や鉱ストを抑えて探鉱するために川砂の全 岩化学分析を行う

床成因研究において重要である．我々はレーザーアブレーのが従来の方法であるが，本研究では，川砂の特定の鉱物に

ション誘導結合プラズマ質量分析計（LA-ICP-MS）を用い，着目した局所分析により，鉱物中の化学組成や元素比を求

野外調査で採取した試料や，外部から依頼された試料のマめることに挑戦する．局所分析には主に LA-ICP-MS（後述）

イクロメートルスケールの元素組成や，その 2 次元分布をを用いるため現状では高コストとなるが，従来法では見つ分析している．鉱石中の目的元素や阻害元素の分布は，目的からなかった地化学異常を発見し，鉱床探査に応用するこ

元素を鉱石から分離・抽出法の最適化を行う上での指針ととが本研究の目的である．2019年度は鹿児島県の北薩・南なる．

薩地域の金鉱床を流域に持つ河川での試料採取を行い，試

LA-ICP-MS 分析は，ケイ酸塩鉱物や硫化物等の鉱物試料だけではなく，ガラス，金属や植物等，あらゆる種類の固体試料に対して可能であり，工業製品評価のための分析も行っている．

鹿児島県北薩地域金鉱床周辺での川砂試料採取の様子

レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計（LAICP-MS）の様子（左，撮影 安友康博氏）と希土類元素鉱
石中のルテチウム分布（右）27研究グループ紹介

日本の風化花崗岩にも，多少の希土類元素が吸着してい（2）安定同位体比分析技術の高度化
新しい鉱床成因研究手法を開発すべく，安定同位体比分析技術の高度化とレアメタル鉱床への応用に取り組んでいスと位置づけられる．対象原鉱の粒度毎の化学組成や単体
分離度に応じた，粉砕や選鉱の最適条件の解明に取り組んでいる．

研究グループ紹介

る．特に，今まではほとんど用いられていないリチウムやマまた，選鉱プロセスの最適化を目的とした粉体シミュ

グネシウムなどの金属元素の安定同位体比に着目し，分析

レーション技術の開発にも取り組んでいる．シミュレーショ

環境の整備を行ってきた．現在，固体試料からの簡便な同位ンは，実験では観察することが難しい粉砕機や選別機内部

体前処理手法の開発などを通じて（Araoka and Yoshimura,の粒子挙動を可視化できる利点があるため，装置の最適な2019），新たな同位体比分析法の開発にも取り組んでいる．

運転条件の検討に有用なツールである．民間企業との共同

また，重要度の高いリチウムやレアアースといったレアメ研究や受託研究において，付着力や磁力などの物理モデル

タルの鉱床を対象として開発した手法を応用し，鉱床成因の新規開発や，高効率な比重選別機の装置設計への粉体シに関する最先端の研究をカナダ・ブリティッシュコロンビ

ミュレーションの応用などを進めている．

ア州地質調査所などの研究機関と共同で行っている．鉱床成因研究だけでなく，地球表層での物質循環など幅広い分
野にも共同研究を多数展開し，成果を挙げている（Isaji etal., 2019, Maeda et al., 2019）．

（3）イオン吸着型希土類鉱床についての微小領域での分析・評価
イオン吸着型希土類鉱床はイオン交換によって比較的容
易に希土類を回収することができ，しかも特に価値の高い
重希土類の主要供給源であることなどから重要な鉱床の型である．イオン吸着型鉱床は母岩である花崗岩が風化を受け希土類が濃集することによって形成されると考えられている．しかし，一般に比較的濃度が低く（数百 ppm 程度），

テーブル選別機内の粒子分離挙動解析結果（桃色：重比重粒子，緑色：軽比重粒子）

3.3． 鉱物資源情報の研究（1）鉱物資源データベースの整備

風化花崗岩の鉱物組成の複雑さから，実際にどのような鉱

海外鉱物資源情報の把握を目的として，アジア地域の地物に希土類が含まれているのかは解明されていない．そこ

質図・鉱物資源図，鉱物資源データベースなどの作成に継で，走査型電子顕微鏡（SEM）又は透過型電子顕微鏡（TEM）

続的に取り組んでいる．これまでに300万分の 1 東アジア・に加え，LA-ICP-MS といった微量元素の検出が可能となる中央アジア地質図及び鉱物資源図，500万分の 1 アジア地

装置を組み合わせて用いることによって，希土類含有鉱物

質図及び鉱物資源図を出版した．これらデータについては，の特定を試みている．この手法は，鉱石中で有用元素が微小

国内外のデータベースプロジェクト等でも活用されている．

領域かつ極微量しか存在しない場合においても適用することが可能であることから，多種多様な鉱石についての分析・評価が可能となっている．

希土類元素を含む雲母鉱物の SEM 像（左）および TEM 像（右）（4）選鉱技術の高度化
選鉱技術の高度化を目的として，錫，タングステン，銅，希土類元素などの金属資源や珪砂などの非金属資源を対象とした選鉱技術の開発や基礎研究に取り組んでいる．とくに，選鉱の前処理である粉砕や粒度調整は，精鉱の回収率や品位など選鉱プロセス全体の効率を決定づける重要なプロセ
28

九州地方の代表的な金鉱床（地質図は1:20万シームレス地質図（GSJ）、鉱床位置は日本金山誌（資源・ 素材学会 ,1989）による）

また，国内企業による海外鉱山開発の一助になることも目

Tamenori, Y., Fujita, K., Toyofuku, T., Ohkouchi, N.

的として，東南アジアを対象とした精度の高い鉱物資源

and Kawahata, H. (2019) Magnesium isotopic

データベースの整備も進めている．
日本の鉱物資源データベースの整備にも取り組んでおり，本年度は日本の金鉱床についての情報整備を進めている．日本の金鉱床開発は，昭和20年代の金山整備令によって特に中小鉱区については開発途上のまま中断した形になっているものもあり，将来的な再開発の可能性も有り得ると考えられる．近年の外資による国内金鉱床開発への興味もそれを裏付けている．

産総研では地下情報把握のための基図として地質図幅を整備しているが，当グループでは必要に応じて同図における鉱物資源情報の記載を担当している．本年度は20万分の1「輪島（第二版）」の記載に協力し，出版に至った．また，
5 万分の 1「豊田」，20万分の 1「野辺地」「宮津」などを調査・編集中である．

chemistry Geophysics Geosystems, doi:
10.1029/2019GC008314
丸山 亮，児玉信介，川畑 陽平 (2019) 高波長分解能衛星
データによる酸化銅および酸化鉄（赤鉄鉱） の検出
法と探査への応用，資源地質，69，1 ，1-12．
Maulana, A., Van Leeuwen, T. M., Takahashi, R.,
Chung, S.-L., Sanematsu, K., Li H. and Irfan U. R.
(2019) Geochemistry and geochronology of
VHMS mineralization in the Sangkaropi district,central-West Sulawesi, Indonesia: Constraints
on its tectono-magmatic setting. Ore Geology
Reviews, in press.
Mukai H., Tamura K., Kikuchi R., Takahashi Y., Yaita T.,
and Kogure T. (2018) Cesium desorption behavior of weathered biotite in Fukushima considering the actual radioactive contamination level ofsoil, Journal of environmental radioactivity, 190-

4 ．主な研究成果［誌上発表］
Araoka, D. and Yoshimura, T., (2019) Rapid purification of alkali and alkaline-earth elements for isotope analysis (δ7Li, δ26Mg, 87Sr/86Sr, and δ
88Sr) of rock samples using borate fusion followed by ion chromatography with a fraction
collector system. Analytical Sciences, 35, 751757.
Ejima, T., Kon, Y., Kawano, S., Araoka, D. (2018).
Zircon U-Pb dating of gabbro and diorite fromthe Bato pluton, northeast Japan. Island Arc,27, e12222.
Hoshino, M., Watanabe, Y. and Kon, Y. (2017) Implication of apatite and anhydrite for formation ofan Iron-Oxide-apaite (IOA) rare earth element
prospect, Benjamin River, Canada. Resource Geology, 67, 361-383.
Isaji, Y., Yoshimura, T., Araoka, D., Kuroda, J., Ogawa, N. O., Kawahata, H. and Ohkouchi, N. (2019)
Magnesium isotope fractionation during synthe-

191, 81-88.
Rivai, T. A., Yonezu, K., Sanematsu, K., Kusumanto, D.,
Imai, A., and Watanabe, K. (2019) A Low ‐ Sulfidation Epithermal Mineralization in the River
Reef Zone, the Poboya Prospect, Central Sulawesi, Indonesia: Vein Textures, Ore Mineralogy, and Fluid Inclusions. Resource Geology, v.
69, No. 4, p. 358-401.
Tsunazawa, Y., Hisatomi, S., Murakami, S., andTokoro C. (2018) Investigation and evaluation of
the detachment of printed circuit boards fromwaste appliances for effective recycling. Waste
Management, Vol. 78, pp. 474-482.
Tsunazawa, Y., Liu, C., Toi, R., Okura, T., and Tokoro C.
(2018) Crystal formation and growth by slow
cooling for recovery of magnetite particles fromcopper smelting slag. Mineral Processing andExtractive Metallurgy.
Yamashita, S., Mukai, H., Tomioka, N., Kagi, H., Suzuki, Y. (2019) Iron-rich Smectite Formation in
Subseafloor Basaltic Lava in Aged Oceanic Crust,
Scientific Reports, 9, 11306.

sis of chlorophyll a and bacteriochlorophyll a ofbenthic phototrophs in hypersaline environments. ACS Earth and Space Chemistry, 3,［口頭発表］

1073-1079.

荒岡大輔 (2019) リチウム資源の概要

Kato, T., Tsunazawa, Y., Liu, W., Tokoro, C. (2019)―現状と将来―.

資源地質学会第69回年会講演会 , 2019.6.

Structural Change Analysis of Cerianite in

向井広樹，昆慶明，実松健造，高橋嘉夫，伊藤元雄 (2019)

Weathered Residual Rare Earth Ore by Mecha-

中国イオン吸着型鉱床における希土類元素について

nochemical Reduction Using X-ray Absorptionの微視的研究，地球惑星連合大会，2019.5.29.

Fine Structure, Minerals, 9(5), 267.
Maeda, A., Yoshimura, T., Araoka, D., Suzuki, A.,

29

研究グループ紹介（2）鉱物資源に関する地質図幅

composition of tests of large benthic foraminifers: implications for biomineralization. Geo-

燃料資源地質研究グループの紹介
Introduction of the Fuel Resource Geology
Research Group

1 ．グループの研究目的
在来型の石油，天然ガスおよび石炭資源ならびに，メタン研究グループ紹介

ハイドレートやコールベッドメタン（CBM），シェールガス・オイル等の非在来型燃料資源に関する探査手法・資源評価技術の高度化を目指し，その基礎となる鉱床成因モデ

研究グループ長：中嶋 健
Leader, Fuel Resource Geology Research Group:
Takeshi Nakajima
e-mail: takeshi.nakajima@aist.go.jp「戦略予算：国内石油産業を復興する
Oil to Gas (O2G)
革命」
・受託研究・補助事業研究（経産省）
国内石油天然ガスに係る地質調査・メタンハイドレートの研究開発事業（メタンハイドレートの研究開発）

ルの構築，資源探査法の改良，資源ポテンシャル評価技術の・共同研究費

研究開発を行う．

「国内堆積盆の炭化水素ポテンシャル評価手法に関する


特に当研究部門の重点研究課題である「燃料資源に関す研究」

る評価技術の開発」を遂行するため，地圏微生物，地圏化学「砂岩貯留岩の堆積分布様式に関する研究」

および物理探査研究グループと連携しながら研究を進

・科研費

める．

「新生代ビトリナイトの反射率変化：

新生代地質体の最高被熱温度推定」

2 ．グループの研究体制，研究資源
2.1. 構成メンバー（令和元年度）「史上最大大量絶滅期の無酸素海洋の要因としての火山

研究グループ長「混濁流による高流砂階のベッドフォームの堆積構造解


中嶋

健

堆積学，海洋地質学，燃料地質学

活動と高一次生産の評価」（分担）
明と堆積モデルの構築」
（分担）
・助成金

研究スタッフ佐藤幹夫

海洋地質，燃料資源地質（公財）新井科学技術振興財団

平成29年度研究助成「原

後藤

秀作

地球熱学

油中のナフタレン組成を指標に用いた地下深部の石油根髙橋幸士

石炭地質学，有機地球化学

源岩評価法の確立」

有機化学，有機地球化学（公財）新井科学技術振興財団

平成30年度研究助成「新朝比奈健太テクニカルスタッフ
鈴木祐一郎
松林

修

中根由美子
仁道

純子

中村

祐貴

産学官制度来所者
徳橋

秀一

高野

修

生代石炭の石油生成タイミング評価法の確立」

3 ．主な研究成果および研究進捗状況等
3.1. メタンハイドレート資源に関わる鉱床成因，資源評価等に関する研究・繰り返す隆起によって堆積物中のガスハイドレートが分解する過程を数値シミュレーションで明らかにし，国際誌で公表した［図 1］．
（後藤）

2.2. 主な研究資金（平成29〜令和元年度）
・運営費交付金「燃料資源地質の研究」「国内における新たな炭化水素ガス資源の評価」｢新生代石炭からの石油炭化水素排出温度の解明｣「ナフタレン組成を用いた新たな石油熟成指標の開発」「腐植有機物の分子構造解明に向けた予察的研究」
｢ 石炭の物理性質に着目した低コスト・簡易な石炭熟成
度評価法の開発 ｣「有機地化学標準物質ライブラリー拠点の基盤整備」
30

図1 隆
 起によるガスハイドレートの吸熱分解が地層温度に与える影響・上越沖海域の海底堆積物の熱物性（熱伝導率，熱容量および熱拡散率）を計測し，その特性を明らかにし，国際誌で公表した．
（後藤）・メタンハイドレート安定領域下限深度を推定することを目的に，上越沖海域で計測した地殻熱流量に基づき，温度構造モデルの構築を進めている．
（後藤）・表層型メタンハイドレートの賦存状況を把握することを目的に，オホーツク海網走沖海域，日本海の最上トラフおよび隠岐トラフ海域の表層型メタンハイドレート存在域
において海洋電磁探査を実施した．
（後藤）
［図 ２］
図4

在域において，自律型無人潜水機を使用した詳細海底地形・表層堆積層探査を実施した．
（佐藤，後藤）秋田油田堆積盆のテクトニクス

・深海システムの貯留岩形態・根源岩ポテンシャルについての論文により日本堆積学会2017年論文賞および石油技術協会賞（論説賞）を受賞した［図 5］．学会のセッショ
ンコンビーナーを勤め，海外研究者の招聘を行った（中嶋）．

図2

海洋電磁探査（送信機）の投入

3.2. その他の非在来型資源に関わる鉱床成因，資源評
価等に関する研究
・CCOP を通じて韓国 KIGAM と協力しながら女川層等のシェール評価を行い，アジアへの国際協力に努めている

図5

石油技術協会賞（論説賞）の受賞式［図 3］．
（鈴木・高橋・朝比奈）・炭化水素ガスの安定同位体組成を指標とした新生代石炭からの天然ガス排出タイミング推定法を提案し，招待講演を 1 件，国際学術誌において論文 1 編を公表した［図6］．
（高橋）・新生代石炭からの石油排出温度や新生代地質体の最大埋没深度を推定するため，水素分に富む新生代石炭中のビトリナイト抑圧現象に対応した反応速度論の構築と，反射率の温度換算法に関する実験的研究を進めた．また，成果の応用先の候補である南房総地域において，野外地質調査を行い，堆積岩中の木片のビトリナイト反射率を測
図3

 COP-KIGAM 非在来型燃料資源会議（タイ，バンコ
Cク市）

3.3. 在来型資源の鉱床成因等に関する地質学的研究

定した．
（高橋）
・熟成に伴う石炭の化学構造変化に着目し，新生代石炭の石油生成能力やオイル - ガス指向型の評価手法に関する基礎研究を進めた．
（高橋）・東北日本及び北陸地方の油・ガス構造の形成に関わるテ・新生代石炭の石炭組織の組成比を検討し，石油生成能力

クトニクスについて，地質調査を行い，総説 1 編，論説 1の高い石炭が形成される環境を解明するための基礎研究編を公表した［図 4］
．
（中嶋）

を進めた．
（高橋）
31

研究グループ紹介・オホーツク海網走沖海域の表層型メタンハイドレート存

研究グループ紹介

図7

起源物質や根源岩の岩相の特徴を示すナフタレン類

・従来のバイオマーカー分析は，分離精製が必須であり，測定時間も長いという問題があった．そこでプロトン NMR
を 用 い た オ イ ル の 迅 速 な 特 徴 把 握 と し て，NMR
petroleum profiling 法を確立し，国際学会及び国内学会で講演を行った．
（朝比奈）
・堆積岩試料の加熱分解生成物の評価に NMR petroleum
profiling 法を適用し，熟成に伴い排出される有機物の特徴把握を試みた．
（朝比奈）
・原油試料は，光や温度，湿度による分解や揮発性成分損失により，有機物組成が変化するため，原油成分情報を記録し，長期的に比較検討できる普遍的「デジタル標本技術」の開発が必要である．そこで，高精度かつ堅牢なデジタル標本技術として，NMR スペクトルに着目し，デジタル標本として適切な NMR スペクトルの取得と標準化プロト
コルの確立を進め，研究成果を国内学会で公表した．
（朝
比奈）
図6

 生代石炭起源炭化水素ガスの炭素同位体比と石炭
新の熟成度（VR %）の関係

3.4． 共同研究
・国内堆積盆の調査および巡検を実施した．
（中嶋・髙橋・
朝比奈）そのうち，炭田に分布する古第三紀夾炭層の炭・ナフタレン組成を用いた石油の起源有機物と根源岩の岩相評価法を開発し，微生物分解により劣化したオイルの根源岩評価に有用な方法として，国際学術誌 1 編で公表した［図 7］．
（朝比奈）・粘土鉱物がメチル化ナフタレンの異性化速度に与える影

化水素ポテンシャルや熟成度分布の成果をまとめ，国内外の学会で講演を行った．
・ 国内探鉱地域の砂岩鉱物組成および粒度組成の検討を
行った．
（中嶋）

響を実験的に明らかにし，根源岩の特徴とナフタレン組

3.5． 地球環境に関する基礎的調査研究

成との関係を明らかにした．
（朝比奈）

・科研費研究において，火山噴火タイプの推定や同位体平・ 石炭化に伴う空隙構造など物理的性質の変化に着目し，衡温度計を利用した地殻熱流量整備に向けた基礎研究と低コスト・ 簡易な石炭熟成度評価法の開発を進めた．

して，水蒸気の安定同位体組成を簡便に測定可能な新手（高橋）法を開発し，国際学術誌 1 編で公表した．
（髙橋）・オイルや堆積岩中の芳香族化合物を用いた起源有機物の・低温熱水が湧出する薩摩硫黄島の長浜湾において，熱水推定法を検討するために，裸子植物に由来する生体有機の湧出速度と温度変化の長期モニタリングを実施してい分子の加熱分解実験を実施した．裸子植物特有の熱分解

る．
（後藤）

生成物と分解メカニズムについて，国際学会で公表した．
（朝比奈）
32

・海底堆積物中の有機炭素と花粉の輸送からみた，重力流による深海への輸送過程について国際シンポジウムで発

表した．
（中嶋）

・2018年石油技術協会賞（論説賞） 中嶋・東京大学との科研費研究（分担）において，大量絶滅期

中嶋

システムの貯留岩形態・ 根源岩ポテンシャルに関すの貧酸素海洋と一次生物生産の変化の関係性を明らかにる最近の知見．石油技術協会誌，81, 33-45

するために，化石クロロフィルの分析条件を検討した．また高精度な分析に必要な標準物質の整備も行った．その健

健（2016） 深海チャネル - 自然堤防 - 海底扇状地

結果，クロム酸による反応処理をする堆積物粉末の必要［誌上発表］

量，反応温度及び時間の最適条件を確立した［図 8］．
（朝Goto, S., Matsubayashi, O., Nagakubo, S. (2016)
Simulation of gas hydrate dissociation caused by比奈）

repeated tectonic uplift events, J. Geophys. Res.,
121, 3200-3219.
中嶋

健（2016） 深海チャネル - 自然堤防 - 海底扇状地
る最近の知見．石油技術協会誌，81, 33-45

Takahashi, K. and Suzuki, N. (2017) Semi-open andclosed system pyrolysis of Paleogene coal forevaluating the timing of hydrocarbon gas expulsion. Int. Jour. Coal Geol., 178, 100-109.
Goto, S., Morita, S., Tanahashi,M. et al. (2017) Physical and thermal properties of mud-dominant
sediment from the Joetsu Basin in the eastern
図8

margin of the Japan Sea, Mar. Geophys. Res.,

化石クロロフィルの標準物質

・工業排水処理技術の開発を目的として，電気化学的手法

38, 393-407.
Asahina, K., and Suzuki, N. (2018) Methylated naphthalenes as indicators for evaluating the source

を用いた処理技術の開発およびその基礎的実験を実施しand source rock lithology of degraded oils, Or-

た．
（朝比奈）
・腐植物質の分子構造解明に向けた予察的研究として，官能基の検出と精密質量（分子量）の測定を試みた．その過程で，腐植物質のモデル化合物のアミノ基への蛍光ラ

ganic Geochemistry, 124, 46-62.
中嶋 健 (2018)

Takahashi, K.U., Tsunogai, U., Nakagawa, F. andSukigara, C. (2019) Stable hydrogen and oxy-

ベリングを試みた結果，首尾良く反応が進行し，固体蛍光gen isotopic compositions of water vapor in vol-分光光度計により検出することができた．今後は，国内外

canic plumes sampled in glass bottles using cav-

学会で販売されている腐植物質の標準物質を用いた蛍光i t y r i n g - d o w n s p e c t r o s c o p y ．J. Vo l c a n o l .

ラベリングを試みる．さらに，イオン源に DART（Direct
Analysis in Real Time）を用いて，腐植物質の精密質量分析を行った．
（朝比奈）

日本海拡大以来の日本列島の堆積盆テクトニクス．地質雑，124, 693-722.

Geotherm. Res., 384, 232-240.
中嶋健・ 岸本清行（2019） 日本海南東部の海底地形ア
ナグリフ．地質雑，125, IV.

中嶋 健ほか（2019） 富山県八尾地域の新生界年代層序

4 ．アウトリーチ活動の再検討とテクトニクス．地質雑，125, 483-516.

・産総研一般公開への出展「黒い石がいっぱい！どれが石炭？」（高橋，朝比奈，佐藤，中嶋）・地質情報展（北海道，山口）への協力（高橋，朝比奈）
・出前実験教室等（朝比奈）

5 ．主要な研究成果（2016年以降）［受賞及び対象論文］
・日本堆積学会2017年論文賞

中嶋健

Nakajima T. and Kneller B. (2013) Quantitative analysis of the geometry of submarine external levees. Sedimentology, 60, 877-910.

33

研究グループ紹介

システムの貯留岩形態・ 根源岩ポテンシャルに関す

地圏微生物研究グループの紹介

Introduction of the Geomicrobiology ResearchGroup

1 ．グループの研究目的

研究グループ長：吉岡秀佳
Leader, Geomicrobiology Research Group:
Hideyoshi Yoshioka
e-mail: hi-yoshioka@aist.go.jp

理生態機能の解明」（科研費）

地圏における微生物の分布と多様性，機能，活性を評価す「初期地球解読に向けた陸上蛇紋岩温泉の炭素循環研究」
研究グループ紹介

ることにより，元素の生物地球化学的循環に関する基盤的（科研費）

情報を提供するとともに，資源開発，環境保全や地圏の利用「ガスクロマトグラフィーによる低濃度試料中の揮発性

に資する研究を行う．当研究部門の戦略課題である燃料資脂肪酸分析法の確立」（科研費）

源に関する情報整備と評価技術の開発に取り組み，油ガス「メタン生成触媒を用いた革新的バイオガス生産システ


層や炭層、海底堆積物等に生息する微生物の活動（メタン

ムの創製」
（科研費）

生成・消費，石油・石炭・ケロジェン分解等）の実態解明「深部地下圏における根源有機物からの生物的メタン生


を目指す．

成機構の解明」（科研費）

2 ．グループの研究資源（平成30年度）
2.1. グループ員「悠久の時間を生き抜く謎を解くー地下微生物が作る新
規物質の同定と測定法の開発ー」（科研費）「機能特異分子で描く新しいメタン生成観」（科研費）「アミノ酸の窒素同位体比分析で解明する陸源有機物供

研究スタッフ吉岡秀佳（リーダー），片山泰樹，金子雅紀，

給の沿岸生態系への重要性」（科研費）

須田 好，竹内美緒，眞弓大介，持丸華子，
坂田 将，風呂田郷史，松下慎テクニカルスタッフ

共同研究費「油層微生物の原油分解メタン生成メカニズムと現場適

天野千尋，石川理美，氏家知美，小林みゆき，用技術に関する研究」（国際石油開発帝石㈱）篠塚由美，竹之内美佐，三朝千稚「国内堆積盆の炭化水素ポテンシャル評価手法に関する

研究」

2.2. 予算
運営費交付金「地圏微生物の研究」

3 ．グループの特色
有機・生物地球化学，微生物生態学を専門とする研究者「メタン生成補酵素を用いた革新的バイオガス生産シス
で構成され，坑井等からの各種地下試料（堆積物，岩石，水，テムの創製」

ガス，油等）の採取と，化学・同位体分析，培養，遺伝子解「腐植有機物の分子構造解明に向けた予察的研究」

析，同位体トレーサー実験等を通じて，地圏微生物の活動に「比抵抗異方性に着目した低コスト・

簡易な石炭熟成度

関する基盤的情報を提供する．燃料資源地質・地圏化学研評価法の開発」

究グループ，生物プロセス研究部門，（独）石油天然ガス・金「生物・

地球化学調査に基づく休廃止鉱山の坑廃水の起

属鉱物資源機構，国際石油開発帝石㈱，JX 石油開発㈱，北海源探索．坑廃水処理の最適化に向けて」

道科学技術総合振興センター，放射線医学総合研究所等と連携し，水溶性天然ガス，コールベッドメタン，メタンハイ

委託研究費・研究助成金

ドレートの成因解明や効率的開発，未回収燃料資源からの「油層の地球化学的・微生物学的特性に合わせたテーラー

天然ガス創成技術の検討を重点的に進める．

メード型枯渇油田再生技術の開発」（科研費）「生物的石炭分解メタン生成ポテンシャルとメカニズムに着目した炭層特性評価技術の開発」（科研費）「資源創成型CCS 技術の開発に向けた国際共同研究」（科研費）

4 ．第 4 期（平成27年度−30年度）の研究成果
4.1. メタンハイドレート成因解明のための生物地球
化学的研究
・経済産業省の委託により実施している MH21の研究の一「枯渇油田再生化技術開発を志向した原油分解メタン生部として，MH胚胎海底堆積物における生物的メタン生成

成機構の解明と新規微生物の獲得」（科研費）の研究を進めている．東部南海トラフ地盤調査及び海洋「堆積物環境に優占する未培養アーキアの分離培養と生

産出試験事前掘削において採取されたコア堆積物試料か34

ら，16S rRNA 及び mcrA 遺伝子の塩基配列に基づいて

析によって 5 種類の中核的微生物（Firmicutes 門細菌，

微生物の群集構造を解析した結果，炭素循環に関与する

Ca. Atribacteria 門細菌，Ca. Cloacimonetes 門細菌，水微生物の分布が MH の有無，ならびに，深度と関係してい素資化性 Methanothermobacter 属古細菌，酢酸資化性ることが示唆された．特に MH 飽和率の高い堆積物から

Methanosaeta 属古細菌）を特定した．深部地下油層環

嫌気的メタン酸化アーキアに近縁の塩基配列が特異的に境ではこれらの細菌とメタン生成古細菌の syntrophic

検出され，同堆積物の培養でメタン酸化活性が認められnetwork を介した原油分解メタン生成反応が進行していた．メタン酸化活性は塩分濃度が高い（海水の塩分濃度ることが示唆された．

の）条件と低い条件の両方で検出されたため，過去に MHが分解し間隙水の塩分濃度が低下したイベントが微生物の分布に影響を与えている可能性が明らかになった（図 1 ）．
研究グループ紹介

・前項の東部南海トラフコア堆積物試料から，メタン生成
アーキアの集積及び純粋培養を行った．様々な深度のコア堆積物から水素利用性・酢酸利用性・メチル化合物利
用性のメタン生成アーキアが分離された．16S rRNA 遺伝子に基づく分子系統解析では，Methanobacteriales,
Methanomicrobiales, Methanosarcinales に帰属し，多くは，これまでにハイドレート胚胎海底堆積物から分離されたメタン生成アーキアとは異なる種であった．また，いくつかの純粋培養菌株の遺伝子配列は，コア堆積物試料から直接解析したアーキア遺伝子と一致し，アーキア

図2 山
 形県の油田の油層環境を模擬する培養実験におけるメタン生成．

群集の優占種であった．温度の違いによるメタン生成活4.3. 在来型・非在来型天然ガスの生物地球化学的研究性を評価したところ，分離された深度に相当する温度に・ガス田地域の地下微生物によるメタン生成ポテンシャル

おいてメタン生成が認められたことから，原位置のメタを評価する目的で、千葉県の水溶性ガス田で採取されたン生成において重要な役割を担っていることが示唆さ

コア堆積物を用いて14C でラベル化した基質を添加してれた．

トレーサー実験を行い、微生物によるメタン生成速度を評価した．その結果、活発なメタン生成活性を検出し炭酸還元反応が主要なメタン生成経路であることが分かった．

図1 深
 度別の微生物系統群の相対分布．矢印は MH 飽和率の高いコア堆積物を示す．

4.2. 未回収燃料資源からの天然ガス創成技術の開発
・深部地下油層微生物の原油分解メタン生成ポテンシャルを活用して枯渇油田の残留原油を天然ガスに変換・回収する新たな資源技術の開発を目的として，山形県の油田から採取した生産水を接種源とし原油・無機塩培地とともに油層を模擬する温度・圧力条件（55℃・5MPa）で培養する室内実験を行った。その結果，炭化水素（トルエン）をメタンに変換する微生物プロセスの再現に成功するとともに（図 2 ），培養後の水中微生物のメタゲノム解

図3 水 溶性ガス田のコア堆積物と地層水の長期培養におけるメタン生成（上）．培養前後の形態別炭素量（下）．
堆積物中の全有機炭素が微生物によりメタンに変換された．
35

また、コア堆積物と地層水を混ぜてスラリーにして、嫌気4.5. 基礎的研究

条件を保ち原位置に近い温度で長期間培養すると、活発・メタン酸化菌が濃集する黒海の微生物マット中の F430

なメタン生成が起こった．最大で堆積物中の全有機炭素定量分析と同位体分析を行った．その結果，世界で初めて量の17 %に相当するメタン量を生成し、地下微生物によ天然環境中の補酵素 F430の炭素同位体比の測定に成功る高いメタン生成ポテンシャルを示した（図 3 ）．

した．未培養である嫌気的メタン酸化アーキア由来の補4.4. 地下圏メタン生成菌の新たな代謝経路の解明と石炭利用メタン生成ポテンシャルの評価

酵素 F430の炭素同位体比は，基質であるメタンの同位体比を反映し，補酵素F430の安定同位体比が 2 つの潜在的な起源生物であるメタン生成アーキアと嫌気的メタン酸研究グループ紹介

・深部地下環境から分離した Methermicoccus 属のメタン化アーキアを識別する指標となることを明らかにした．

生成菌が，これまでメタン生成菌の基質として利用が知また，補酵素 F430の同位体分析のために新しく開発した

られていなかった30種類以上の多様なメトキシ芳香族化

夾雑物除去法を応用し，下北半島沖の海底下2,000 m の合物を直接利用してメタンを生成することを発見した．

石炭層において，補酵素 F430を検出する事に成功し，科メトキシ芳香族化合物を利用できるメタン生成菌は約

学史上最も深部の海底堆積物中から生きたメタン生成

160種のうちの 1 種みであった．また，安定同位体トレー

アーキアのシグナルを得ることに成功した（図 6 ）．

サー法でその代謝経路を解析した結果，これまで知られている 3 種のメタン生成経路とは全く異なる第 4 のメタン生成経路であることを明らかにした．その経路の詳細を決定するためには更なる研究が必要であるが，今のところ④脱メチル反応の後，①二酸化炭素還元と②酢酸分解を両方経由する可能性が見出された（図 4 ）．さらに，石炭からのメタン生成ポテンシャルを評価した結果，本菌は単独で石炭から直接メタンを生成する事が明らかになり，深部未回収石炭資源の天然ガス化回収技術の可能性が示された．以上の研究成果に関して，平成29度産総研論文賞を受賞，「石炭を食べて天然ガスを作る孝行者の菌がいた」講談社ブルーバックス WEB 配信した（図 5 ）．

図 6 I ODPの第337次航海で採取された下北半島沖海底下
約2,000 m の石炭層中から検出された補酵素 F430のクロマトグラム（Inagaki et al., 2015, Scienceを改変）．

5 ．第 4 期（平成27年度〜平成30年度）の研究成果（主なもの、下線部がグループ員）【紙上発表（論文）】
Inagaki F., Hinrichs K.-U., Kaneko M. et al. (2015)
Exploring deep microbial life in coal-bearing sediment down to ～2.5 km below the ocean floor.
Science 349, 420-424.
Jiang N., Yoshioka H., Yamamoto K., Soga K. (2016)
図4

 知のメタン生成経路（上）と今回発見したメトキ
既シ芳香族化合物からのメタン生成経路（下）．

Ureolytic activities of a urease-producing bacterium and purified urease enzyme in the anoxic
condition: Implication for subseafloor sand production control by microbially induced carbonate
precipitation (MICP), Ecological Engineering 90,
96-104.
Katayama T., Yoshioka H., Takahashi H., Amo M., Fujii T., Sakata S. (2016) Changes in microbialcommunity structures associated with gas hydrates in subseafloor sediments from the Nankai
Trough. FEMS Microbiology Ecology 92, fiw093.
金子雅紀（2016） 海底下メタンサイクルにおける有機地

図536

 成29年度産総研論文賞受賞と講談社ブルーバック
平
ス WEB 配信．

球化学的研究．日本地球化学会奨励賞．
Kaneko M., Takano Y., Ogawa N., Sato Y., Yoshida N.,
Ohkouchi N. (2016) Estimation of methanogen-esis by quantification of coenzyme F430 in ma-

Sano Y., Sakata S. et al. (2017) Origin of meth-rine sediments. Geochemical Journal 50, 453-

ane-rich natural gas at the West Pacific conver-

460.

gent plate boundary. Scientific Reports 67, Arti-

Katayama T., Yoshioka H., Yamanaka T., Mio Takeu-

cle number 15646.

chi, Muramoto Y., Usami J., Ikeda H. and Sakata

Takano Y, Chikaraishi Y., Imachi H., Miyairi Y., Ogawa

S. Microbial community structure in deep natural

N.O., Kaneko M., Yokoyama Y., Krüger M., Ohk-

gas-bearing aquifers subjected to sulfate-con-ouchi N. (2018) Insight into anaerobic methan-taining fluid injection. Journal of Bioscience andotrophy from 13C/12C-amino acids and 14C/12C-

Bioengineering 127, 45-51, 2019.

ANME cells in seaf loor microbial ecology.

Komatsu T., Takashima R., Shigeta Y., Maekawa T.,
Tran H.D., Cong T.D., Sakata S., Dinh H.D., Taka-

Scientific repor ts 8:14070, DOI:10.1038/
s41598-018-31004-5.
Tamazawa S., Mayumi D., Mochimaru H., Sakata S.

detailed ammonoid and conodont biostratigra-

et al. (2017) Petrothermobacter organivoransphies around Smithian－Spathian boundary ingen. nov., sp. nov., a novel thermophilic, strictly

the Bac Thuy Formation, Vietnam. Palaeogeog-

anaerobic bacterium of the phylum Deferribacte-raphy, Palaeoclimatology, Palaeoecology 454,

res isolated from a deep subsurface oil reservoir.

65-74.

International Journal of Systematic and Evolu-

Mayumi D., Mochimaru H., Tamaki H., Yamamoto K.,

tionary Microbiology 67, 3982-3986.

Yoshioka H., Suzuki Y., Kamagata Y., Sakata S.
(2016) Methane production from coal by a single
methanogen. Science 354, 222-225.
Mayumi D., Mochimaru H., Yoshioka H., Sakata S.
et al. (2016) Novel mode of methanogenesis bya methanogen isolated from a deep subsurface
oil reservoir. Poster Award, 6th International
Symposium on Applied Microbiology and Molecular Biology in Oils Systems.
Mochimaru H., Katayama T. Sakata S. et al. (2016)
Methanomicrobium antiquum sp. nov., a hydrogenotrophic methanogen isolated from deep sedimentary aquifers in a natural gas field. International Journal of Systematic and Evolutionary
Microbiology 66, 4873-4877.

37

研究グループ紹介

hashi O. (2016) Carbon isotopic excursions and地圏化学研究グループの紹介

Introduction of the Resource Geochemistry
Research Group

1 ．グループの研究体制・研究方針
地圏化学研究グループは，石油・天然ガス・温泉水等の研究グループ長：鈴木正哉
Leader, Resource Geochemistry Research Group:
Masaya Suzuki
e-mail: masaya-suzuki@aist.go.jp

利用した低コスト型乾燥機の開発」
・科研費

研究グループ紹介

地殻流体，粘土等の非金属鉱物資源・材料を研究対象とし，「ナノトンネル構造を有する鉄鉱物を用いたヒ素・フッ素

地球化学的・地質学的・鉱物学的手法により，資源の成因

複合汚染土壌の不溶化」

解明・開発，環境保全，製品化，標準化等に資する研究を進・共同研究

めていくことをグループの目標としている．また，これらの「ベントナイトのメチレンブルー吸着量測定方法」

研究課題に関して，研究機関としての価値ある研究成果を「吸着層工法に関係する吸着材の性能評価試験の標準化」

上げるだけでなく，産総研外部要請への対応，精度の高い情「蓄熱材ハスクレイの性能実証に関する研究」

報の発信，研究成果の普及等を推進することを基本理念と「天草陶石の新たな利用方法の開発」

している．

3 ）主な研究設備

2 ．グループ員及び研究項目等
1 ）グループ員（令和元年10月 1 日現在）

・ガスハイドレート合成実験装置
・ガスクロマトグラフ

鈴木正哉

鉱物学，材料化学

・イオンクロマトグラフ

金子信行

地球化学，石油鉱床学

・ESR（電子スピン共鳴）装置

猪狩俊一郎

有機地球化学・二酸化炭素吸着量評価装置

柳澤教雄

鉱物学，地球化学

・水蒸気吸着量測定装置

佐々木宗建

資源開発

森本和也

地球化学，鉱物学

三好陽子

粘土鉱物学，無機地球化学

西片美羽

地球化学

月村勝宏

産学官制度来所者

国産の重要な資源である水溶性天然ガスなどの炭化水素の

古澤みどり

テクニカルスタッフ

起源・成因に関する研究を行い、国内外の燃料資源情報の万福和子

テクニカルスタッフ

把握と、微量炭化水素の分析技術の高度化を進めた．

佐々木尚子

テクニカルスタッフ2 ）主な研究資金（平成30年度，令和元年度）など

3 ．平成30年度〜令和元年度前期の研究進捗状況
1 ）燃料資源に関わる地化学的成因研究，資源評価
世界の天然ガス埋蔵量の大部分を占める熱分解ガスと、微生物起源とされる構造性ガスやメタンハイドレート，
混合ガスの成因について，熱分解ガスの移動過程で間隙水中に溶存する微生物起源メタンとの交換反応によるメタン

・運営費交付金

炭素同位体比の低下と，圧力降下に伴う遊離ガス／コンデ「地圏化学の研究」

ンセート，遊離ガス／間隙水溶存ガス間での組成分別によ「ガスバリアフィルム用ナノクレイ規格」

るウェットネスの減少で説明可能であることを示した．天「GR プラットフォームの発展と社会実装」

然ガスを胚胎する沖縄本島南部地下の基盤岩は，ジルコン「未利用希薄物質の高付加価値化を実現する分離・
変換の U-Pb 年代パターンから名護層であることを確認した．高技術」

温鹹水からのヨウ素生産の阻害要因について， 検討を「工場および農業用ビニールハウスでの低コストな除湿機


行った．

の試作」

産総研第七事業所で2015年に行われた水道管改修工事

・委託研究による水道水の汚染を調べるため，水流離脱法で得られた「低温廃熱利用を目的としたハスクレイ蓄熱材及び高密

軽質非メタン炭化水素濃度を解析し，結果が地質調査研究

度蓄熱システムの開発」（NEDO 再委託）報告に掲載された．また，都市化が進むつくば市の非メタン「高濃度の放射性セシウム汚染土壌に適応可能な微粉砕

炭化水素（光化学オキシダントの原料物質）濃度の経年変による高度減容化」

化を調べるため，今年度も産総研内大気の測定を行った．ま「乾燥に不向きな湿度の高い沖縄を変える。

ハスクレイをた，バブリングによる水中の軽質非メタン炭化水素測定法

38

の開発を行い，水中の非メタン炭化水素濃度の絶対値の決了しており，短時間の反応でホウ素回収が可能であること定を試みた．

が明らかとなった．

2 ）ベントナイトのメチレンブルー吸着量試験法の検討

高砂熱学工業㈱，石原産業㈱，東京電力エナジーパートナー

ベントナイト中の粘土（スメクタイト）含有量の指標と㈱，森松工業㈱，日野自動車㈱，羽村市とともにプレスリ

なるメチレンブルー吸着量試験法には，スポット法と比色

リースを行った．産総研が開発した「ハスクレイ」をベー

法の ２ つの試験法があるが，メチレンブルー吸着量においスに、さらに高性能化した蓄熱材の量産製造技術を確立すて，スポット法と比色法の整合性について検討を行った．まるとともに，蓄熱材ハスクレイを組み込んだ，従来型より 2たメチレンブルー吸着量試験における，分散溶液・分散方倍以上の蓄熱を可能とする蓄熱システムを共同で開発し法・メチレンブルー溶液添加量・スポット作成器具・ろ紙

た．2019年度は，オフライン熱輸送型と定置型での通年実による影響をまとめ，スポット法と比色法の ２ つの試験法証を行い，オフライン熱輸送型では，日野自動車㈱羽村工場を含めた JIS 原案作成を行い，平成31年 3 月に JIS 規格のコージェネレーションシステム（CGS）設備で発生した（JIS Z2451として制定された．なおこの JIS 規格は経済産

廃熱を蓄熱材に蓄熱し，工場内の産業空調設備で利用する業省のウェブサイトで特に重要な JIS として取り上げらことに加えて，約2 km 離れた羽村市スイミングセンターへれた．

大型トレーラーで輸送し，温水プールの熱源として利用す

学的研究
自然由来の重金属等による汚染土壌の不溶化対策技術にることに取り組んだ。

4 ．平成30年度後半〜令和元年度前半の研究成果と受賞（主なもの，下線部がグループ員）

資する研究開発を行うことを目的として，ナノトンネル構【受賞】

造を有する陰イオン交換性鉄鉱物であるアカガネアイトを

平成29年度日本鉱物科学会応用鉱物科学賞

用いたヒ素やフッ素の陰イオン吸着挙動についての評価を実施した．
アカガネアイトの合成条件のさらなる最適化に向けた検討と，アカガネアイトに対するヒ酸イオンとフッ化物イオ
ンの吸着特性および吸着形態の評価を行った．アカガネア

森本和也「機能性層状複水酸化物の合成とその機能性材料への応用」【JIS 制定】JIS Z2451「ベントナイトなどのメチレンブルー吸着量の測定方法」（平成31年 3 月20日制定）

イトの合成条件の検討では，原料である塩化第二鉄の水溶【プレスリリース等】

液からより高効率でアカガネアイトを生成させることを目鈴木正哉，森本和也，100℃ 以下の廃熱を利用可能な蓄熱指して，沈殿を生じるさせる pH を調整した系で検討を行い，固体の収量を増加させることができた．また，得られた沈殿物については鉱物学的キャラクタリゼーションによりアカガネアイトの生成を確認した．アカガネアイトに対すシステムの本格実証試験を開始（2019.7.25）
三好陽子，鈴木正哉，高木哲一，森本和也，粘土資源「ベント ナ イ ト」 の 性 能 評 価 法 の JIS 規 格 制 定 に 貢 献（2019.8.13）

るヒ酸イオン・フッ化物イオンの吸着特性の評価では，地【誌上発表】

球化学モデリングソフトを用いた化学平衡計算により液相

Y. Seo, M. Suzuki, T. Takagi, K. Dowaki (2019),

中の陰イオンの化学種を考察し，次に，それぞれの陰イオンの吸着試験から得られた吸着等温線の型から，アカガネア

Life-Cycle Assessment of Adsorbents for Biohydrogen Production, Resources, 8, 52.

イトに対する高い親和性が解釈できた．ヒ酸イオンの吸着形態の検討では，粉末 X 線回折測定や赤外分光分析，またゼータ電位測定を行い，アカガネアイトに対するヒ酸イオ
ンの特異的な吸着形態の形成が示唆された．
また非晶質アルミニウムケイ酸塩によるホウ素回収についての検討を行った．ケイ酸ナトリウム水溶液とホウ酸を添加した硫酸アルミニウム水溶液を混合させることにより，非晶質アルミニウムケイ酸塩が生成する際にホウ素を共沈させるホウ素回収法について調べた結果、ホウ素吸着
時の pH の影響に関しては，Si/Al モル比によらず、pH が 5から 9 へと上昇するに伴い，吸着量は増加すること，また共沈法におけるホウ素の回収において，硫酸アルミニウム水溶液とケイ酸水溶液を混合した時点で，ホウ素の回収は終39

研究グループ紹介3 ）機能性鉱物材料に関わる化学的・鉱物学的・材料

NEDO 再委託事業では，2019年 7 月に共同研究先である

物理探査研究グループの紹介

Introduction of the Exploration Geophysics
Research Group

1 ．グループの研究目的と課題
本研究グループでは，地熱・地中熱，鉱物資源，メタンハ
研究グループ紹介

イドレート等の地下資源分野，放射性廃棄物地層処分，CO2

研究グループ長：横田俊之
Leader, Exploration Geophysics Research Group:
Toshiyuki Yokota
e-mail: yokota-t@aist.go.jp
http://unit.aist.go.jp/georesenv/explogeo/

る水の消費過程）のモニタリングへの適用を目指して，水の定量能力に優れたプロトン磁気共鳴物理探査装置の開発を行っている．

地中貯留等の地下環境利用分野，そして土壌汚染等の地下昨年度の GREEN Report 2018では，探査深度（センサー

環境保全分野，さらに加えて地盤液状化，地滑り，断層 , 火

コイルから感度領域の中心部分までの距離）が約3 mm の山等の防災分野やインフラ維持管理の土木分野等，広範囲システムを紹介した．しかしながら，その探査深度は現場のな適用対象に対して，地質・地盤構造調査や岩盤評価，モニニーズを必ずしも満たしておらず，探査深度の増大が望ま

タリングに不可欠な物理探査技術の高精度化を目指し，各れた．そこで，希土類磁気回路を若干大型化し，コイルもそ

種探査法の技術開発と適用研究を行っている．2019年度にれに適合するように再設計・製作を行った．その結果，探査

おいては，以下の 7 項目を中心にしている．

深度を約9 mm に向上することができた（図 1 ）．

地下資源評価として，

Ø1 ）海底熱水鉱床やメタンハイドレート等の探査を目指した海底電気・電磁探査法や，陸域における強制分極法
による鉱物資源探査，坑井利用探査技術等の基礎研究 ,現場調査を行う．
2 ）地中熱利用における事前評価手法の研究，地熱地域における広域熱水系把握調査および空中電磁探査のデー
タ処理・解析に関する基礎的技術開発を行う．
また，地下環境の利用分野として，

Ø3 ）地層処分場選定における地質環境評価のため，沿岸域モ
デルフィールドにおける 2 次元および 3 次元弾性波探査
反射法適用試験や海底電磁探査の取りまとめを行う．
4 ）二酸化炭素地中貯留プロジェクトでは，CO2モニタリン
グを前提とした重力探査に関する基礎的研究を行う．
さらに地下環境保全分野として，

Ø5 ）土壌汚染に関連して，油分および鉱滓土壌汚染評価への各種物理探査適用結果の取りまとめ，および汚染現場での各種物理探査法適用実験を行う．
Ø	加えて，防災・土木分野への展開も視野に入れた基礎

図1

 発中の磁気共鳴物理探査装置のセンサーユニット．
開
永久磁石からなる磁気回路（黄色矢印）と，2つの半円形の高周波コイル（赤矢印）から構成されている．
水色矢印は，BNC ケーブル（装置本体に接続）．

研究・技術開発としては，
6 ）断層評価のための各種物理探査法の適用結果について

今後更なる性能向上を目指すとともに，装置の性能・実の取りまとめ，活動的火山の地下構造解明や物理モニ

用性の確認などを実施するため，以下の項目を実施する予タリングに関する基礎的研究を行う．

定である．

7 ）インフラ維持管理目的や災害ロボット技術等との連携（1）コイルの再設計および制作を実施する．現有モデルののための新規物理探査技術開発や民間企業への技術移磁気回路の構造上，コイルを最適化することで探査深転を目指した研究連携活動を行う．

度を約12 mm まで改善できることが期待される．

2 ．各研究項目の内容
2.1. 磁気共鳴物理探査装置の開発
老朽化したインフラの内部にたまった水の原位置非破壊
検出や，打設したコンクリートの養生過程（水和反応によ40（2）土木現場を提供いただける外部機関と連携して，当該装置の実地テストを実施する．その結果を分析し，装置の性能・実用性の確認を行う．

2.2. 工業用水用埋設管周辺地盤探査に対する高周波交流電気探査の適用実験
当該研究室で開発を行ってきた，高周波交流電気探査装
置は，地表面に打設する通常のステンレス棒電極や舗装路
面を傷つけずに調査が可能なローラー電極など，様々な種類の電極を用いた電気探査計測が可能である．これまではその優位性を利用して，アスファルト舗装が施された路面上から地下の埋設管周囲の比抵抗構造を調査することにより，埋設管腐食リスクを調査する技術の開発を行ってきた．
これまでは上水道管周囲の腐食性土壌調査を実施してき研究グループ紹介

たが，今回はその技術を工業用水配管にも適用可能かを確かめる目的で，静岡県企業局の協力を得て，静岡県富士市内
において高周波交流電気探査を実施した．

図2 埋
 設水道管と測線の位置関係の概念図．平面図（左）と断面図（右）．測線 1は埋設水道管の直上，測線 2お
よび 3は埋設水道管からの距離1 m および2 m にそれぞれ設定した．

上水道管は通常管径100～300 mm のものが路面下約
1.5 m に埋設されている．それに比較して，工業用水管は管

図3

 抵抗測定結果および １次元解析結果．
比
（a）
，
（b）は
埋設管直上の測線 1での結果，（c），（d）は埋設管から1 m 離れた測線 2での結果，（e），（f）は埋設管から2 m 離れた測線 3での結果をそれぞれ示す．

径500 mm以上の太い管が比較的浅い場所に埋設されているケースが多く，そのような場合の適用性についての確認を主眼とした実験を実施した．

の比抵抗測定結果および 1 次元解析結果を図 3 に示す．
図 3 より，水道管埋設位置からそれぞれ，0 m，1 m の距

埋設管腐食リスク調査を実施するにあたっては，街中で離にある測線 1 ，測線 2 の 1 次元解析結果では，埋設水道の調査が必須であるため，調査速度を優先し，送信ダイポー

管の頂部深度に近い深度約1.4 m から比抵抗値が急激に低ルの位置を固定し，受信ダイポールのみを移動させること下していることがわかり，埋設水道管の影響（鉄の低比抵により送受信電極間隔を変更する，変則的なダイポール・抗異常）が考えられる．一方で，水道管埋設位置から2 m 離

ダイポール法電極配置により 1 次元探査を実施することをれた測線 3 の比抵抗解析結果中には，このような急激な比基本とした．今回は適用可能性の把握を目的としたため，埋抵抗の低下は見られず，比抵抗値が緩やかに低下している．

設管の埋設位置・埋設深度，埋設管周囲の地盤の比抵抗値

さらに詳細に見ると，水道管の埋設深度に近い，深度1.4などの情報が多い位置での実験を実施し，埋設管が電気探～1.6 m の深度区間における比抵抗値は，測線 1 が47 Ω

査結果に与える影響の見積もりなども同時に実施した．

m，測線 2 が36 Ωm，測線 3 が48 Ωmであり，一方で，水道径1,350 mmの水道管が埋設深度の頂部が約1.6 mに埋管の影響が比較的少ないと思われる，深度1.2～1.4 mの深設されている地点において，測線 3 本を埋設水道管と平行度区間における比抵抗値は，測線 1 が170 Ωm，測線 2 がに，管からの距離を0 m（測線 1 ），1 m（測線 2 ），2 m（測67 Ωm，測線 3 が55 Ωm であることがわかる．両深度区間

線 3 ）と変更しながら設定した（図 2 ）．それぞれの測線での結果を比較すると，全ての測線で水道管埋設深度に近い
41

深度区間（1.4～1.6 m）での比抵抗値に低下がみられる．

り等の土砂災害発生予測の高度化という点において，地下

すなわち，比抵抗計測値は埋設水道管の影響を受けること

水賦存域や浸透現象に関連する物性値を高精度に可視化すを示唆している．その中でも，水道管から最も離れた（2 m）

る技術の開発が求められている．本研究では上記現象の把

測線 3 では，両深度区間での比抵抗値の差が最も小さく，埋握に土壌の誘導分極（IP）特性が有効であるかどうか検証

設水道管の影響が小さい．

することを目的として，潅水実験を実施中の圃場を模した

事前調査の結果より，本地点の比抵抗値は，49～144 Ω

実験場において，時間領域 IP（TDIP）法電気探査を国立研

m であることがわかっている．すなわち，全ての測線におい

究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構と共同で実施て，深度区間1.2～1.4 mの比抵抗値は事前調査の結果と整した．計測は，潅水開始前と潅水開始から約 2 時間後の合計合的であるということができる．本結果から考察するに，大2 回実施された．図 5 に，潅水前・後の解析比抵抗・充電率

口径の水道管周囲の腐食土壌調査に，地上からの比抵抗測分布をそれぞれ示す．

研究グループ紹介

定を適用する場合には，（1）水道管埋設位置から2 m 以上
測線をずらす，（2）水道管の影響を受けて比抵抗が急激に低下する深度より浅い深度区間の比抵抗値を代替とする，などの工夫が必要である．
他の地点において，2 次元探査を実施した．この地点の埋設水道管の径は500 mm，埋設管の頂部は0.83 m である．
この地点においては，（1）送信ダイポールの位置を固定し，受信ダイポールを移動させ，1 次元データを取得する．
（2）送信ダイポールの位置を一地点分移動させて固定し，受信ダイポールを移動させ，1 次元データを取得する．
（3）以上のデータを組み合わせ，通常のダイポール・ダイ
ポール法電極配置による 2 次元比抵抗探査相当のデー
タとする．
という手順でデータ取得を行った．

図5 潅
 水実験に伴う地下比抵抗・IP特性分布の時間変化．
矢印が潅水地点を表す．
（a），（b）は潅水実験前後における比抵抗値の分布を示す．
（c），（d）は潅水実験
前後における充電率の分布を示す．
図4

2次元探査結果．
水道管から約4 m離れた測線での比抵抗断面図

潅水前後の地下の電気的物性の変化に注目すると，矢印で表される潅水地点直下の領域で比抵抗が低下し，充電率

測線は埋設水道管と平行方向に設定し，前述の 1 次元探は高くなっている．一方で，潅水地点から離れた場所の比抵査探査結果を踏まえて，埋設水道管から4 m 離した位置と抗・充電率分布は，潅水前後で大きな変化は見られない．潅

した．

水に伴う土壌の水飽和度の変化に対応して，比抵抗のみな2 次元解析結果を図 4 に示す．
埋設管の腐食リスクという観点から調査結果を見る．
ANSI 規格における比抵抗値による埋設管の腐食リスクを考慮すると，埋設管周辺土壌の比抵抗値が30 Ωm 未満とな

らず充電率及にも有意な時間変化があることを把握した．

3 ．グループの体制
3.1. 人員体制（2019.10.1現在）

ると腐食リスクを考慮する必要が出てくる．今回の調査で以下の13人体制で研究を実施している．

は，両地点とも30 Ωm より高比抵抗の土壌中に水道管が埋横田俊之（グループ長）

設されていることがわかり，埋設管の腐食リスクは小さい

高倉伸一（上級主任研究員）と結論することができる．

中島善人（上級主任研究員）

2.3. IP 法を用いた潅水実験のモニタリング
気候変動リスクへの備えや，多発する豪雨に伴う地すべ
42

神宮司元治（主任研究員）
小森省吾（研究員）
梅澤良介（研究員）

上田匠（客員研究員）
山口和雄（テクニカルスタッフ）
浅田美穂（テクニカルスタッフ）
中山京子（テクニカルスタッフ）
木村夕子（テクニカルスタッフ）
万沢かりん（リサーチアシスタント）
佐竹海（リサーチアシスタント）部門内では，地下水研究グループ，CO2地中貯留研究グ
ループ，鉱物資源研究グループ，燃料資源地質研究グループ
等，産総研内では，再生可能エネルギー研究センター，活断Yoshimura, R., Ogawa, Y., Yukutake, Y., Kanda, W.,
Komori, S., Hase, H., Goto, T., Honda, R., Harada, M., Yamazaki, T., Kamo, M., Kawasaki, S.,
Higa, T., Suzuki, T., Yasuda, Y., Tani, M., Usui, Y.
(2018) Resistivity characterisation of Hakone
volcano, Central Japan, by three-dimensional
magnetotelluric inversion. Earth, Planets andSpace, 70, 66. https://doi.org/10.1186/s40623018-0848-y
Nakashima, Y. (2019) Non-Destructive quantificationof lipid and water in fresh tuna meat by a single-sided Nuclear Magnetic Resonance scanner.

門等と，さらに，国立研究開発法人農業・食品産業技術総合

Journal of Aquatic Food Product Technology, 28,

研究機構，
独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構，
一般財団法人 宇宙システム開発利用推進機構等と連携して研究を推進している．

3.2. 研究予算
研究予算としては，産総研運営費交付金に加えて，以下のような公的外部予算プロジェクトに従事している．
・平成31年度国内石油天然ガスに係る地質調査・メタンハ
イドレートの研究開発等事業（メタンハイドレートの研
究開発）（資源エネルギー庁）
・平成31年度鉱物資源開発の推進のための探査等事業（資源開発可能性調査）（資源エネルギー庁）
・ 安全な CCS 実施のための CO2貯留技術の研究開発事業（経済産業省再委託）等々．
また，民間企業とも積極的に共同研究を実施し，ニーズの把握と成果の橋渡しの促進に努めている．

241-252. https://doi.org/10.1080/10498850.20
19.1569742
Nakano, T., and Nakashima, Y. (2019) Analytical expressions for the reconstructed image of a homogeneous cylindrical sample exhibiting a beamhardening artifact in X-ray computed tomography. Journal of X-Ray Science and Technology,
26, 691–705. https://doi.org /10.3233/XST18378
Ikeda, S., Nakashima, Y., and Nakano, T. (2019)
Three–dimensional observation of the boundary
region between massive feldspar and graphic
granite by X–ray computed tomography. Journalof Mineralogical and Petrological Sciences, 114,
1–17. https://doi.org/10.2465/jmps.180114
山谷 祐介・高倉 伸一・浅沼 宏 (2018) AMT 法電磁探査による奥会津地域地熱貯留層の比抵抗モニタリング，
日本地熱学会誌，40，159-173.

4 ．最近の主な研究成果
Hata, M., Matsushima, N., Takakura, S., Utsugi, M.,
H a s h i m o t o T., a n d U y e s h i m a M . ( 2 0 1 8 )Three-dimensional electrical resistivity modelingto elucidate the crustal magma supply systembeneath Aso caldera, Japan. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123, 6334–6346.
https://doi.org/10.1029/2018JB015951

43

研究グループ紹介

層・火山研究部門，地質情報研究部門，知能システム研究部

CO2 地中貯留研究グループの紹介
Introduction of the CO2 Geological Storage
Research Group

研究グループ長：徂徠正夫
Leader, CO2 Geological Storage Research Group:
Masao Sorai
e-mail: m.sorai@aist.go.jp

1 ．グループの研究目的
CO2地中貯留は，産総研第 4 期中期計画の中で「持続可能研究グループ紹介

な社会発展に資する地圏の資源および環境の利用と保全のための基盤情報整備と評価技術の開発」における地球温暖化対策の重要研究課題の一つとして，また令和元年度当部
門のポリシーステートメントにおける地下環境利用評価のためのユニット戦略課題として，それぞれ位置づけられており，一層の研究の促進が求められている．このような状況に鑑み，当グループでは，CO2地中貯留全般に資する研究を全面的に推進している．一方，地圏流体の挙動解析，挙動予測のためのシミュレーション技術，モニタリング技術，地化学研究，岩石実験等は，資源の安定供給に貢献する地熱資源

図1

 小牧重力観測点の外観（手前および奥にある上部
苫が半球状のエンクロージャ内に超伝導重力計を設置）

開発など CO2地中貯留以外の分野においても必要な技術でして対策できる点において，並行測定技術が有効であるこあり，地圏環境の利用と保全の観点から社会のニーズにとが確認された．また，既設および新設の重力計から得られあった研究を進めている．

るデータの整合性の確認に加えて，速やかなドリフト評価・

2 ．各研究項目の内容

トラブル発見とデータの補正処理の実施が可能であることが示された．並行測定データの同相ノイズ成分が除去でき

安全かつ大規模・効率的な CO2地中貯留技術の実現に向れば，重力観測点近傍における質量分布の変化の詳細な把けて，我が国の貯留層に適した実用化規模（100万トン/年）

握に貢献するとともに，データ解析の分解能をさらに向上

での CO2地中貯留技術を開発するとともに，CCS の社会受させることも可能であると考えられる．

容性の獲得を志向した研究開発を行うために，平成28年 4

約 3 年半の連続観測を継続してきた初代の超伝導重力

月に，産総研を含む 2 機関と民間企業 4 社により二酸化炭

計は，塩害対策をしていない初期型のエンクロージャのも

素地中貯留技術研究組合を設立した．この中で当グループと，沿岸域の強風・波浪・塩害腐食環境に曝されてきたが，は，貯留した CO2の低コストでのモニタリング技術や，水理

移設時点検ではエンクロージャ内部の本体には腐食等は認－力学連成解析技術，地化学反応速度測定技術など，産総研

められなかった．塩害対策を施した他の 2 台の運用経験とが独自に有する優位性のあるコア技術を基にプロジェクト

併せて，適切な材料選択と定期的な再塗装・部品交換等にを推進している．

より，エンクロージャを用いた長期観測も沿岸域における2.1. CO2長期モニタリング技術の開発（1）苫小牧サイトにおける高精度重力連続観測
苫小牧サイトでこれまで実施してきた高精度重力モニタ
リングに関して，データを途切れさせることなく後継の超実用的な観測形態の選択肢になり得ると判断される．なお，
防風柵開口部等において一部改良の余地はあるが，現在の観測設備は沿岸域の観測にほぼ十分なものと考えられる．

（2）地下水位変動影響評価手法の確立

伝導重力計への引継ぎを完了させ，結果的に 4 年半以上に地下水位変動が重力データに与える影響を評価するためわたる重力データの取得を達成した（図 1 ）．2018年 9 月に，苫小牧サイトの重力観測点近傍において，地下水位の連には北海道胆振東部地震による震度 5 弱の本震と多数の続データの取得を開始した．当初，単一の不圧地下水が存在

余震を受け，この地震に伴い発生したブラックアウトによする単純な系を想定していたものの，観測井の掘削により，る約40時間近い外部電源の停止があったものの，観測デー

重力観測点周辺に不圧地下水以外に宙水が分布することがタの連続性は維持された．

明らかとなった（図 2 ）．このため，より簡便かつ直接的な後継の 2 台の超伝導重力計による並行測定からは，重力経験的手法により，地下水位変動の影響を評価することを

計 1 台が停止してもモニタリングが中断しない点に加え試みた．具体的には，地下水位変動に伴う重力変化を不圧地て，データの相互比較により小さな異常でも速やかに発見

下水と宙水の水位の線形な関数の重ね合わせとして表現

44

し，モデル中に現れる 2 つのパラメータを観測値と推定値が低下する様子が示されたが，これに対応して予想される，の二乗平均平方根誤差が最小となるように決定した．その浸透率が初期に増加しその後低下するという一般的な傾向

結果，重力変化の観測値が，地下水位変動に伴う重力変化のは概ね確認できた．一方，炭酸塩の再沈殿が不均一に起こり推定値により良好に再現された．また，重力変化の観測値か得る結果が示され，遮蔽性能の変化が炭酸塩の含有量や表ら推定値を除いて得られた残差について安定的な結果が得面積だけでは必ずしも説明できないことが明らかとなった．

られ，残差の標準偏差は0.75μGal となった．なお，宙水の水

これに対して，同様の条件下で実施した炭酸塩脈含有岩石

位変動に伴う重力変化は不圧地下水の水位変動に伴うもの（石質ワッケ）の実験では，岩石中の炭酸塩の産状が反応性よりも大きかった．

に影響を及ぼすが，少なくとも炭酸塩脈の境界以外では連続的な流路の形成は起こりにくいことが示唆された（図も実用性が高いと言える．今後は積雪・融雪期間を含む 1

3）．以上の結果を踏まえると，キャップロック中に反応性年以上の長期データに対して同様の検討を実施し，当該手の高い炭酸塩が含まれていても，最終的な遮蔽性能は維持法の適用性を検証する必要がある．また，降雨浸透・地下水

あるいは強化されることから，漏洩リスクは低いと言える．

流動シミュレーション等を用いた解析を併せて実施し，両手法を用いて得られた結果を比較することにより，当該手法の物理的な妥当性を確認することも重要である．

1 mm
図3
図2

炭酸塩脈を有する石質ワッケ

地下水位観測井の構造

界面状態の変化に関しては，これまでに考案した接触角
一方，降雨浸透シミュレーションによる重力データ解析

をスレッショルド圧から算出する手法に基づいて，各種岩のためには高精度の地下構造モデルが必要となるが，当該

石・鉱物の接触角の計測を行った．今年度はマイクロドリ

モデル構築の制約条件になり得る観測データの取得を目的

ルを適用し，穴径を20～30 μm 程度まで増加させるとともとして，重力観測点周辺で自然電位の連続計測を開始した．

に，1 つの試料に多数の穴を開けることを試みた（図 4 ）．

その結果，降雨浸透に伴い発生する流動電位が主要因と考その結果，本手法が新たな接触角導出法として有効である

えられる自然電位変化を捉えることに成功した．今後，降雨ことが示された．今後は，測定時の試料の損傷を防ぐための浸透シミュレーションを実施し，計算結果と観測データを

試料強度の確保に加えて，算出に必要となる界面張力の最比較することにより，観測データを説明する地下構造モデ

適値についての検討が必要である．

ルを構築する予定である．

2.2． 長期遮蔽性能評価技術の開発
CO2地中貯留におけるキャップロックの長期遮蔽性能評
価を目的として，地化学反応プロセスが岩石の水理特性に及ぼす影響について検討を行った．地化学プロセスが関与する遮蔽性能パラメータとして，岩石内部のスロート径（空隙構造）と接触角（界面状態）の 2 種類が想定されることから，それぞれのパラメータの評価に適した研究手法の適用を図った．
空隙構造の変化に関しては，炭酸塩を含有する焼結体を10 MPa，40˚C の超臨界 CO2－水系で反応させ，反応に伴う遮蔽性能の変化を解析した．溶液分析からは，炭酸塩が初期に溶解して Ca 濃度が増加し，その後再沈殿して Ca 濃度

図4

 細穴加工（穴径20 μm）を施した長石試料表面の微レーザー顕微鏡画像45

研究グループ紹介

今回の手法は簡便であるため，将来的な事業者にとって

一方，鉱物沈殿の圧入性への影響に関連して，高塩分濃度の帯水層への CO2圧入に伴う NaCl の沈澱とその浸透率・相対浸透率への影響について HTCM（Hydro-ThermalChemical-Mechanical） 数値シミュレーションを行った．
今回の計算では，空隙の10% 程度の沈澱で間隙のスロート部分が目詰まりを起こし，ガス・水の流動相の相対浸透率を大きく低下させるというモデルを仮定した．地化学反応
による鉱物沈澱の圧入性への影響を検討する際には，ミクロな視点での実験的な研究が特に重要と考えられる．
さらに，CO2地中貯留の安全性向上に地化学プロセスを研究グループ紹介

有効に活用する方策として，CO2の炭酸塩化による坑井周
囲からの漏洩防止を検討した．Ca(OH)2を溶解させた温泉
水と CO2を反応させた結果，CaCO3の最適な生成条件を選定することで，貯留岩の遮蔽性能が強化できる可能性が示された．しかしながら，多くのケースで一旦生成した CaCO3が最終的に溶解することが判明した．本手法の実用化に向けては，Ca(OH)2濃度を溶解度付近まで増加させ，より多量の CaCO3を沈殿させることが必須であると考えられる．

2.3． ジオメカニクスモデリング技術の開発
CO2地中貯留で想定される様々なキャップロックと比較対象としての砂岩を用いて，せん断・透水実験を実施した．
また，得られた実験データにより，水理－力学連成解析に必
要な体積ひずみと浸透率の岩種による体系化を図り，それらに基づいた定式化を行った．その結果，体積ひずみと浸透率の関係については，キャップロックと砂岩とで 2 つのパターンに分類できることが示された（図 5 ）．さらに，両者

図5

体積ひずみと浸透率の関係（上：泥岩，下：凝灰岩）の関係の定式化を試みたところ，従来のモデルに，せん断・すべり挙動で起点となった浸透率とひずみを新たなパラの日本の CCS におけるリスクコミュニケーションの要件にメータとして取り入れることで，簡易的な数式でモデル化ついて検討した．この中で，リスクコミュニケーションの手が可能であることが明らかとなった．今後は，提案した軟岩引書が重要であることが示唆された．すなわち，複数のCCS

き裂・断層モデルのプロトタイプに基づいて，水理－力学

プロジェクトが存在する米国や豪州では，CCS に特化した系に膨潤等の効果までを考慮した，水理－力学－地化学連

エンゲージメントやリスクコミュニケーションに関する知成解析用の構成則の開発を行う予定である．

見を共有するために手引書が発表されている．日本におい

一方，二相流動－変形連成過程を理解することを目的とても，エンゲージメントの複雑なプロセスを漏れなく行う

して，室内実験と数値シミュレーションを組み合わせた検ために，実情に合わせた手引書が必要である．CCS国際標準討も開始した．具体的には，水で飽和した円柱状岩石試料にの要求と推奨に対応し，日本の国内法規を加味した手引書

対して下端から空気を浸入させる実験を実施し，試料上端を開発すれば，近い将来の日本で複数の CO2地中貯留プロから空気が排出される状況を圧力容器外部から直接観察す

ジェクトのスムーズな稼働と CCS 事業の進展に貢献するこるとともに，空気の浸入開始後の試料中央部分のひずみのとが期待される．

データを取得した．その結果，空気が試料上端に到達以降もひずみデータの取得が可能であることが確認された．今後，得られた実験結果を二相流動・変形連成過程に基づき定量的に説明することを予定している．

2.4． 国際標準に準拠したリスクコミュニケ―ション
手法の要件整理CCS に関する国際標準および CCS に特化したリスクコ
ミュニケーション手法を調査し，国際動向を踏まえた上で
46

2.5.

その他の研究グループの活動

NEDO エネルギー・環境新技術先導プログラム予算や科研費補助金でのCCUSやCO2挙動に関わる基礎的研究，CO2
地中貯留ならびに地熱関連での民間共同研究等を実施している．また，韓国 KIGAM との CO2地中貯留に関するワークショップの共同開催など，国際的な連携も進めている．

3 ．グループの研究体制

Fujii, T., Uehara, S. and Sorai, M. (2015) Impact of

CO2地中貯留研究グループは，以下の体制で研究を実施している．

zusa Group mudstones for CO2 geological sequestration. Mat. Trans., 56, 519-528.

徂徠正夫（研究グループ長）

Fujii, T., Funatsu, T., Oikawa, Y., Sorai, M. and Lei, X.

藤井孝志(2015) Evolution of Permeability during Fractur-

加野友紀

ing Processes in Rocks under Conditions of Geo-

後藤宏樹

logical Storage of CO2. Mat. Trans., 56, 679-686.

堀川卓哉
西effective pressure on threshold pressure of Ka-

Sorai, M., Sasaki, M. and Kuribayashi, T. (2018) Field

祐司（招聘研究員）

reaction experiments of carbonate minerals in石戸恒雄（テクニカルスタッフ）

spring waters: natural analogue of geologic CO2
storage, Geofluids, Article ID 2141878, 1-11.

杉原光彦（テクニカルスタッフ）

Goto, H., Sugihara, M., Ikeda, H., Nishi, Y., Ishido, T.
and Sorai, M. (2019) Continuous gravity obser-

志賀正茂（リサーチアシスタント）

vation with a superconducting gravimeter at the

その他 産学官制度来所者 4 名

Tomakomai CCS demonstration site, Japan: Applicability to ground-based monitoring of off-

4 ．最近の主な研究成果（2015年以降）
Sorai, M., Kano, Y. and Honda, K. (2015) Experimental study of sealing performance:

2. Effectsof particle size distribution on threshold pressure of sintered compacts. J. Geophys. Res.,
10.1002/2015JB011958.
藤井 孝志 , 上原 真一 , 林 敬太 , 徂徠 正夫 , 高橋 美紀 ,中尾 信典（2015）CO2地中貯留における泥岩の遮蔽

shore CO2 geological storage, Greenh. Gases,
https://doi.org/10.1002/ghg.1911.
Goto, H., Sugihara, M., Ikeda, H. and Ishido, T. Laboratory test of a superconducting gravimeter
without a cryogenic refrigerator: implication fornoise survey in geothermal fields, Explor. Geophys., (submitted).

性能に及ぼす有効圧変化の影響 . 資源・素材学会誌 ,131, 509-517.

47

研究グループ紹介

田中敦子（テクニカルスタッフ）

地圏環境リスク研究グループの紹介
Introduction of the Geo-Environmental Risk
Research Group

1 ．グループの研究目的
土壌・地下水汚染に代表される環境問題は各種産業活動

研究グループ長：張 銘
Leader, Geo-Environmental Risk Research Group:
Ming Zhang
e-mail: m.zhang@aist.go.jp

2.1. グループメンバー構成（R1.10時点）
張銘（研究グループ長）

研究グループ紹介の “負の遺産” とも言え，産業と経済が急速に成長する発展川辺能成

途上国においてはその深刻さが増加しているが，日本を含原

む先進国においても依然として解決しなければならない社

保高徹生

会問題の一つとなっている．地圏環境リスク研究グループ

杉田

では土壌・地下水汚染に係る調査・評価技術，浄化・対策

井本由香利

技術及びリスク評価・管理技術の開発を精力的に推進する

吉川美穂

とともに，知的基盤としての「表層土壌評価基本図」の整黒田佑次郎（産総研特別研究員）

備と出版や多様なリスクを定量的に評価可能な地圏環境リ

渡邊真理子（テクニカルスタッフ）

スク評価システム（GERAS）の改良と普及及び関連試験法

軽部京子（テクニカルスタッフ）の標準化活動等も積極的に実施している．また，関連技術を

小神野良美（テクニカルスタッフ）

二酸化炭素の地中貯留や放射性廃棄物の地層処分等への応

小熊輝美（テクニカルスタッフ）

用・拡張も戦略的に展開している（図 1 ）．さらに，共同研

金井裕美子（テクニカルスタッフ）

究や技術研修，技術支援及び技術コンサルティング等を介

黒澤暁彦（派遣）

して，国内外社会への貢献にも努めている．

小松智代（派遣）淳子
創

松下恒輝（RA・産学官制度来所者）
西脇淳子（研究協力員・産学官制度来所者）
中村謙吾（研究協力員・産学官制度来所者）
栗原モモ（研究協力員・産学官制度来所者）
宋

然然（技術研修・産学官制度来所者）

馮亜松（技術研修・産学官制度来所者）

渡邊茉有（技術研修・産学官制度来所者）
He Fangxin（技術研修・産学官制度来所者）
また，研究部門内では，鉱物資源研究グループや地圏化学研究グループ等のほか，所内では，エネルギー・環境領域，
所外では，東北大学や国立環境研究所及びその他の大学と企業，海外では，米国，イギリス及び中国の複数大学並びに中国科学院傘下の研究所と連携・協力し，研究開発を進め
ている．

図1

地圏環境リスクに関わる主要研究課題

2 ．グループの研究資源

2.2. 主な研究ファシリティ
多岐にわたる汚染物質を精度よく分析し，地圏環境における存在形態や移動・移行，物質間の相互作用，並びに浄化のメカニズムなどを解明するために，地圏環境リスク研究

地圏環境リスク研究グループでは，複雑化・多様化するグループでは，研究ファシリティの整備，研究環境の改善及地圏環境リスク問題を的確かつ効率的に解決するために，

び安全管理に注力している．重金属類や揮発性有機化合物

多様なバックグランド，スキル及び豊富な実績・経験を有（VOCs）及び放射性物質の何れ種類の汚染対象物質も分する人材の確保，または必要な人材との連携・協力，内外部

析・評価可能である．例えば，研究資金の獲得及び研究ファシリティの整備に注力して気体物質を分析する装置：

いる．
48

・ガスクロマトグラフ質量分析計（GC-MS）

・ガスクロマトグラフ（GC，有機，無機対応）
液体物質を分析する装置:

・カラム試験装置（図 4 ）・拡散試験装置ほか

・高速液体クロマトグラフィー / 質量分析（HPLC/MS）
・イオンクロマトグラフ（IC）
・誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ICP，ICP-AES）・誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）（図 2 ）

研究グループ紹介

図4

上向流カラム試験装置

浄化試験装置：・動電学的浄化試験システム（図 5 ）図2

重金属類の高精度分析が可能な ICP-MS

固体物質を分析する装置：
・全自動元素分析装置（CHNS/O）
・全有機炭素分析装置（TOC/TC，液体，固体）
・蛍光 X 線分析装置（XRF，携帯型，卓上型）
・X 線回折装置（XRD，携帯型，卓上型）

図5

動電学的浄化試験システム（左：制御部，右：土槽）

・フーリエ変換赤外分光光度計（FT-IR）・比表面積・細孔分布測定装置（BET 法）
微生物を分析する装置：
・冷却遠心分離機
・微生物・遺伝子分析・定量装置（PCRリアルタイムPCR）（図 3 ）

放射能を測定する装置：
・携帯型放射線量・成分測定装置
・可搬型放射能測定装置

2.3. 主な研究資金
産総研「運営交付金」のほか，環境研究総合推進費等の「受託研究」 費，複数の民間企業との「共同研究」 費及び「科研費・補助金・助成金」などを有効に利用し，目的基礎
研究と応用研究の両方を実施している．

3 ．連携可能な技術
地圏環境リスク研究グループでは，実用化可能な種々な技術を有しており，連携による利用促進や新たな技術開発を効率よく実施することが可能である．
・重金属類含有建設残土の評価・管理技術：この技術により，トンネル掘削やその他の建設現場で発生する建設残土の長期的溶出特性や管理と利用条件を明確にす
図3

微生物解析と汚染物質分解実験室ることが可能である．
・VOCs による複合汚染の浄化対策技術：この技術では，地盤材料や地下水の物性を測定する装置：
・多項目水質計（溶存酸素，電気伝導率，pH，酸化還元電位ほか，10項目同時測定可能）
・高精度全自動透水試験装置（難透水性試料にも対応）

環境微生物の酸化及び還元環境に対する耐性を制御
し，クロロエチレン類やベンゼン，トルエン及びジクロ
ロメタン等の物質による複合汚染を完全に分解することが可能となる．
49

・重金属類汚染の浄化及び不溶化対策技術：鉱物系吸着理技術の開発にも適用可能である．

及び不溶材を利用し，特にヒ素等自然由来でも発生する汚染物質の除去または不溶化に有効である．
これら技術のほか，土壌・地下水汚染及び廃棄物の評価，対策等に必要な技術を有しており，その一部を以下にリストアップする．
・有用微生物コンソーシアムと集積培養技術
・坑廃水処理と鉱山跡地の有効利用技術
・水中低濃度放射性 Cs の迅速計測技術
・吸着材の性能評価技術
研究グループ紹介

・多相流物質移行解析及びリスク評価技術
・重金属類の濃集と溶出反応機構の評価技術
・土壌中腐植物質が有害重金属の移行に及ぼす影響の評
価技術
・発光微生物による汚染物質の毒性と濃度評価技術

図6

物理的風化と溶出特性の同時評価装置

4.2. 塩素化エチレン・エタン類の分解挙動に関する研究
本研究は，新規法規制物質であるクロロエチレン（VC）

・ガス交換を考慮した物質移行評価技術のほか，塩素化エタン類の分解経路及び分解速度等の知見

・重金属類のオンサイト・高精度調査技術も獲得するために文献調査及び室内分解実験の両方を実施

・難透水性材料の高精度透水試験技術している．室内分解実験には，実汚染サイト（図 7 ）から採・地盤と岩盤材料を対象とした拡散試験技術取した地下水を微生物接種源として用いた．室内分解実験

・酸化・還元条件を制御したカラム試験技術と実汚染サイトの環境データを併せて解析することで，阻・鉛ガラスの溶出試験技術

害・促進メカニズムの解明や室内実験における微生物分解・焼却灰や建設残土等の産廃処理技術

速度の幅を明らかとした．特に，Fe2+ 濃度が高い条件やメタ・ジオインフォマッチクスなどン生成菌が生息する条件では，cis-DCE 及び VC の分解が促

4 ．代表的なトピック
地圏環境リスク研究グループでは，地圏環境リスクの研
究，先進的計測評価技術の開発と基準化，環境調和型土壌汚

進されることを明らかとした．また，1,1,1- トリクロロエタ
ンもしくは1,1- ジクロロエタンとクロロエチレン類による複合汚染では，VC の分解が遅延することを室内実験によって明らかにした．

染対策・浄化技術の開発と実用化，土壌汚染リスク評価技術の開発と社会実装及び土壌汚染に係る基盤情報の整備と公開という複数研究課題を戦略的に展開している．各々の研究課題において，研究計画の通り，研究を進めており，着実な成果が得られている．
主要研究課題については，グループのホームページに掲載しており，下記 URL：
https://unit.aist.go.jp/georesenv/georisk/japanese/
home/index.html
または，ネットの検索エンジンを利用し，「地圏環境リスク研究グループ」名をキーワードとして検索することが可能であるが，ここでは，いくつかのトピックを紹介する．

4.1. 建設残岩の体系的なリスク評価手法の検討
本研究課題では，物理的風化（スレーキング）とヒ素等の溶出特性を同時に評価可能なシステム（図 6 ）を開発し，硫酸酸性岩を重視した従来法の評価手法を見直し，建設残岩の実態に即したアルカリ環境下での溶出特性評価や風化堆積岩に関するスレーキング影響の評価や，地球化学的手法による有害元素の溶出・沈殿・吸着効果の検証及び長期
溶出特性の評価手法の確立等を目指して研究を進めている．同技術はリニア中央新幹線沿線岩石のリスク評価と管50

図7

実汚染サイトでの調査風景

4.3. 「表層土壌評価基本図」の継続的整備

TS-21268-3のアップグレードにおいてリーダー的な役割

表層土壌は農業や生活環境に与える影響が大きく，表層を果たし，日本国内およびドイツと連携してオランダ，デン

土壌における鉛やヒ素及びカドミウム等に代表される重金マーク等と交渉を実施し，改定案の作成・提案を進め DIS属類の含有量や溶出量，そして調査地域の産業構造と地域

が ISO を通過した．2019FY には FDIS を通過し ISO にな

住民のライフスタイルを考慮したリスクを定量的に評価する見込みである．また，46号土壌溶出試験法改正提案に向ることは，土地の有効利用や産業用地の立地リスク診断，自けた知見の蓄積を戦略的に進めている．

然起源と人為起源汚染の判別，また自治体等におけるリス
クコミュニケーション等に非常に有用と考えられる．地圏

5 ．主な論文成果

環境リスク研究グループでは，これまでに宮城県地域，鳥取

Yoshikawa S., Yasutaka T., Igura M., Ohkoshi, S., Fu-

県地域，富山県地域，茨城県地域及び高知県地域の「表層土単位での整備・公表へ変更する予定である．現在，一年以内に四国地方表層土壌評価基本図の公表に向けて，土壌調査，
試料分析及びリスク評価等を精力的に実施している（図8 ）．

Eguchi S. (2019): Relationship between Radiocesium Absorbed by Paddy Rice and Trappedby Zinc-Substituted Prussian Blue Sheet Buried
in Soil, Soil Science and Plant Nutrition, 65(3):19.
Zhao Z. X., Wang X. G., Hao Y. H., Wang T. K., Jardani A., Jourde H., Yeh T.-C. J., Zhang M. (2019):
Groundwater Response to Tidal Fluctuations in A
Leaky Confined Coastal Aquifer with A Finite
Length, Hydrogeological Processess, 33, 25512560.
Kawabe Y., Komai T. (2019): A Case Study of Natural
Attenuation of Chlorinated Solvents Under Unstable Groundwater Conditions in Takahata, Japan, Bulletin of Environmental Contamination
and Toxicology, 102(2), 280-286.
Zhang M. (2019): Challenges of Solving the Problem
of Soil and Groundwater Contamination – An Interdisciplinary Approach-, Synthesiology-English

図8

四国地方の土壌分布及び試料採取グリッド

Edition, 12(1), 41-50.
Kurihara M., Tsuji H., Onda Y., Suzuki H., Iwasaki Y.,

4.4. 使用済 Ca 系及び Mg 系ヒ素吸着材からのヒ酸と亜ヒ酸溶出挙動に及ぼすケイ酸の影響
Ca 系及び Mg 系化合物は安価かつ効率的なヒ素吸着材として利用可能であるが，使用済吸着材自体がヒ素を含んだ廃棄物となる．そのため，適切な処理を行わずに環境中に廃棄された場合，使用済ヒ素吸着材からのヒ素溶出による二次的な環境汚染を引き起こす懸念がある．また，使用済吸着材は廃棄処分後に，土壌やセメント系固化材等から溶出しYasutaka T. (2018): Spatial and Temporal Variation in Vertical Migration of Dissolved 137Cs
Passed Through the Litter Layer in Fukushima
Forests, Journal of Environmental Radioactivity,
192, 1-9.
Chang X. Y., Wang B. B., Yan Y., Hao Y. Y., Zhang M.
(2018): Characterizing the Effects of Monsoons
and Climate Teleconnections on Precipitation in
China Using Wavelet Coherence and Global Co-

たケイ酸成分が接触する可能性もあるため，使用済吸着材

herence, Climate Dynamics, 52 (9-10), 5213-に及ぼすケイの影響を評価することは重要である．本研究5228.

では，使用済 Ca 系及び Mg 系ヒ素吸着材からのヒ酸と亜ヒ酸溶出挙動について体系的に調査し，有用な知見が得られている．

4.5. 上向流カラム試験の国際標準化及び公定法46号

上記論文のほか，地圏環境リスク研究グループとしては年間20編以上の誌上発表及び年間60件以上の口頭発表を行っており，グループのホームページで公表している．

土壌溶出試験法改正提案に向けた研究
汚 染 土 壌 の カ ラ ム 試 験 法 の 標 準 化 研 究 と し て，ISO-51

研究グループ紹介

壌評価基本図」を県単位で整備・公表したが，今後は地方

jiwara, H, Saito, T., Yagasaki, Y., Yamaguchi N.,

地圏メカニクス研究グループの紹介
Introduction of the Geo-Mechanics ResearchGroup

1 ．グループの研究目的
地圏メカニクス研究グループは，環境に調和した地圏の研究グループ紹介

開発・利用を図るため，地圏メカニクスを中心とする基礎研究と橋渡し研究を展開している．当グループ員が長年に研究グループ長：雷 興林
Leader，Geo-Mechanics Research Group:
Xinglin Lei
e-mail: xinglin-lei@aist.go.jp

奥山康子
その他，受け入れ研究員など

3 ．主要試験・計測・解析ツール

わたり研究を進めてきた実験技術・データ処理技術・数値

1 ）掘削試験装置（図 1 ）解析技術は，地下利用のための効率的な掘削，浅部から深部

2 ）三軸圧縮透水実験装置（図 2 ）に至る地圏メカニクス環境の解明，誘発地震の発生メカニ3 ）大型三軸圧縮・水圧破砕 AE 実験装置（図 3 ）ズムの理解と関連災害の低減・防止，CO2等の地中貯留・廃4 ）精密微小試料圧入試験装置（図 4 ）

棄物処分・シェルガス・地熱等資源の継続的利用などに役5 ）貫入試験装置（図 5 ）立ってきた．今後も高度化・多様化する社会のニーズに的6 ）多チャンネル高速 AE 波形収録・弾性波計測システ

確に応えられるように，理・工学出身研究員の協力による

ム，3 ）及び 5 ）と併用

相乗効果を最大限発揮し，研究・技術ポテンシャルの維持・7 ）地圏環境シミュレーション（GERAS）

向上に努める．そして，地下資源の安定供給や地圏環境の継8 ）マルチスケール（AE・微小地震・地震）マルチアプ

続的利用と保全あるいはリスク低減のための研究と技術開ローチを融合したデータ解析システム（GeoTaos）

発を展開し，安全で安心できる社会の実現に貢献することを目指す．さらに，研究成果を迅速に発信し，社会の持続発展に努める．このため，グループ内研究ツールの統合と融合

4 ．主な研究内容
4.1． 地圏メカニクスに関する実験研究及び他のグループ・ユニット間の連携による相乗効果を最当研究グループには様々な室内岩石試験装置と物性計測大限に促進するとともに，国内外での研究機関や企業とのシステムを駆使し，岩石試料を用いる三軸クリープ試験・共同研究を遂行する．

透水試験・断層滑り実験・水圧破砕実験等を行い，流体及2 ．研究グループの特徴
当研究グループのメンバーは，岩石力学，掘削工学，岩盤び流体圧の拡散に伴う岩石変形・微小破壊・岩石物性値を稠密にモニタリングするにより地圏メカニックモデリングに資する実験研究を系統的に実施する．

工学，構造地質学，地震学などの専門家である．マルチス
ケール（カッティングズからテクトニックススケール）・マ
ルチ分野（資源・環境・地震）
・マルチアプローチ（実験岩石力学，地球物理学，構造地質学，数値計算）を包括・融合
して研究開発に取り組んでいる．研究対象は環境評価・災害低減・環境回復を含め多岐にわたる．研究内容も基礎研究から応用研究までと幅広く，予算は科研費，官民委託費，技術コンサルティング等にまたがっている．

2.1. グループの研究体制
地圏環境システム研究グループは，以下の体制で研究を実施している．
雷

興林（研究グループ長）

及川寧己
竹原

孝

坂本靖英
宮崎晋行
北村真奈美
52

図1

研究グループ紹介

図2

図5

4.2. 岩石掘削用ビットに関する研究
民間企業や大学との共同研究，受託研究等により，鉱山開発，海底鉱物資源開発，地熱資源開発等，多岐にわたる応用
先をターゲットとして，地層・鉱床の特徴を踏まえた岩石
掘削用ビットの室内掘削試験やチップの貫入試験を実施
し，実用化のための掘削性能評価と改良点の抽出等を行う．
図3

貫入試験中，岩石供試体内部のクラックの発生・成長の様子を把握するため，AE（Acoustic Emission） の計測システムを導入した．図 6 は，AE 計測を組み込んだ最新の貫入試験システムの概略図で，図 7 は貫入試験データ解析の画面を示す．

4.3. 超臨界地熱開発に関連する高温高圧岩石実験
減圧破砕や熱処理等により亀裂が生じた花崗岩について，超臨界流体・高温・高圧条件下において破壊実験・水圧破砕実験・浸透率測定・X 線 CT や SEM を用いて微細組織観察をおこない，破壊強度・浸透率の温度依存性および亀裂量と強度の相関関係，変形メカニズムを解明する．

4.4. CO2を圧入した岩石の力学特性に関する研究
CO2の地中貯留における，貯留対象岩盤の短期的・長期的
図4

力学挙動の予測に資する基礎データを得るため，実験室内
53

に CO2の地中貯留を想定した地下条件（温度・圧力）を模

現況の流体流動 - 岩石力学シミュレーションは，単純化

擬し，水飽和した岩石試験片に CO2を圧入した場合とそうされた地質モデルにて行われ，モデルの精緻さは貯留層地

で無い場合との変形特性の違いについて実験的に明らかに質モデルなどに比べると著しく劣る．理由の一つは，岩盤のするための三軸載荷試験を実施している．

物理特性に関する岩石力学的パラメータの絶対的不足である．岩石力学的諸パラメータは，貯留サイトで掘削された坑井より試料（例：岩石コア）を回収し，実験することで求めることができるが，コストの問題で多数のコアを採集することは非現実的である．通常の掘削にて目的の岩盤強度データを取得するために，掘削カッティングスに対するイ
ンデンテーション試験（図 4 ）による岩盤強度の取得法の研究グループ紹介

開発と実験研究を行う．

4.6. 地圏環境シミュレーションおよびリスク評価手法に関する研究
地圏における水理－物質輸送－力学連成系等に関するシ
ミュレーションおよびリスク評価技術に関する研究開発を行う．具体的には，地圏環境リスク評価システム（GERAS）の数値解析モデルの高精度化と社会実装に向けた取り組みを推進する．

4.7. 注水誘発地震に関する研究
地熱開発・シェルガス生産・CO2地下貯留・工業廃水の図6

貫入試験システムの概略図

地下処分などの分野において，注水による誘発地震に関するリスク評価及び対策を重要かつ緊急な課題に着目し，マルチスケール・マルチアプローチ手法を駆使し，室内実験研究・海外現場の代表的事例研究・数値シミュレーション
を通して注水誘発地震の特徴，識別，発生条件の解明とリスク低減に関する技術の開発に資する研究を実施している．

図7

貫入試験データ解析の画面

図8 中
 国四川盆地シェルガス開発現場の水圧破砕による誘発した地震事例，最大 M5.7の誘発地震地震が発生
した

4.5. カッティングスを用いた連続的岩盤強度推定法の開発
CO2地中貯留では，貯留に伴う貯留層・遮蔽層・上位岩盤の変形・変位が社会的受容上の懸念事項の 1 つである．また，岩盤の重大な変形・変位はその破断と CO2の漏洩につながる可能性があり，重要な事業リスクの 1 つでもある．これら懸念とリスクに対処するため，貯留の事前評価段階か
ら，岩盤の力学的挙動を数値シミュレーションすることが普通である．また事業展開中も，CO2圧入に伴う岩盤の力学的応答は継続的にモニタリングされ，流体流動 - 岩石力学
シミュレーションによる安全性確認が繰り返される．
54

図9

 8の現場で発生したM5.7の誘発地震による大規模図な山崩れ

5. 2017年以降主な研究論文
Kitamura, M., H. Kitajima, H. Sone, Y. Hamada, and T.
Hirose (2019), Strength profile of the inner Nankai accretionary prism at IODP Site C0002, Geophysical Research Letters.
Lei, X., Z. Wang, and J. Su (2019), The December
2018 ML 5.7 and January 2019 ML 5.3 Earthquakes in South Sichuan Basin Induced by Shale

Lei, X., D. Huang, J. Su, G. Jiang, X. Wang, H. Wang,
X. Guo, and H. Fu (2017), Fault reactivation andearthquakes with magnitudes of up to Mw4. 7
induced by shale-gas hydraulic fracturing in Sichuan Basin, China, Scientific Reports, 7(1),7971: 7971-7912, doi:10.1038/s41598-01708557-y.
Lei, X., S. Ma, X. Wang, and J. Su (2017), Fault-

Gas Hydraulic Fracturing, Seismological Re-

valve behaviour and episodic gas flow in over-search Letters, 90(3), doi:10.1785/0220190029.

pressured aquifers-evidence from the 2010 Ms5.

Lei, X., Z. Xue, and T. J. A. S. Hashimoto (2019), Fiing:(2)-Distributed Strain Measurements at a
Pumping Test and Geomechanical Modeling ofDeformation of Reservoir Rocks, Applied Sciences, 9(3), 417, doi:10.3390/app9030417.
Lei, X. (2019), Evolution of b-Value and Fractal Dimension of Acoustic Emission Events During
Shear Rupture of an Immature Fault in Granite,

China, Progress in Computational Fluid Dynamics, an International Journal, 17(1), 2-12.
Li, X., X. Lei, Q. Li, and X. Li (2017), Experimental
investigation of Sinian shale rock under triaxial
stress monitored by ultrasonic transmission andacoustic emission, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 43, 110-123.
Li, X., X. Lei, and Q. Li (2017), Response of Velocity

Applied Sciences, 9(12), doi:10.3390/

Anisotropy of Shale Under Isotropic and Aniso-

app9122498.

tropic Stress Fields, Rock Mechanics and RockZhang, L., X. Lei, W. Liao, J. Li, and Y. Yao (2019),

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Statistical parameters of seismicity induced byMiyazaki, K., N. Tenma, and T. Yamaguchi (2017),

the impoundment of the Three Gorges Reservoir,

Relationship between creep property and load-

Central China, Tectonophysics, 751, 13-22,

ing-rate dependence of strength of artificial

doi:10.1016/j.tecto.2018.12.022.

methane-hydrate-bearing Toyoura sand underLei, X., S. Li, and L. Liu (2018), Seismic b-Value fortriaxial compression, Energies, 10(10), 1466.

Foreshock AE Events Preceding Repeated Stick-

Ohuchi, T., X. Lei, H. Ohfuji, Y. Higo, Y. Tange, T.

Slips of Pre-Cut Faults in Granite, Applied Sci-

Sakai, K. Fujino, and T. Irifune (2017), Interme-ences, 8(12), 2361.

diate-depth earthquakes linked to localized heat-

Ohuchi, T., X. Lei, Y. Higo, Y. Tange, T. Sakai, and K.
Fujino (2018), Semi-brittle behavior of wet olivine aggregates: the role of aqueous fluid in
faulting at upper mantle pressures, Contributions to Mineralogy and Petrology, 173(10),doi:10.1007/s00410-018-1515-9.

ing in dunite and harzburgite, Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo3011.
Xie, C., X. Lei, X. Zhao, Q. Ma, S. Yang, and Y. Wang(2017), Tidal triggering of earthquakes in the
Ning'er area of Yunnan Province, China, Journalof Asian Earth Sciences, 138, 477-483.

55

研究グループ紹介

ber Optic Sensing for Geomechanical Monitor-

1 isolated shallow earthquake in Sichuan Basin,ポスター概要

地熱の調査・開発の社会的受容性を向上させる総合設計の検討
総括研究主幹 相馬宣和
［連絡先］n.soma@aist.go,jp

成果概要
地熱エネルギー利用の促進に不可欠な，調査・開発に対する社会的受容性の向上を目的にして，その最適な利用を司る “地下資源の適切な利用及び自然環境の保全”，“社会や地域との調和”，“経済的実現性と持続性” などについて，
全方位的にバランスの取れた地熱エネルギー利用を実現する総合フレームワー
クを目指し，地熱の総合設計法（Overall System Design）を検討している．

研究内容

ポスター概要社会的受容性の地熱特有の構成要素を定め，総合設計の概念を取りまとめた．開発全体において情報の乏しい初期段階から総合設計の適用は有用であり，調査・開発の進展に伴い step-by-step で設計仕様が変更されること，開発 step 毎の最適ステークホルダーを踏まえて柔軟性・順応性を生かすことなどの基本方針をまとめた．開発の実現性は最終段階まで不明であるため，社会的受容性も開発 step に沿って段階的，順応的に判断する方がトータルの社会受容は効率的に高まると考えられる．総合設計の評価には，資源及び技術的実現性の他，事業実現性や地域に対するリスクと便益などの観点が必要である．地域への便益評価の一例として，地域経済の循環構造
への地熱の参入がどのような効果を齎すかについて，地域産業連関分析を用いた調査段階の評価手法を検討した．

図1

 動的かつ時変的な社会的受容性モ
能デル（時間と情報の増加に応じて変化する様々な領域の受容の総合評価によって社会的受容が決まる）

図2

 域経済循環モデル内での地熱の影
地響の概念（地域産業連関分析により地域経済面の得失が推計できる）

研究成果はどう使われるか
地熱発電に関する目標155万 kW 増を達成する上で必要と考えられる
300地点以上の調査を円滑かつ早期に実行していくために，プロジェクトマ
ネージメントへの適用を通じて，調査・開発の段階毎の社会的受容性の拡大に努める．

大阪の地下水資源を見える化－水文環境図と地中熱ポテンシャルマップ－
地下水研究グループ 吉岡真弓★ 井川怜欧，地中熱チーム［連絡先］yoshioka-mayumi@aist.go.jp

内田洋平

成果概要
西日本最大の経済都市域である大阪平野の地下水資源および地中熱資源
を「見える化」した．地下水資源は「水文環境図」として GSJ の Web サイトで公開された．また，地中熱資源は「地中熱ポテンシャルマップ」として公表され，大阪府の再エネ普及促進に貢献すると期待される（大阪府との共同研究）．

研究内容
大阪平野に対し “地下水の地図” である「水文環境図」を作成した．その成果の一部を利用して平野全域の ３ 次元地下水流動熱輸送モデルを構築
し，「地中熱ポテンシャルマップ」を作成した．
「水文環境図」では，過去から現在にかけての地下水位や水質，温度デー
タなどから大阪平野の帯水層を水文学的に分類し，各々の水質や水位，地域の揚水能力（比湧出量）などの特徴を取りまとめた．本成果は，Web サイトで公開され，誰でも自由に閲覧可能である．この「水文環境図」の情報を元に，再エネ技術として評価の高い地中熱利用システムのエネルギー源である地下環境を数値モデリングにより総合的に評価し，「地中熱の潜在的利用能力分布（＝ポテンシャルマップ）」を作成した．

図1

水文環境図「大阪平野」（Web 公開）

図2

大阪平野の地中熱ポテンシャルマップ
（クローズドループ）

研究成果はどう使われるか
大阪府は「おおさかエネルギー地産地消推進プラン」に基づき，再生可能エネルギーの普及推進に努めている．水文環境図をベースとした地中熱
ポテンシャルマップの公開により，個人や事業者への地中熱利用システムの普及促進が期待される．

58

LA-ICPMS を用いた有機物中の微量重金属元素イメージング
鉱物資源研究グループ 昆 慶明
［連絡先］yoshiaki-kon@aist.go.jp

成果概要
レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計 (LA-ICP-MS) を用いた，微量元素濃度イメージング法を開発しました．本分析法は，平滑な面を有する固体について，10 cm (1 mm/pixel) ～ 500 µm (5 µm/pixel)
領域の元素濃度分布を測定できます．大気・希ガス・ハロゲンを除く，Li ～U までのほぼ全元素を，100% ～ ng/g オーダーまでの幅広い濃度範囲にわたり，一度に測定することが可能です．

研究内容

図1

LA-ICPMS 装置概要
ポスター概要LA-ICP-MS は，試料表面に集光したレーザーにより試料を溶発，プラズ
マでイオン化した後に高感度質量分析を行う装置です．本分析法は，従来の主成分元素濃度イメージングを行う SEM-EDS や EPMA, µXRF 等とは異なり，ng/g オーダーまでの微量元素濃度分析が可能です．しかし一般の LAICP-MS には，イメージング用の測定・データ解析ツールが備えられておらず，本分析法は一般的な普及には至っていません．そこで，我々は独自のツールを開発し，分析の迅速・高精度化を行うだけでなく，様々な固体試料を用いた精度検証を進めています．

研究成果はどう使われるか
天然の鉱物のみならず，各種素材・工業製品や食品等，あらゆる固体物質を対象とした，微小域・微量元素濃度分布の新たな評価技術として期待さ
れます．

図2

印刷物中の微量濃度分布（銅）選鉱・分離プロセスの高度化のための粉体シミュレーション開発
鉱物資源研究グループ 綱澤有輝
［連絡先］tsunazawa-y@aist.go.jp

成果概要
離散要素法を用いた粉体シミュレーションの技術開発に取り組んでいる．
本研究では，粒子流体間の相互作用力や付着力，磁力などの物理モデルの新規開発や，選別機内の粒子挙動解析を行なっている．これらの解析結果をもとに，装置内の分離機構の解明，最適な運転条件や装置設計の検討を行なっ
ている．

研究内容
鉱物資源の選鉱において，コストやエネルギー消費を抑えて，高精度な濃縮や選択的分離を達成するためには，その高度な操作設計が求められている．そこで，選鉱・分離プロセスの高度化を目的として，粉体挙動の解析手法である離散要素法を用いたシミュレーション技術の開発を行っている．
シミュレーションの要素技術開発として，粒子に複数の成分が混在する片刃粒子に作用する磁力をモデル化し，磁選機内の粒子挙動解析への応用に取り組んでいる．また，装置内の分離機構の解明や最適な運転条件の検討として，比重分離機の １ つである揺動テーブルにおける粒子挙動解析に取り組み，テーブルの傾斜角や揺動モードなどの装置条件および試料の供給量，混合比，粒径分布などのパラメータが分離に与える影響の系統的な評価に取り組んでいる．

図１

粒子の接触力の計算モデル（Voigt model）

研究成果はどう使われるか本研究で開発した粉体シミュレーションによって，実験では観察が困難
な選別機内の粒子挙動をあらゆる角度から可視化することができる．また，装置の最適条件や装置設計を提案することができる．

図２

揺動テーブルの粒子分離挙動解析

59蛙目粘土鉱床での鉄の酸化・溶脱に伴う鉄同位体分別
鉱物資源研究グループ 高木哲一★ 星野美保子，総合地球環境学研究所
地圏化学研究グループ 月村勝宏 ［連絡先］takagi-t@aist.go.jp

申基澈，大阪大谷大学

地下まゆみ，

成果概要
蛙目・木節粘土鉱床に含まれる微量の鉄含有鉱物および蛙目粘土下位の
褐鉄鉱殻に着目し，鉱床の成因を検討した．その結果，同粘土に含まれる鉄は酸化・溶脱され，褐鉄鉱殻として沈殿したこと，鉄含有鉱物，原岩花崗岩などのδ56Feは+0.2‰前後の値を示すのに対し，褐鉄鉱殻は-0.5〜 +0.9‰の範囲で分別しており，鉄の酸化・溶脱に微生物活動が関与したこと，などが示された．

研究内容
ポスター概要

瀬戸焼の原料である蛙目粘土（図 1 ）および付随する木節粘土の成因を，鉄の挙動に着目して検討した．蛙目・木節粘土中には，ilmenite-hematite 系列とその変質物である ilmenite-pseudorutile 系列の Fe-Ti 酸化物および単独のanatase, magnetite, Fe-hydroxide が微量に含有される．これら鉱物の特徴
は，鉄が酸化・溶脱される過程を示す．また，蛙目粘土と基盤花崗岩との不整合
面には褐鉄鉱殻（鬼板）が形成されており（図 2 ），その産状から蛙目・木節粘土から溶脱された鉄が沈殿したものと判断される．上述の鉄含有鉱物，褐鉄鉱
殻および原岩花崗岩などのδ56Fe 値は概ね +0.2‰前後を示すのに対し，褐鉄
鉱殻の値は -0.5〜 +0.9‰の範囲に分散しており，同位体分別が確認される．
これらの結果から，蛙目粘土鉱床は鉄酸化細菌が活動する硝酸酸性の条件下で，長石・雲母類が強いカオリン化作用を被って形成されたと推測される．

図1

瀬戸市暁鉱山の蛙目粘土鉱床

研究成果はどう使われるか
本研究成果は，クリティカルゾーン（地表から岩盤に至る生物圏の総称）の物質循環機構の解明に寄与し，ひいては風化作用，地下水環境，生態系などの理解に資すると期待される．

図2

瀬戸市暁鉱山の褐鉄鉱殻（鬼板）

水・油・ゴム・樹脂を壊さずその場で測る片側開放型プロトン核磁気共鳴スキャナー
物理探査研究グループ 中島善人
［連絡先］nakashima.yoshito@aist.go.jp

成果概要
土木建造物の新規建設やメンテナンスの現場では，流体や樹脂材料等の原位置非破壊センシングに対するニーズがある．プロトン核磁気共鳴法（NMR）は，水や有機物分子の物理化学的な状態を計測できる手法として広く知られているが，対象を切り取って試料管に装填する必要があった．我々は，センサーユニット（磁石と高周波コイル）を片側開放型という特殊な構造にすることで，対象を切り取らずに，表面から数 mm ～数 cm 深部にある部位をスキャンできるようにした．これによって，水や有機物等のNMR
センシングを原位置・非破壊で行う道が開けた．

研究内容

図１

探査深度約1 cmのセンサーユニット
を用いた実験風景図２

 1のズーム（左）とボンドの横緩図
和波形の経時変化（右）図 1 は，開発に成功した探査深度約1 cm の計測システムである．土木現場で打設したグラウトや接着剤の固化状況の非破壊センシングをイメージ
し，ゴム系ボンド試料の固化過程のモニタリングを行った．図 2 のように，センサーユニットの上にボンドを放置して，固化に伴うボンドの分子の運動性の低下過程を，プロトン横緩和時間（減衰の時定数）の低下という形で定量的に計測することに成功した．

研究成果はどう使われるか
図 2 のボンドに限定せず，水・油・ゴム・樹脂の物理化学的状態の非破壊原位置計測に適用できる可能性がある．たとえば，打設したセメントの養生過程（水の消費過程）のモニタリングや寒冷地での凍害の検査，非金属
製パイプ中を流れる流体の流速計測が候補である．

60

石炭の物理的性質に着目した低コスト・簡易な石炭熟成度評価法の開発
物理探査研究グループ 小森省吾★，燃料資源地質研究グループ［連絡先］komori.shogo@aist.go.jp

髙橋幸士，地圏微生物研究グループ

金子雅紀

成果概要
本研究では，石炭の熟成度評価手法のコスト低減・効率化を目的とし，比較的計測が容易で低コストな石炭の物性と熱熟成との関係性を把握するための手法を考案した．X 線 CT により石炭の微細構造を観察し，クリートと呼ばれる亀裂構造の発達と熱熟成との関係を把握した．クリートの発達は
比抵抗をはじめとした石炭の物性値に大きな影響を与えるものと考えら
れる．

研究内容

図1

 線 CT による石炭内部の亀裂構造のX
一例

研究成果はどう使われるか将来的に，比抵抗特性が石炭熟成度評価のパラメータの １ つとして利用
できれば，高価な反射率測定器やノウハウを有していない事業者でも容易に，およその石炭品質を簡便に評価可能になることが期待される．

図2

石炭試料の比抵抗計測の様子

無人地上車両を用いたマルチコイル型電磁探査システムの応答特性
物理探査研究グループ 佐竹 海★
［連絡先］satake-kai@aist.go.jp

万沢かりん

上田

匠

神宮司元治

横田俊之

成果概要
本研究では，電磁探査装置と無人地上車両（UGV）を用いた新しい電磁探査法システムの確立を目指し，基礎的な運用実験とデータ取得実験を実施している．UGV による自律走行測定と，最も安定した測定が可能と考えられる地表設置測定との比較を行い , システムの実用化を想定できる品質のデータを取得できることを確認した．また , 測定データや計測方法の評価検討を行い , 今後の課題を明らかにした .

研究内容
近年ドローンをはじめとした無人機は，様々な分野において応用研究が進められ，社会的に期待が高まっている．一方，地圏環境や地圏利用分野においては，地表から深度数十メートルまでの浅層領域を対象とし，広範囲なエリアを非破壊で調査できる浅部探査技術の必要性が高まっている．このような背景を踏まえ，本研究では，単一周波数・マルチコイル型電磁探査装
置 CMD-EXPLORER と UGV（BERG-400）を組み合わせた新しい浅部探査用の電磁探査システムの開発を実施している．通常，人が携行し移動しながら測定する CMD-EXPLORER により，手持ち・地表設置・人力牽引・（手動）操縦牽引・自律走行牽引など様々な方法でデータ取得し，それぞれの結果を比較することにより基礎的な特性の把握をおこなった．

図1

 GVEM システム（右：UGV，左：
U
CMD）

図2

 MDの地表設置測定および無人地上C
車両の牽引による自律走行測定結果

研究成果はどう使われるか
本システムは最終的に，UGV を自律走行させ電磁探査装置を牽引する形で測定することを想定している．そのため，低コスト・省力化を実現するとともに，工場跡地における土壌・地下水の汚染調査など、広範囲かつ効率的な地下浅部探査への応用が期待できる．

61

ポスター概要石炭熟成度の評価指標の １ つであるビトリナイト反射率測定はコストの高さと効率性の低さが課題である．石炭はクリートと呼ばれる亀裂シス
テムを内部に有しており，熟成の進行に伴って一定方向に連続して発達する傾向があることが知られている．このことは、熟成や圧密による亀裂構造の変化に対応して石炭の物理的性質に違いが生じる可能性があることを示
唆する．本研究では物理的性質として石炭の比抵抗に注目するとともに，石炭内部の亀裂構造を X 線 CT で把握することで，比抵抗特性と亀裂構造との関係を検討している．X 線 CT では，石炭内部に一定方向に発達する亀裂が認められた（図 1 ）他，亀裂の発達の程度・状況が石炭試料により異なることを把握した．現在，様々な熟成度を有する石炭試料の比抵抗計測を実施している（図 2 ）．

Origin of methane in Hakuba Happo serpentinite-hosted hot spring: 14C and noble gas study
地圏微生物研究グループ 須田 好★ 阿瀬貴博
［連絡先］suda-konomi@aist.go.jp

宮入陽介

ほか10名

成果概要
蛇紋岩化反応が関与する水循環システムで観測される炭化水素ガスは，
非生物起源であることが示唆されているが，その成因については明らかでない．本研究では，蛇紋岩に関連したメタンの炭素源の起源について，時間的・空間的な制約を与えることを目的として，放射性炭素同位体（14C）および希ガス同位体の分析を行った．その結果，主要なメタンの炭素源は浅部地下水でなく深部地殻由来である可能性が高いことが明らかになった．

C2+
CH4
H2

研究内容

N2

H2

N2

mol%

mol%
HP#3

Pipe scale carbonate(CaCO3)

HP#1

Gravel layer
0
100
200
Depth [m]ポスター概要まず，メタンガスおよび揚湯パイプ表面に沈殿した炭酸塩の14C 含有量を測
14
C は大気中で生成され，大気 CO2との交換が遮断される地下圏では定した．
放射壊変により濃度が徐々に減少する．測定の結果，メタン中の14C 含有量が検出限界付近であるのに対して，炭酸塩中には検出可能な量の14C が含まれていた．このことは，蛇紋岩メタンが14C を有意に含む地表由来の炭素から短い
時間スケールで生成・循環したものでないことを示す．次に深部起源ガスの寄与を調べる目的で希ガス同位体の測定を行った．ヘリウム同位体比（3He/4He）が高いことから，マントル起源ガスの寄与があると考えられる．しかし一方で，本試料の CH4/3He 比が典型的なマントル起源ガスのよりも 2 桁以上高いことから，マントル起源メタンだけでは蛇紋岩メタンをうまく説明できない．マントルCO2や地殻内の炭素がメタンに変換されるプロセスが必要と思われる．

C2+
CH4

Serpen�nized
Ultramaﬁc rock

40°C

300
400
500

50°C
Strainers

600

60°C

700

Result of 14C analysis
CH4 ... 14C-deadCaCO3 ... Detectable 14C* Data from coring log

図1

蛇紋岩温泉の掘削井戸の概略図

研究成果はどう使われるか
非生物起源の炭化水素ガスの成因を明らかにすることは，新たなエネル
ギー資源を評価する上で重要である．また本研究で利用したメタンの14C 測定技術は，天然ガスの起源を読み解く上で非常に有用である．

海洋堆積物から検出された新規ハプト藻バイオマーカー
地圏微生物研究グループ・北海道大学［連絡先］sato.furota@aist.go.jp

風呂田郷史★，大阪市立大学

中村英人，北海道大学

沢田

健

成果概要
海洋堆積物中の C38アルケンジオン組成の変化を世界で初めて評価した．
C38アルケンジオンの分子構造や組成変化は，ハプト藻に特徴的な有機分子（バイオマーカー）である長鎖アルケノンと極めてよく似ていた．そのため，
C38アルケンジオンは新規ハプト藻バイオマーカーである可能性が高く，今後の古海洋研究や藻類進化の謎を解明するための「鍵分子」の一つとなると期待される．

研究内容
長鎖アルケノンはハプト藻だけが合成できる特徴的な有機分子（バイオマーカー）である．特に，分子に含まれる二重結合数の比（不飽和比）が表
層水温と高い相関関係を示すため，堆積物中の長鎖アルケノンは古水温指標として古環境復元に広く利用されてきた．Furota et al.（2016）では，長鎖アルケノンと分子構造がよく似た C38アルケンジオンを海洋堆積物から初めて検出し，新規のハプト藻バイオマーカーとして報告した（図 1 ）．しかしながら，その起源や機能は十分に検討されていない．本研究で C38アル
ケンジオンの詳細な組成変化を検討した結果，（ 1 ）C38アルケンジオンの不飽和比が長鎖アルケンと同様に古水温変化に相関すること，（ 2 ）C38ア
ルケンジオンは過去のハプト藻だけが合成できた可能性があることが明らかとなった．

研究成果はどう使われるか
新規バイオマーカーである C38アルケンジオンは，藻類の生合成進化を考える上で非常に興味深い有機分子である．また，石油根源岩形成の背景にある古環境を復元する上でも新たな指標として利用できる可能性がある．
62

ハプト藻起源の⻑鎖アルケノン（C37アルケノン）
O

堆積物から検出されたC38アルケンジオン
O

図1

O

 鎖アルケノンとC38アルケンジオン
長の分子構造低温再生型粘土系吸着剤を用いた熱輸送システム
地圏化学研究グループ 鈴木正哉★ 森本和也
［連絡先］masaya-suzuki@aist.go.jp

万福和子

成果概要
省エネシステムとして，100℃以下の低温排熱を利用したシステムが検討されており，中でもモバイル型の熱輸送システムが注目されている．現在
NEDO の戦略的省エネルギー技術革新プログラムにおいて研究が進められており，5.5トンのハスクレイをトラックに搭載し，工場での低温廃熱を用いて乾燥させた後，羽村市スイミングプールにて熱として利用する実証試
験が行われた．

研究内容
図1

 熱サイト外観（日野自動車株式会
蓄社羽村工場）

図2

 利用サイト外観（羽村市スイミン
熱グセンター）

研究成果はどう使われるか
低温再生型粘土系吸着剤を用いた熱輸送システムの開発により，これまで使用されずに捨てられていた100℃以下の低温排熱を利用できることになる．また熱の利用先として乾燥工程，温水，冷暖房等に利用が可能である．

地熱発電プラントのリスク評価（材料腐食等）について
地圏資源化学研究グループ 柳澤教雄
［連絡先］n-yanagisawa ＠ aist.go.jp

成果概要
本研究は，NEDO「地熱発電技術研究開発」において，地熱発電プラントの地上配管やケーシングなどにおけるリスク評価，寿命予測を行うために，
特に材料の腐食がおこりやすい酸性熱水環境下での材料腐食速度予測式を構築し，材料選定に役立てるものである．本研究は，地熱技術開発株式会社，
NKK シームレス鋼管株式会社，京都大学との共同実施である．

研究内容
地熱の配管で用いられるクロム鋼や炭素鋼などの腐食速度については，
2000年までの工業技術院サンシャイン計画の中で実施された腐食試験か
ら，流体の温度，pH および材料の Cr 当量に依存することが示されていた．
2014年度から実施している本研究では，短時間で材料腐食試験が可能な小型ループ式の試験装置（図 1 ）を地熱配管に接続して，二相流体で気相が腐食速度に及ぼす影響，現地で硫酸等を添加することによる pH 変化の影
響，さらに腐食速度の経時変化を調べるとともに，上記の材料腐食速度の予測式との比較検討を行った．その結果，図 2 に示すように二相流の試験では，平均腐食速度が 4 日目以後にほぼ一定となり，その腐食速度は気相補正を実施することによって従来の予測式での値とほぼ一致することが示された．また pH 変化による腐食速度の変化も示された．

図1

小型ループ式材料腐食試験装置

研究成果はどう使われるか国内外で，高ポテンシャルで有りながら，pH が低いために利用されてない地熱資源は多い．本研究で酸性熱水環境下の材料腐食の予測精度を向上させることによって，適切な材料選択による開発促進に寄与することが期
待される．

図2

二相流での各種配管材料の腐食速度63

ポスター概要

吸着剤を用いて効率的に熱を利用するには，細孔の大きさが小さい方が有利であるが，100℃ 以下の低温排熱にて再生を行うには細孔半径が0.5nm 以上であることが必要である．このような観点から，今回の実証試
験では，吸着剤としてハスクレイ高性能版（グレードⅠ）を用いた．また今回の実証試験では，モバイル型熱輸送と定置型の ２ 通りの熱利用システム
を通年で検証している．モバイル型熱輸送においては，工場のコージェネ
レーションシステム（CGS）設備で発生した排熱を用いて吸着剤を乾燥させ，工場内の産業空調設備で利用するシステムと，約2km 離れた羽村市ス
イミングセンターへ大型トレーラーで輸送し，温水プールの熱源として利用する 2 つのシステムにて行った．また，定置型では，工場の製品を乾燥させる工程で，加熱用蒸気の消費量を削減するシステムにて行った．

水溶性天然ガス中のネオペンタン
地圏化学研究グループ 猪狩俊一郎［連絡先］s-igari@aist.go.jp

成果概要
炭化水素組成は天然ガスの基本的測定項目であり，測定例は多い．油田ガスの場合，ペンタン（C5）に関しては，3種の異性体のうち n-C5・i-C5は一般に測定されているが，neo-C5に関してはほとんど測定例がない．また
水溶性天然ガスの場合，C5炭化水素は微量のため測定されないことが多く，
neo-C5の測定例もほとんど無い． 我々は日本各地の水溶性天然ガスの
neo-C5を含むC1-C5全構造異性体を測定し，その支配因子に関する考察を
行った．

研究内容
ポスター概要

水溶性天然ガスの場合，C2/C3比と neo-C5/i-C5比の対数間には直線関係があり，これは OH ラジカルによる分解直線と一致する．このことから
OH ラジカルによる水素引き抜き分解が炭化水素組成に影響を与えていることが推定される．また，i-C4/n-C4比が 1 よりも大きく，微生物による分解を受けていると考えられる試料が多数存在した．これらのことから，OHラジカルによる分解や微生物による分解のような二次的な作用が水溶性天
然ガスの C2+ 組成に大きな影響を与えていることが推定された．このように neo-C5の測定により様々な情報が得られる．neo-C5は測定が容易であることから，天然ガスの測定項目に加えることが望ましいものと考えられる．

図1

非メタン炭化水素濃縮測定装置

研究成果はどう使われるか
本研究により水溶性天然ガスの C2+ 炭化水素組成が OH ラジカルによる分解に大きく影響されることが推定された．neo-C5/iC5比等を用いることにより，水溶性天然ガスの，OH ラジカルによる化学的分解の進行度を知ることができる．

流体岩石反応に関わる溶解度と錯体の関係の整理
地圏化学研究グループ 佐々木宗建［連絡先］sasaki-munetake@aist.go.jp

成果概要
流体岩石相互作用を解明するには流体・鉱物・これら界面における物理
化学的な諸性質の理解が必要である．本研究では文献の熱力学的データを参考に，単純な化合物の水に対する溶解度と，これに対する錯体生成の効果
を，元素毎に比較し，バルク溶液化学的な諸性質の今後の整理・検討のための基礎情報とした．

研究内容
一般に物質の溶液化学的性質は酸・塩基反応を基本とし，バルク溶液中での性質は，酸化物の溶解度に代表的に観察することができる．溶液に Cl-，
SO42-，HS- 等の溶質成分が加わると，酸化物は塩化物，硫酸塩鉱物，硫化物
等へと変化し，溶存種はヒドロキソ錯体から溶質成分を配位子とする錯体へと変化する．このような鉱物種の変化は溶解度を減少する一方で（図１），錯体の生成は溶解度を増加する（図 ２ ）．これらの効果は溶質成分の濃度と pH に応じた酸解離状態によって変化し，また，HSAB 則に整理されている陰陽イオン間における錯体の生成のしやすさも関係する．本研究では文献の熱力学的データを参考に，幾つかの元素について，溶解度への錯体生成の効果を確認し整理を試みた．

図1

 順な化合物のイオンへの溶解反応
単の平衡定数の比較

図2

 オンから錯体生成の第一段逐次安イ
定度定数の比較

研究成果はどう使われるか
本研究は予察段階であるが，今後に物質の溶液化学的性質に関わる種々の熱力学的パラメーターについて特性を検討・整理することで，熱水系における物質移行過程の理解や地化学的モデリングの精緻化に役立つことが期待される．

64

オキシ水酸化鉄の合成と有害物質の吸着
地圏化学研究グループ 森本和也★ 鈴木正哉
［連絡先］kazuya.morimoto@aist.go.jp

成果概要
自然由来の重金属等による汚染土壌処理のための対策技術に資する研究開発を行うことを目的として，ナノトンネル構造を有する陰イオン交換性鉄鉱物であるアカガネアイトについて合成条件の最適化に向けた検討と，
アカガネアイトに対するフッ化物イオンやヒ酸イオンの陰イオン吸着特性について評価を行った．

研究内容

研究成果はどう使われるか鉱物資材を用いて重金属を吸着・不溶化する技術の開発は，自然由来の重金属等による汚染土壌処理のための対策に活かされる．イオンの吸着特性と吸着形態の評価から得られる情報は，イオンの安定性を予測する上で有益な知見となる．

ポスター概要

アカガネアイトの合成条件の検討では，原料とする塩化第二鉄の水溶液からより高効率でアカガネアイトを生成させることを目指して，沈殿を生じるさせる温度や pH を調整した系で検討を行い，固体の収量を増加させる
ことができた．また，得られた沈殿物については鉱物学的キャラクタリゼー
ションによりアカガネアイトの生成を確認した．アカガネアイトに対するフッ化物イオンやヒ酸イオンの吸着特性の評価では，地球化学モデリング
ソフトを用いた化学平衡計算により液相中の陰イオンの化学種を考察し，それぞれの陰イオンの吸着試験から得られた結果からアカガネアイトに対する高い親和性が解釈できた．イオンの吸着形態を検討するために，粉末 X
線回折測定や赤外分光分析，ゼータ電位測定を行った．
図1

 ンネル構造を持つアカガネアイト
トの結晶構造．
結晶構造描画ソフトVESTA（Mommaand Izumi, 2011）による．

ベントナイトなどのメチレンブルー吸着量の測定方法の JIS 制定
地圏化学研究グループ 三好陽子
［連絡先］youko-miyoshi@aist.go.jp

成果概要
メチレンブルー吸着量測定は，粘土資源「ベントナイト」の代表的な性
能評価手法である．この測定方法を JIS 化するために，日本規格協会の JIS
原案作成支援制度に応募して採択され，同協会支援下で JIS 原案作成委員
会を立ち上げた．JIS 原案作成委員会での議論を元に JIS 原案を完成させ，経済産業省での審議を経て，2019年 3 月に JIS 制定に至った．

ベントナイトなどのメチレンブルー (MB) 吸着量の測定方法 (JIS Z 2451: 2019)
スポット法
簡単な実験器具で実施可能
スポット( ベントナイト + MB)

ハロー

研究内容
ベントナイトは ‟1,000の用途を持つ粘土” と称されるほど様々な用途に利用されるが，産地ごとに性能が異なるため，利用する際には性能評価を適切に行うことが重要である．性能評価の手法の中でも特にメチレンブルー
吸着量測定は測定値の個人差が大きいため，標準化の必要性が認識されていた．当部門ではメチレンブルー吸着量測定の JIS 化を目指して研究を進めるとともに，ベントナイト関連企業と連携して JIS 化準備委員会を開催して議論してきた．日本規格協会の支援下で準備委員会を前身とするJIS原
案作成員会を立ち上げ，約 1 年かけて JIS 原案を完成させた．JIS 原案作成
委員会ではラウンドロビンテスト（複数の機関が同一試料を同一方法によって測定する作業）を実施し，測定方法の信頼性を検証した．

研究成果はどう使われるか
この JIS 制定により，測定値の個人差が最小化され，ベントナイトの正確な性能評価が期待できる．これにより各用途に見合ったベントナイトを効率的に選定できるようになり，ベントナイト資源の有効利用につながると期待される．

ピペット( 未吸着 MB)

ろ紙

比色法
測定値の再現性が高い
ベントナイト + MBろ液
( 未吸着 MB)

シリンジ

シリンジ
フィルター
吸光光度分析

図 1 「ベントナイトなどのメチレンブルー
吸 着 量 の 測 定 方 法」
（JIS Z 2451:
2019）
スポット法と比色法から成る．
65

CO2地中貯留における接触角変化に伴う毛管トラップの低下と共存メタンの影響に関する数値的解析
CO2地中貯留研究グループ 加野友紀★ 石戸恒雄
［連絡先］y.kano@aist.go.jp

徂徠正夫

成果概要
地球温室効果ガスである CO2の分離回収・貯留（CCS）の安全かつ経済的な実用化規模の CO2地中貯留技術を確立するため，圧入された CO2の長期挙動予測手法を開発する．地化学反応による接触角変化に伴うシール層の毛管トラップの低下および枯渇ガス田などの貯留層における共存メタンが，圧入 CO2の長期挙動に及ぼす影響を数値シミュレーションによって解
析した．

研究内容
ポスター概要本研究では，CO2地中貯留における遮蔽層の接触角の変化が圧入したCO2の遮蔽性にどのような影響を及ぼすかを数値シミュレーションにより検討した．また，貯留層として海底下の塩水帯水層に加えて枯渇ガス田を想定し，共存メタンの影響についても検討を行った．シミュレーションの結果，遮蔽層の低浸透率や残留ガストラップにより，CO2が二次貯留層へ進入することはなかった．一方，接触角の変化により毛管圧が低下すると，圧入停止
後も遮蔽層への CO2進入が続くケースがあった．これらの結果から，地化学
反応による接触角の変化が，長期的な遮蔽性に影響を及ぼす可能性が示唆された．また，メタンが存在するケースでは，低溶解度・低密度のメタンとの共存により気相の飽和度・圧力が高く保たれ，長期の流動性に無視できない影響を与えることが分かった．

図1( a) 接触角（0°）変化なし，および (b) 接触角が圧入開始から25年後に75°に変化したケースにおける，500年後の CO2質量分布．遮蔽層
下端 (z = -950 m) を白線で示す．

図2( a) 貯留層にメタンが残留しているケース，および (b) メタンを同時圧入したケースにおける，500年後のメタン質量分布．遮蔽層下端 (z= -950 m) を白線で示す．

研究成果はどう使われるか
CO2地中貯留の安全かつ経済的な実施のためには長期挙動予測が不可欠であるが，本研究により，予測を行う際には，地化学反応による接触角の変化や，共存メタンの存在を考慮に入れる必要性が示唆された．

地層触媒環境活用型 CO2転換技術の開発
CO2地中貯留研究グループ 藤井孝志★，燃料資源地質グループ［連絡先］takashi.fujii@aist.go.jp

朝比奈健太，化学プロセス研究部門・マイクロ化学グループ

西岡将輝

成果概要
CO2転換技術とは，CO2を水素、CO、炭化水素化合物に転換する技術である．しかしながら，転換プロセス中の反応に伴うエネルギー消費が膨大な
CO2排出につながる．そのため，技術そのものが CO2削減に貢献できているとはいえないのが現状である．本研究では，既存CO2地中貯留技術を応用し，
CO2とナノ金属触媒を圧入することで，地層条件を活用した大規模なCO2転換技術の開発を目的としている．
（図 1 ）

研究内容
これまでに，CO2地中貯留条件下で標準触媒（Ni-γAl2O3）と水を反応させることで，CO2の一部が長鎖状の飽和炭化水素に転換することを明らかにした．サンプリングした溶液の中には，固体状の炭化水素も存在することがわかった．また，岩石の微細な孔隙への金属触媒の圧入を想定し，マイクロ波を用いたコアシェル状ナノ金属触媒を開発した．実際，CO2と開発したナノ触媒を圧入した砂岩コア試料を X 線 CT で分析した結果，触媒が岩石コ
ア全体に均一に分布していることが明らかとなり，コアシェル型触媒は，本技術における圧入用触媒の一つとして適していることがわかった．

研究成果はどう使われるか
本研究の成果は，CO2を短期間で固体化できることから，CO2漏出へのリスク低減と，CO2地中貯留の技術展開に一層の期待がもてる．また，地中貯留条件下で CO2の炭化水素化が可能なことから，未来の資源貯蔵化の手法の一つとして提案できる．

66

図1

本技術における開発ポイント

バックグラウンド値の決定に関する新しい国際的指針について
地圏環境リスク研究グループ 張 銘★，土壌環境センター 中島 誠，ISO/TC190検討部会
土木研究所 田本修一，国立環境研究所 肴倉宏史 ［連絡先］m.zhang@aist.go.jp

成果概要
バックグラウンド値を決定することは，現状の地盤環境を適切に把握し，今後の環境規制やリスクコミュニケーション等において非常に重要である．
本調査研究では，バックグラウンド値の決定に関する新しい国際的指針の目的や調査対象物質，バックグラウンド値の決定方法と特徴，データの提示と報告等のエッセンスを抜粋し，一般的な考え方との違いや留意点等についても議論した．

研究内容

金属：
バリウム、ビスマス、カドミウム、クロム、
コバルト、銅、鉄、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、タリウム、バナジ
ウム、亜鉛

シアン化物

全 量

抽 出/
分解方法
アルカリ融解+ 蛍光X線、 HF +
HCIO4

国際規格
抽出/処理

定 量

ISO 14869-1

ISO 14869-1
ISO 11047

準全量

王水

ISO 11466

ISO 11047

錯 体

EDTA
DTPA

ISO 14870

ISO 11047

交換体

NaNO3
NH4NO3
CaCl2
KCl

水溶体

H2O, 溶出試験

注）を参照

注）を参照
ISO 11262,
ISO 17380

注）水質関連国際規格シリーズの中で水・土壌からの抽出と分析方法が多数存在し、利用できる可能性がある。ただし、特定の土壌材料から抽出したものに使えるか確認することが重要。

図1

無機物質分析の例と利⽤可能な国際規格
 機物質分析の例と利用可能な国際
無
規格

図1

 素化エタンの分解経路（1,1,1- ト
塩
1,1,1‐トリクロロエタンの分解経路
リクロロエタンを例として）研究成果はどう使われるか我が国では，自然的な要因で鉛や砒素，ふっ素及びほう素等が環境基準値を超過する地域が多数存在する．バックグラウンド値の決定は，自然由来汚染の判断や合理的な浄化対策の目標値の設定等に非常に有用と考えられる．

塩素化エタン類の分解経路と分解速度について
地圏環境リスク研究グループ 張［連絡先］m.zhang@aist.go.jp

銘★ 吉川美穂

成果概要
塩素化エタン類による土壌・地下水汚染は塩素化エチレン類による汚染より少ないものの，わが国では汚染の報告事例もある．これまでの研究報告
は塩素化エチレン類に関するものが圧倒的に多く，塩素化エタン類に関するものが極めて少なかった．本調査研究では，1,1,1- トリクロロエタンと1,2- ジクロロエタンの分解経路と分解速度について調査したものを整理し，取りまとめた．

研究内容
1,1,1- トリクロロエタン及び1,2- ジクロロエタンに代表される塩素化エ
タン類は，1,1,2- トリクロロエタンとともに，「土壌汚染対策法」で指定された第一種特定有害物質である．1,1,2- トリクロロエタンの性質は1,1,1トリクロロエタンに類似しているため，本研究では，前者の 2 物質を中心にそれぞれの分解経路と分解速度を調査した．1,1,1- トリクロロエタンの分
解メカニズムとして加水分解，脱ハロゲン水素及び還元的脱塩素分解という三つの分解が発生しうる（図 1 ）．また，1,2- ジクロロエタンは異化分解，脱ハロゲン酵素による分解と還元分解が発生しうる．両物質の分解速度は温度に依存し，数十倍に及んで変動するが，1,1,1- トリクロロエタン（半減期0.5～9.9年） に比べ，1,2- ジクロロエタンの分解速度（半減期0.04～
2.1年）が比較的大きいことが分かった．

研究成果はどう使われるか
塩素化エタン類は複数の分解経路が存在し，分解速度も条件によって大幅に変動する．実際の汚染現場において，どの経路で分解しうるか，またどの位の速度で浄化可能かなどの検討に利活用することが可能である．
67

ポスター概要国際標準化機構 ISO では，「バックグラウンド値の測定に関する指針」が改訂され，2018年に発行された (ISO 19258:2018)．バックグラウンド値を知ることにより，現状の地盤環境を適切に把握でき，今後の土地利用や政策決定及びリスクコミュニケーション等において非常に重要である．特に，我が国においては，自然由来土壌汚染も多く，今後，汚染土壌の再利用を含
め，より合理的かつ効率的な浄化対策を実施するためには，対象地域のバッ
クグラウンド値を決定し，対策措置または環境管理の一つの重要な指標として利用することも考えられる．このため，ISO で発行した新しい国際的指針に関する技術的調査と取りまとめを実施し，調査対象，調査方法，バックグラウンド値の決定方法，日本の事情との違いなどを整理し，関連学会において情報提供を行うことにした．

化学種/
形 態

物 質
半金属：
例えば、
アンチモン、砒素、セレンカルシウム系吸着材のヒ素吸着能に及ぼすケイ酸の影響
地圏環境リスク研究グループ 杉田 創★
［連絡先］hajime.sugita@aist.go.jp

小熊輝美

張

銘

原

淳子

川辺能成

成果概要
汚染水からのヒ素除去やヒ素汚染土壌の不溶化を目的としたヒ素吸着材
として，マグネシウム（Mg）系及びカルシウム（Ca）系吸着材が期待されている．一方，Mg 系吸着材のヒ素吸着能は，ケイ酸の存在下において低下することが報告されている．そこで，本研究では，Ca 系吸着材を対象とし，模擬ヒ
素汚染水としてケイ酸を共存させたヒ酸溶液を用いたヒ素除去試験を実施
し，Ca 系吸着材のヒ素吸着能に及ぼすケイ酸の影響を実験的に検討した．

研究内容
ポスター概要

ヒ素吸着材として 2 種類のカルシウム化合物（CaO 及び Ca(OH)2）を用い，ケイ酸 - ヒ酸混合溶液を模擬ヒ素汚染水としたヒ素除去試験（振とう試験）を実施し，ヒ素除去性能に及ぼすケイ酸の影響を調べた．その結果，
CaO 及び Ca(OH)2ともにケイ酸濃度が高いほどヒ素除去率が増加することが明らかになった．このケイ酸の存在によるヒ素除去率の向上は，吸着材母材から溶出した Ca 成分がケイ酸と結合することによりケイ酸カルシウム
種を生成・析出する過程において，一部ケイ酸の代わりにヒ酸成分を取り込むためと推測される．また，処理溶液中の Ca 濃度は，ケイ酸の存在により低下した．これは，前述のケイ酸カルシウムの生成に加えて，吸着材表層へのケイ酸の吸着による被覆効果のためと推測される．

研究成果はどう使われるか懸念されていたケイ酸成分による吸着材へのヒ素の吸着阻害の影響がCa系吸着材では生じず，むしろ浄化能力及び母材の安定性の向上が確認されたことから，Ca 系吸着材の積極的な運用の提案，さらに吸着材改良のための基礎データとして役立てられることが期待される．

図1

 a系吸着材のヒ素除去性能に及ぼすC
ケイ酸の影響注釈）
CAS0 : 初期ヒ素濃度 [mg/L] ，CSi0 : 初期ケイ酸濃度（Si 換算値）[mg/L]，RAS : ヒ素除去率 [%]

油圧式三軸圧縮試験装置の改良：堆積物の浸透率測定を目指して
地圏メカニクス研究グループ 竹原［連絡先］t-takehara@aist.go.jp

孝

北村真奈美

成果概要
地下から掘削・採取された高い間隙率を示す堆積物の力学・水理学的特性を正確に計測するためには，高圧・排水条件下において実験をおこなう必要がある．本研究では，本グループ所有の油圧式三軸圧縮試験装置について，排水条件下で力学・水理学的特性を測定可能とするため，アセンブリや計測機構の一部を改良・検討中である．

研究内容
産総研設置の油圧式三軸圧縮試験装置では，非排水条件下の変形実験が実施されてきた．しかし高い空隙率かつ低い浸透率を示す堆積物・軟岩の力学・水理学的特性を調べるためには，排水条件下において変形・浸透率測定試験をおこなう必要がある．そのためには，既存の装置について試料ア
センブリの大幅な改良および試料の上・下端の圧力差を計測するための機構を追加するなど様々な工夫が必要となる．本研究ではこれまでに，精度良い浸透率測定を実施するために均一に間隙流体を分散させる機構を追加した．現在は，試料の上・下端の圧力差を計測するための機構を追加するため，
ペデスタルとキャップの設計改良を検討中である．

研究成果はどう使われるか
二酸化炭素地中貯留，シェールガス等の様々な掘削プロジェクトにおいて採取されている堆積物・軟岩について，力学・水理学的特性を調べることができるようになり，様々な掘削プロジェクトへの貢献が期待できる．

68

図1

直径20 mm の試料アセンブリ超臨界条件下における亀裂を含む花崗岩の水理学的特性
地圏メカニクス研究グループ 北村真奈美★，活断層火山研究部門［連絡先］kitamura.m@aist.go.jp

高橋美紀

成果概要
近年，より効率的な地熱エネルギー回収を目的として，マグマ近傍の高温岩体をターゲットとし，超臨界流体が存在する領域で人工貯留層を利用する地熱開発が計画されている．そして，地熱開発には岩石の浸透性が重要な情報である．本研究では，人工的に亀裂を入れた花崗岩について超臨界流体が存在する環境において，様々な温度・圧力における浸透率変化を調べた．

研究内容

ポスター概要本研究では，急減圧急冷実験により人工的に亀裂を入れた花崗岩を用いて，超臨界流体が存在する高温高圧条件下における浸透率測定を実施した．
その結果，超臨界流体条件下の亀裂を含む花崗岩は，室温条件下に比べて浸透率が 1 桁以上高いことがわかった．また，亀裂を含む花崗岩は圧力が増加するにつれて低下し，静水圧条件下において浸透率10-18 m2程度を示すことがわかった．

研究成果はどう使われるか
花崗岩は日本の地熱地域に分布する主要な岩石の 1 つである．本研究から亀裂を含む花崗岩の浸透率が明らかになれば，超臨界地熱開発における貯留層ポテンシャル評価へと役立つと考えられる．

図1

亀裂を含む花崗岩の浸透率

亀裂を含む花崗岩の三軸圧縮変形時における AE 発生と b 値変化
地圏メカニクス研究グループ 末吉和公★
［連絡先］sueyoshi.k@aist.go.jp

雷興林

北村真奈美，広島大学

片山郁夫

成果概要
既存の研究により，地熱開発などの様々な分野で，流体によって誘発される地震活動が観察されている．しかし，誘発地震発生メカニズム解明に資す
る，流体注入による岩石中の破壊伝播は明らかにされていない．そこで本研
究では，熱処理により亀裂を生じた花崗岩を用いて三軸圧縮変形中のア
コースティックエミッション（AE）計測をおこない，亀裂の伝播過程を調
べた．

(a)

(b)
AE 記録

研究内容
AE とは変形中に岩石内部に生じる微小破壊から発生する波であり，AEの規模を表すマグニチュードと発生回数の相関式の傾きを b 値としてあらわす．岩石の亀裂分布と密度の時空間変化は，変形中の AE の時空間分布とb 値から推定することができる．本研究では，産総研設置の油圧式三軸圧縮変形装置を使用し，熱亀裂を含む花崗岩を用いて三軸圧縮変形中のAE 及び弾性波（P 波）速度を測定した．その結果，熱亀裂を含む花崗岩の b 値の変化は，インタクト試料の b 値変化と類似していることがわかった．ただし亜臨界亀裂成長期（二次相）の初期 b 値はインタクト試料よりも大きい値を示し，応力の増加とともに急激に減少した．二次相の初期 b 値は既存の亀裂の密度とサイズに依存するとされることから，これらの結果は熱亀裂の亜臨界成長を示していると考えられる．

間隙水注入

排水

圧電素子
試料

歪みゲージ
封圧

軸圧

図1

( a) シリコン塗布後の試料
(b) 試験機概略図

研究成果はどう使われるか
b 値は地震の短期的な予測を行う上で重要な情報である．本研究の結果から，例えば地熱地域における岩体中の熱亀裂の成長過程を推定し，巨視的破壊を予測するための基礎として活用されることが期待できる．
69

地下水と地表水を用いた地熱資源探査の可能性検討
再生可能エネルギー研究センター地熱チーム［連絡先］yt-suzuki@aist.go.jp

鈴木陽大

成果概要
地下水と地表水のpH 値の空間分布の把握が，地熱貯留層の早期発見に有効である可能性が示唆されている．地熱資源探査へ活用できれば，地熱開発促進への貢献が期待されるが，実証事例に乏しいことから，概念の提唱にとどまっている．本研究では，地下水と地表水の pH 値の空間分布と地下構造との関連を評価する目的で，青森県八甲田地熱地域における調査結果を報
告する．

研究内容
ポスター概要我が国の地熱資源探査においては，掘削ターゲットとなりうる，成熟した
中性熱水を胚胎する断裂型地熱貯留層の早期発見が重要である．近年，地下水と地表水のpH 値の空間分布の把握が，そのような地熱貯留層を形成する
断層の早期発見に有効である可能性が示唆されている．しかしながら，実証事例に乏しいことから，概念の提唱にとどまり，実用化には至っていない．
そこで本研究では，過去に地熱開発調査が行われ，高い地熱ポテンシャルが見込まれている，青森県八甲田地熱地域において調査を実施し，地下水と地表水のpH値の空間分布を示した．また，過去の地熱開発調査の結果と比較，検討することで，地下水と地表水のpH 値の空間分布と地下構造との関係を
評価した．

図1

 表水の pH 値の空間分布と地熱貯地留層の関係を示した概念モデル図

図2

 甲田地熱地域における地下水と地
八
表水の pH 値の空間分布

研究成果はどう使われるか
本研究は予察段階ではあるが，地下水と地表水の pH 値の空間分布の把握が，地熱資源探査に有効である可能性を示唆しており，将来的には，地熱開発促進への貢献が期待される．

微小地震観測による地熱貯留層内の流動モニタリングとその利活用
再生可能エネルギー研究センター地熱チーム［連絡先］okamoto.kyosuke@aist.go.jp

岡本京祐★

田中勇希

水崎雄二郎

桑名栄司

石橋琢也

浅沼

宏

成果概要
高感度微小地震観測網による準リアルタイム貯留層監視システムの安定的運用，高精度な微小地震震源位置の特定，微小地震への流体流動の寄与を判定する手法の確立を通して，地熱貯留層内の流体挙動の把握を行う手法
開発を行った．本手法は，効率的で安定した地熱地域の開発・維持に貢献することができる．

研究内容

図1

地表型センサに加えて，坑内型高感度センサ（図 1 ）を利用することにより，ローカルマグニチュード -2程度までの微小地震を捉えられる観測網の構築・維持を行った．この微小地震観測網で捉えられたデータは，リアル
タイムで産総研サーバに転送され，随時の解析が可能となっている．検出された微小地震群に対して，
波形相関情報を用いた震源決定を行うことで，10m オーダーの精度で位置を推定することを可能とした（図 2 ）．更には，地
震波形に含まれる散乱波情報，反射波情報，極性情報を総合的に利用することにより，微小地震観測から地下の流動を推定することを可能とした．

坑内型微小地震計設置状況

研究成果はどう使われるかある程度の地震活動（自然地震・操業由来の微小地震何れでも可）がある地域においては，本手法を適用することで地下の流動を把握することが可能となる．地熱貯留層の新規開発や，既に運用中の貯留層の評価，石油・シェール分野への展開が考えられる．
図270

 小地震震源の高精度決定と S 波散
微乱波を利用した破砕帯イメージング
結果東南アジアにおける水平埋設型熱交換器を利用した地中熱ヒートポンプシステム評価(Evaluation of Ground Source Heat Pump using Horizontal/Shallow Heat Exchanger in Southeast Asia)
再生可能エネルギー研究センター地中熱チーム Arif Widiatmojo★ 内田洋平 安川香澄 高島 勲 ［連絡先］arif.widiatmojo@aist.go.jp

成果概要
Based on the medium-term performance evaluation (Ocober2017-April 2018), two Ground Source Heat Pumps achieved
significant reduction of electricity consumption, compared to an Air
Source Heat Pump (ASHP). The results point out toward possibilityof low-cost GSHP application in Southeast Asian region.
1000

Average CoPHeat Rejection Rate

5
4

Average Power Consumption

Reduction

39%

900
800

24.8%

700

Reduction

600

3

500
400

2

300
200

1

100

0

図1

Japanese
GSHP HP
1

Locally
Modified
GSHP
2 HP

Normal AC

0

ASHP
ASHP

 edium-term performance (OctM2017-April 2018) of two GSHPs
and an ASHP

研究成果はどう使われるか
The results highlight that the shallow heat exchangers can still provide
significant electricity reduction. This is crucial as the performance andfinancial consideration are two important aspects to introduce GSHP
technology in Southeast Asia and other tropical countries.

最適化手法を用いた地中熱交換量の推定手法の開発
再生可能エネルギー研究センター地中熱チーム［連絡先］shohei-kaneko@aist.go.jp

金子翔平★

冨樫

聡

石原武志

シュレスタ ガウラブ

吉岡真弓

内田洋平

成果概要
地中熱ポテンシャルマップの全国展開に向けた課題として，ポテンシャ
ルマップ作成に時間がかかることが挙げられる．本研究では簡便な方法で地中熱交換量を推定できる手法を開発することを目的とする．そのため，最適化手法を用いた水文地質情報にもとづく熱交換量推定式を作成し，3 次
元の水文地質情報を 2 次元のマップに表すための鉛直方向に関する平均方法を評価した．

研究内容
本研究は仙台平野を対象として各種解析を行った．統計分析により地中熱交換量は地下水流速，地下温度および熱伝導率が主要な要因となっていることが確認された．このことから，2 次多項式を用いた応答曲面法を用いて上記 3 つの主要因を変数とする関数で熱交換量を近似的に表すことにした．深度方向で変化する 3 変数の平均化の手法を検討したところ，平均地下温度と平均熱伝導率は単純平均で表すことができるが，平均地下水流速は速度を変数とした重み係数と単純平均と調和平均の組み合わせで表される
ことが確認された．推計式による熱交換量は熱交換器モデルに基づく計算
値とよく一致した．広域地下水流動・熱輸送モデルのパラメータを抽出し，推計式を適用することで簡便に熱交換量を推定し，ポテンシャルマップの
空間解像度を向上することができた．

研究成果はどう使われるか
最適化手法を用いることで従来のポテンシャル評価で行われていた熱交換シミュレーションを行わずに熱交換量を推計できることが確認できた．
教師デー
タの拡充により全国の地中熱ポテンシャル情報整備への貢献が期待される．

図1

 適化手法により推定した仙台平野
最の地中熱交換量分布71

ポスター概要The medium-term (5.5 month) space cooling by using three different
heat pumps (2 GSHPs and 1 ASHP) installed in Saraburi Campus,
Chulalongkorn Univ., Thailand has been evaluated. Two GSHPs areconnected to a system of shallow/horizontal Ground Heat Exchanger (GHE).
Experiments were carried out by intermittent cycle for each heat-pump.
The outdoor, indoor, GHE fluid inlet & outlet temperatures were continuously
recorded, together with the electricity consumption. The recorded data
were then analyzed to find the performance of each GSHP. The electricity
consumption of the GSHPs were found to be 39 % and 24.8 % less thanthe ASHP. This finding are very essential, especially, bearing in mind thatin a hot-tropical climate, shallow ground temperature is relatively high.

CoP (-) / Heat Rejection Rate (kW)6

Average Power Consumption (Watt)

研究内容

加賀平野北部の深度別有効熱伝導率分布
再生可能エネルギー研究センター地中熱チーム［連絡先］t84-ishihara @aist.go.jp

石原武志★

佐野星河

冨樫

聡

内田洋平

成果概要
石川県の加賀平野北部（金沢市とその周辺）を対象に，オールコア試料と既存ボーリング資料の解析にもとづき，地下地質構造および深度別の地盤の
有効熱伝導率分布を明らかにした．地質条件からは，礫層の卓越する南東部
が地中熱利用により適している可能性が示唆された．また，地質と有効熱伝導率の深度別分布図は地中熱利用の概略検討に活用できることを示した．

研究内容

ポスター概要平野内で掘削されたオールコア試料と，ボーリング柱状図資料・深井戸柱状図資料併せて約1,500本を用いて加賀平野北部の地質断面図を多数作成
し，地下地質構造を推定した．また，深度50 m 以上の柱状図資料を用いて，出現する地層（礫層，砂層，泥層など）の分類と各層の合計層厚を読み取り，
深度別（0-10 m，0-20 m，，，0-50 m）の出現割合を算出して分布図に表した．地盤の有効熱伝導率に関しては，各地層の有効熱伝導率の文献値をもとに，柱状図資料の各地層の鉛直分布に応じて層厚加重平均法により算出し，その深度別（0-10 m，0-20 m，，，0-50 m）分布を作図した（図 1 ）．
加賀平野北部の地下地質構造は，南東・南西部で礫層，北東部で泥層がそれぞれ卓越する傾向が認められた．また，礫層を主体とする南東・南西部では平均有効熱伝導率の値も相対的に高い傾向が見られた．
図1

研究成果はどう使われるか
本研究の成果と，地下水・地下温度データを組み合わせて加賀平野における地中熱ポテンシャルマップの整備へつなげる．また，深度別有効熱伝導率分布図は，地中熱システムの導入を検討する際の判断資料としても活用できる．

 賀平野北部の深度別有効熱伝導率
加分布

加賀平野の水文地質構造と地中熱ポテンシャルの簡易評価
再生可能エネルギー研究センター地中熱チーム［連絡先］seiga-sano@aist.go.jp

佐野星河★

石原武志

冨樫

聡

内田洋平

成果概要
石川県に位置する加賀平野の 3 地域（河北平野・手取川扇状地・小松平野）の水文地質構造について検討し，地中熱利用ポテンシャルについて予察的に考察した．河北平野南東部の扇状地エリアと手取川扇状地では，第四系の礫層が卓越し厚い帯水層が分布している．これらの地域では地下水流れが活発であると予想され，地中熱ポテンシャルも高いと考えられる．

研究内容
加賀平野内のボーリング資料と深井戸資料併せて約2,300本を収集し，河北平野，手取川扇状地，小松平野の各区域において複数の地質断面図を作成した．帯水層の三次元的分布を把握するため，第四系の礫層（G）・砂層（S）
・泥層（M）の水平方向の連続性に着目し，それぞれの断面図の水文地質構造を検討した．さらに，水文地質の特徴をもとに地中熱利用ポテンシャ
ルに関して考察した．手取川扇状地と河北平野南東部の扇状地エリアでは層厚50～100 mの礫層が分布し，厚い帯水層を形成している．他方，河北平
野北西部や小松平野低地部の氾濫原・デルタエリアでは，泥層によって帯水層（砂層，礫層）が複数に分かれるように見える．一般に礫層の厚い扇状地では地下水流れが活発であることから，手取川扇状地と河北平野南東部
では地中熱利用のポテンシャルが特に高いと考えられる．

研究成果はどう使われるか
研究成果より加賀平野の水文地質モデルを構築する．本モデルは, 地下水
データとともに三次元の地下水流動・熱輸送解析を実施するための基礎的なデータである．また , 地中熱利用システムの導入を検討するための資料としても有用である．
72

図1

河北平野の地質断面図

地下空間貯留水の低温化に関する実験的考察
再生可能エネルギー研究センター地中熱チーム［連絡先］akira-tomigashi@aist.go.jp

冨樫

聡★

霜山

竣

内田洋平

成果概要
大谷石採掘跡地内の貯留水をハウス栽培等の冷熱源として利用する取り組みがすすめられている．持続可能な冷熱源として貯留水を利用するための技術開発の一環で，地下空間を模した室内模型実験を実施した．地下空間
内の空気を循環させると，蒸発潜熱の効果で貯留水温度が低下した．本実験
結果から，貯留水の低温化機構の理解に基づいた人為的な冷熱源化技術開発が期待できる．

研究内容
ポスター概要実験装置はアクリル水槽（幅700㎜，奥行550㎜，高さ600㎜），水槽を覆う断熱材，排気用ファン，各種センサー類等からなる．水槽上面の断熱材には 2 カ所の通気孔を作成し，そのひとつ（排気孔）に排気用ファンを取り付けた．ファンを稼働すると水槽内の空気が強制排出され，これに伴いもうひとつの通気孔（吸気孔）より空気が取り込まれる．実験シナリオは貯留
水位の違う 2 ケースを設定しており，貯留水位200㎜をケース 1 ，貯留水位100㎜をケース 2 と呼ぶ．実験期間は 1 ケース240時間であり，ファン稼働による貯留水温の変化を確認した．実験中の各種状態量は，吸気孔上部50㎜の空気温度，排気孔上部60～80㎜の空気温度と相対湿度，水槽内部 3 地
点の温度（水槽底部より50，150，250㎜），室内湿度をそれぞれ計測した．

図1

 内模型実験結果（空気循環による室
地下空間貯留水の低温化状況）

研究成果はどう使われるか貯留水の低温化は，顕熱と潜熱の両プロセスにより生じると推測される．
地下空間内空気を循環させることで潜熱プロセスによる低温化促進が期待できるため，本研究成果を冷熱源の人為管理と持続可能な事業確立につなげたい．

地下空間貯留水の冷熱利用可能量評価に向けた大谷石物性値の検証
再生可能エネルギー研究センター地中熱チーム［連絡先］shun-shimoyama@aist.go.jp

霜山

竣★

冨樫

聡

内田洋平

成果概要
大谷石採掘跡地の地下空間には，年間を通して約10℃以下と非常に低温な貯留水が賦存している．この貯留水の冷熱利用可能量評価には，貯留水と大谷石岩体を含む広域な熱移動解析を行う必要がある．熱移動解析では大谷石の物性値が大きく影響する．本研究では熱移動解析の基礎資料収集を目的として，原位置伝熱実験及び数値解析をもとに大谷石の物性値を検証
した．

研究内容
伝熱実験は地下空間の岩体壁面と直交する奥行方向に対して，1 m 削孔
し壁表面（0.0 m）から0.2 m 間隔で温度を計測した．実験条件は壁表面を加熱するケース（加熱実験）と外気を遮断して地下空間内の空気を循環させるケース（送風実験）の 2 ケースで実施した．この伝熱実験の再現と物性値評価を目的として，数値解析を行った．数値解析には一次元非定常熱伝導方程式を有限体積法によって空間離散化した解析モデルを使用した．
壁の表面（0.0 m）の温度は地下空間気温を含むため，モデルの境界は壁表面から0.2 m 離れた地点を境界条件として，観測値を入力した．解析に用いた物性値は，先行研究で行った室内試験の結果と複数の文献値を用いて解析を行い，より観測値に一致した物性値を原位置での物性値と推測した．

図1

伝熱実験の再現計算結果

研究成果はどう使われるか
熱伝導率と体積熱容量はスケール依存性がない．そのため，研究地域を含む広域な三次元熱移動解析に用いることができ，岩体の低温維持期間や冷
熱エネルギーの潜在量・利用可能量の適切な評価につながる．

73

論文リスト

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イオレメディエーションのたあめの浄化促進剤投入

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Bit based on Laboratory Tests Assuming Geo-

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Factors Controlling Dissolved 137Cs Concentration

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令和元年12月4日発行■編集・発行 国立研究開発法人 産業技術総合研究所
地質調査総合センター 地圏資源環境研究部門〒305-8567 茨城県つくば市東 1-1-1（中央第7）TEL 029-861-3633

地圏資源環境研究部門 研究成果報告会2019
GREEN Report 2019
AIST04-C00014-18
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