地下水の汚染とその保全
麻布大学

生命・環境科学部

稲葉環境科学科教授

一穂 Kazuho Inabaであるから、その流速は1日当たり数 cm か1．はじめにら数百 m、平均で1 m/日程度と河川の流速3

地球は約14億 km の水が存在する水に溢と比較して著しく小さな値である。表流水のれた豊かな星である。しかし、表1に示すよ

ように流れの方向や流速を確定することは容

うに、地球上に存在する水の97％は海水で易なことではなく、いったん汚染されるとそ3あり、淡水は3500万 km に過ぎない。さらに、の影響は長く、思わぬ所にまで現れることもその約7割が南極と北極の氷、約3割が地下ある。

水で、我々の身近な存在である河川・湖沼水は0.4％程度である1）。すなわち、われわれ（2）汚染の由来は水の惑星に生活していながら、生命維持水汚染の由来は様々であるが、自然由来のもとして利用しやすい水資源はそれほど多くはのと人為由来のものに大別される。「水源のなく、飲用水源を地下水に頼らざるを得ない汚染」と聞くと、工場排水や漏出事故など人のが実情である。

為由来の汚染を想像してしまうが、自然由来実際に多くの国で飲料水源を地下水に頼っの汚染も存在する。その代表的なものが、ヒているが、そこには様々な問題が潜んでいる。

マラヤ山脈周辺の地下水に顕著に含まれるヒ

本稿では、飲用水源としての地下水の現状と、素による汚染である。地層に含まれるヒ素がその保全に向けた対策について解説する。

風化と共に溶出したもので、例えばインド西ベンガル州の井戸水は平均0.2 mg/L（最大2．地下水汚染とは？

3.7 mg/L） の ヒ 素 を 含 ん で いる2）。 こ れ はWHO の 飲 用 水 ガ イ ド ラ イ ン（0.01 mg/L）（1）地下水の特徴
一口に地下水汚染と言っても、その由来も負荷形態も様々なため、その対策は多岐にわたることになる。そして、その対策を難しくする要因となるのが、地下水そのものの性質

表1

地球表層の水の分布

水の種類
塩水海洋

134992996.59

940.007

塩水地下水

13000

0.93

氷24230

1.734

70.24

1250.009

0.362

塩水湖

である。地下水は地下の地層内で水を通しにくい層（不透水層）の上を流れている。不透水層が何層もあれば、地下水流も何段も積み貯留量（103 km3）対全水量（％）対全淡水量（％）

淡水
淡水湖重なって流れているが、その流れの方向は必

河川

1.2

0.00010.003

ずしも地表の傾斜とは一致しないし、全ての土壌水

250.002

0.072

0.723

29.28

0.0011

0.041

地下水流が汚染されているわけではない。また、河川水のように自由に流下するのではな
く、地層内の砂礫の間隙を染み出していくの

淡水地下水
その他

10100
14.2

総計1397518.4

1001001）藤永ら（2005） の表序 -1（p8）を一部改変

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の20倍である。このような地層からの染み摘できる例も多いが、農耕地からの肥料成分出しによる汚染では、発生源を除去することや農薬類のように面全体からの負荷が影響しは不可能であり、飲用井戸水の浄化を怠るとていることも多い。この発生源の負荷形態の重篤な被害が発生する可能性が高い。

差異は、汚染対策の選択に様々な制限をもた一方、人為由来の原因としては、工場や処らすことになる。

分場などからの漏出事故、畑地からの溶脱などが挙げられる。人為汚染の様々な発生源について、Fretter はその著書3）の中で解りやすい図を示している（図1）。また、アメリ
カ環境保護庁

4）

3．対策
河川や湖沼など表流水域の汚染であれば、は考慮すべき負荷発生源と常時監視による汚染の察知や汚染源の特定はして、農業、商業、工業、居住およびその他容易であり、さらにかなりの流速を持った流の各施設約50種類の事例をまとめている。

れの中で汚染物質が滞留する時間もさほど長アメリカでの50事例がそのままわが国にもくはならない。監視結果に即応した浄化処理当てはまるわけではないが、地下水を汚染すや安全対策も容易である。これに較べて地下る可能性のあるルートは実に多種多様であるに隠れている地下水では、汚染源が明確になことが理解できよう。

らず汚染水の移動も不明確で長期間を要し、さらに都市部では住宅や道路などの構造物が（3）汚染の負荷形態

地表を覆っているため、汚染源周辺を掘り出汚染物質の供給位置が特定の場所に限定でして処理するなどということも容易ではなきるもの（点源負荷）と地域全体から供給さい。このような汚染に対する現行の対策のいれるもの（面源負荷）に大別することができ

くつかを簡単にまとめてみる5），6）。

る。自然由来の汚染では、汚染物質を含む鉱物や温泉水が埋蔵された地層が由来となるため、多くの場合にはその汚染源は広い領域を（Natural Attenuation Method）占めることになる。一方、人為由来の汚染で地下水の流れに任せて、汚染物質が減少しは、発生源は人間活動の場に限定されるが、ていくのを待っておこうという方法である。

その面積規模は様々である。工場や処分場かしかし、汚染源への対策をせずにただ流すだらの漏出などでは汚染源がピンポイントで指けでは解決にはつながらない。この方法は、

図128（1）自然減衰法

様々な人為的地下水汚染の模式図（Fetter（1999）から引用）

有機塩素系溶剤のような漏出事故の場合に（4）透過型浄化壁法（Permeable

は、漏出した物質の殆どが回収されてから、Reactive Barrier Method）

また施肥による硝酸・亜硝酸性窒素汚染や農汚染物質の下流への流出を抑える目的で、薬汚染の場合には、使用量の減量などの発生汚染源の下流側に地下水を通過させることの源対策を充分に行ってからでなければ意味ができる壁を設置し、その壁内に汚染物質を分ない。また、上流域からの汚染されていない解する基材を導入する方法である。有機塩素地下水による希釈と洗浄、土着微生物による系溶剤であれば、還元分解反応を促進するた分解浄化を利用する方法であるから、その効めに鉄粉などを、硝酸・亜硝酸性窒素では土果が現れるには長い年月が必要となる。

着微生物による硝化脱窒反応を促進するために還元雰囲気を作成する有機物を添加するこ（2）揚水浄化法とが一般的である。これらの浄化剤を砂利や（Pump and Treat Method）

砂に混ぜ込んで、対象とする地下水が通過で井戸から汚染地下水を汲み上げて地上の水きる深さまで埋め込んでいく。点源負荷の汚処理装置へと導入し、処理水を地下に還元す

染で汚染位置が明らかであれば、下流側に取る方法である。工場や住宅団地の排水を公共り囲むような壁を構築すれば効率よく浄化が用水域に放出する前に水処理装置に導入する進行するが、面源負荷の場合には取り囲むよのと同じように、汚染物質濃度が高く、汚染うな壁を作ることは事実上不可能である。そ物質の拡散・希釈の度合いが小さい汚染源近こで、負荷地点にボーリングを行って多数の傍で揚水することができれば、効率よく浄化穴を掘り、その穴に浄化剤を含んだ砂礫を投が可能である。しかし、揚水井戸の設置本数入する方法が採られることが多い。面源負荷の大小や地下水流の変化なども考えると、汚の場合、面源全体にこのような注入穴を設置染源からの汚染地下水を揚水井戸で全て回収することも可能である。

できる可能性は少ない。

4．汚染事例と問題点（3）微生物浄化法（Bioremediation Method）（1）有機塩素系溶剤

土壌圏内で微生物によって汚染物質を分解

有機塩素系溶剤による地下水汚染は、米国処理する方法である。汚染地周辺に生息するシリコンバレーでの漏出事故による健康障害

土着菌に栄養や酸素を与えて分解活性を高めで有名となった。1977年から1981年にかけるバイオスティミュレーション法と、対象汚て、半導体製造企業であるフェアチャイルド

染物質を分解することのできる微生物を散布

社サンノゼ工場の地下貯蔵タンクのひび割れするバイオオーグメンテーション法の2通りにより使用済みトリクロロエタンが漏出し、がある。汚染物質を分解可能な微生物が存在600 m 離れた飲用井戸を汚染したため、付するなら有効な手段となるが、地下水の深度近の住民に流産や先天性奇形などの健康影響などにより利用可能性に制限がかかる場合もが発生した。この漏出問題はフェアチャイルある。また、バイオオーグメンテーションのド社だけに止まらず、その後の調査でシリコ場合には、土着の生態系を変化させることとンバレーの使用済み化学物質貯蔵地下タンクなるので注意が必要である。の80％から漏れが見つかり、約100種類の化学物質が地下水から発見されたのである。
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わが国でも1988年に千葉県君津市の東芝物分解を利用した透過型浄化壁工法が一般的コンポーネンツから使用済みトリクロロエチな浄化法である。アメリカやカナダでは処理レンが漏出するなど、同様の汚染の報告がな期間の短縮を狙って、上流部の井戸から洗浄されている。1982年に当時の環境庁が地下剤（界面活性剤やアルコールなど）を注入し、水質調査を開始して以降、全国各地の地下水難溶性溶媒の溶解度を上昇させて下流部の井から基準を上回る汚染が発見され、2006年

戸からポンプアップする工法も試みられての環境省地下水質調査結果

7）によれば、トいる。

リクロロエチレンの測定を行った3911井戸のうち2.7％に当たる105井戸からトリクロ※１
ブルーベビー症候群
人間を含む動物が 硝酸態窒素を大量に摂取すると、体内で亜硝酸態窒素に還元され、ヘモグロビンがメトヘモグロビンに酸化される。メ
トヘモグロビンは酸素を運搬できないため、
メトヘモグロビン血症という酸欠症状を引き起こし、最悪の場合には死に至るが、酸素と結合していない
メトヘモグロビンこのような症状は乳児において顕著であり、発 症した乳児の体色が青紫になることからブルーベビー症候群と呼ばれている。

（2）硝酸・亜硝酸性窒素

ロエチレンによる汚染が検出されている。有硝酸・亜硝酸性窒素による地下水汚染がク

機塩素系溶剤は強い脱脂力と速乾性から、半ローズアップされるようになったのは、ブ導体や機械工場、ドライクリーニング工場でルーベビー症候群 ※1と呼ばれる病気の原因使用されており、これらが発生源となり得る。となることが明らかとなったためである。硝有機塩素系溶剤は比重が1.5程度と水より酸・亜硝酸性窒素による水質問題と言えば、も重いため、漏出した原液は素早く地下に浸湖沼や内湾の富栄養化が注目されがちである

透し、地下水下部の不透水面上端に到達する。

が、このような新たな問題も発生している。

しかも、水への溶解度が著しく小さいことか

そのため、わが国では平成11年に水質環境ら、この原液溜まりは長期間残留して、微量基準の健康項目に追加指定され、同時に水質の溶剤を地下水中に供給し続けることになる汚濁防止法の有害物質指定も受けている。

5）（図2） 。このようなタイプの化学物質によ

河川や湖沼の富栄養化に関与する窒素の発る汚染への対策としては、原液溜まりを掘り生源は主に生活排水と言われているが、地下上げることが最も効率的であるが、地中にあ水汚染問題での発生源は、窒素肥料の過重施る原液溜まりの位置をピンポイントで推定す

肥と畜産排水の安易な自然還元によるところることは容易なことではなく、掘削を失敗すが大きい。特に問題となるのは、茶、果樹、れば原液を下方の帯水層に移動させることにニンジンなど窒素肥料を大量に必要とする農もなりかねない。そのため、化学分解や微生作物の畑である。中でも茶は、与えた窒素肥料の分だけ味が良くなると言われ使用量は膨

図2

有機塩素系溶剤による地下水汚染のメカニズム（地下水・土壌汚染の基礎から応用 (2006) より引用）

大である。作物への施肥は食物生産上不可欠であり、単純な削減は行えない。しかも、施肥した肥料は全てが植物に吸収されるわけではない。多くの肥料成分は利用されることなく、水分と共に直接根の作用する根圏を通過して地下水を汚染していくのである。化学物質の漏出事故であれば、「しっかり管理しろ！」という対策も可能であろうが、施肥の場合にはどのように頑張っても地中への溶脱窒素による汚染が発生し、工場や廃水タンクのような点源からではなく、畑地全体から面源負荷として供給されるのである。

30

これらに対しては、作物の商品価値が著しい低下をしない範囲で施肥を減量し、溶脱窒

図3

溶脱量を制限した場合の地下水浄化速度の推定値（平成 18 年度硝酸性窒素総合対策モデル事業報告書（2007）より引用）

素量を減らすことが、地下水汚染の進行を止める方法である。環境省の硝酸性窒素総合対策モデル事業で報告された、果樹園への施肥量を減量し、溶脱窒素濃度（5.4 mg/L）を半分の2.7 mg/L まで減少させた場合、現状の汚染地下水がどのように移動し、濃度が低下していくのかをシミュレーションした将来予測を図3に示す 7）。10年程度では明確な変化は見られず、30年程度経過すると下流域も浄化されてきていることが明らかである。
しかし、わずか1 km 程度の流下距離の浄化が完了するには50年が必要という計算結果が得られている。
一方、養豚や養鶏の大規模化に伴い、家畜排泄物の処理も問題となっている。家畜排泄物は、以前は空き地に素掘りの穴を掘って回収し浸透処理するなど、かなり杜撰な管理が行われていたという話も聞くが、現在では微のはむろんであるが、地下水の特徴を良く理生物により発酵させ堆肥化し、肥料や土壌改解し、長期間にわたる回復過程の安全性を見良材として農業用に再生利用するコンポスト守っていかなければならない。

化が勧められている。しかし、堆肥としての需要がなければリサイクルにはつながらない。多くの農家が使用している化成肥料から堆肥への転換が進まなければ、畜産排泄物対策も頓挫してしまうのである。

5．おわりにこれまで概説してきたように飲用水源として地下水は、非常に重要なものであるが、いっ

参考文献
1） 藤永太一郎，宗林由樹，一色健司：海と湖の化学、京都大学学術出版会，2000.
2） 安藤正典：インド・バングラディシュにおける地下水ヒ素
汚 染 と 健 康 影 響， 公 衆 衛 生 研 究，49（3），266-274，
2000．
3） C. W. Fetter：Contaminated Hydrology, Prentice-Hall
Inc., New Jersey, 1999.
4） www.epa.gov/region1/students/pdfs/gwc1.pdf5） 日本地下水学会編：地下水・土壌汚染の基礎から応用，理工図書，2006.
6） 平田健正ら：土壌・地下水汚染の浄化および修復技術，
NTS，2008.
7） 八千代エンジニアリング株式会社：平成18年度硝酸性窒素総合対策モデル事業（長野県豊丘村における硝酸性窒素対策検討調査）報告書，2006．

たん汚染されると地下という見えない空間での汚染が長期間継続するという特徴がある。
飲用水の安全確保のためには、汚染を早期発見し充分な浄化対策を採ることが重要である
が、残念ながら汚染原因の究明も対策も河川や湖沼と比較して遅れている。
私たちは地下水への汚染物質の放出を防ぐ

いなば

かずほ

東 京都出身。1980年東 京 理科大 学 理学 部 応用化 学 科 卒 業。
1985年同大学院 理学 研究科博士課程化学専攻修了（理学博士）。同年4月に環境庁国立公害研究所（現 国立研究開発法人国立環境研究所）入所。水土壌圏での化学物質の挙動解析法の開発に携わる。2014年4月より現職。

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