有害性金属元素の降雨時河川流出機構

A Study on scheme of stream discharge of hazardous metals in rainfall events

松永 武; 柳瀬 信之; 半澤 有希子  ; 都築 克紀  ; 長縄 弘親  

Matsunaga, Takeshi; Yanase, Nobuyuki; Hanzawa, Yukiko; Tsuzuki, Katsunori; Naganawa, Hirochika

大気と陸面とを含む物質循環モデルの研究の一環として、森林集水域における土壌から河川への元素流出を研究した。有害性金属元素であるSb, Cu, Cr並びに希土類元素の河川流出は降水により促進されることを見いだした。その降雨時河川流出は、(1)流量と同期した、可動性の高い成分による早い流出と、(2)流量ピークと同期しない、より緩やかな増加と減少を示す流出の2つの流出形式から構成されることがわかった。雨水と河川水の水素並びに酸素同位体比を指標とした手法と溶存有機物を指標とした手法によるハイドログラフ分析の結果、後者の流出形式は土壌の表層からの有機物に随伴した流出であることが示唆された。後者の形式は希土類元素に効果的に作用することが見いだされた。以上の知見は、大気から森林集水域に沈着する人為由来金属元素の流出モデルの構築に有用と考えられる。

Stream discharge of metallic elements from the ground was investigated in a forested catchment in the Oda River watershed in the central Japan. The investigation revealed that several hazardous metals such as Cu, Sb and Cr in dissolved form and also rare earth elements are peculiar elements whose stream discharges are always accelerated in a rainfall event. Further, two different schemes of elemental transport in this peculiar discharge were suggested. They were (1) a coincidently occurring discharge with an initial increase in a flow rate of a stream, and (2) a discharge with slower increase and prolonged decrease, which are poorly corresponding to the change in the stream flow rate. An analysis of hydrological discharge, using chemical signatures of natural organic materials (NOM) and isotopic signatures of deuterium and oxygen of water suggested that the latter discharge is associated with that of NOM of the soil layer. The latter discharge was also effective for rare earth elements.