Temporal variations in metal enrichment in suspended particulate matter during rainfall events in a rural stream

山地小河川での降雨時流出における大気降下物由来並びに岩石由来重金属の交替現象

松永 武; 都築 克紀  ; 柳瀬 信之; Kritsananuwat, R.*; 上野 隆 ; 半澤 有希子  ; 長縄 弘親  

Matsunaga, Takeshi; Tsuzuki, Katsunori; Yanase, Nobuyuki; Kritsananuwat, R.*; Ueno, Takashi; Hanzawa, Yukiko; Naganawa, Hirochika

久慈川水系の山地小河川における重金属の降雨時流出を研究した。河川水中懸濁粒子に関して地殻組成で規格化した重金属元素の富加(enrichment)の傾向は、同水系の末端で採取した大気降下物と類似していた。特に、Ni, Cu, Pb, Sb, and Cdについて高い富加(enrichment)が見いだされた。降雨時の短時間間隔観測の結果、その富加(enrichment)の程度が、流量の増大とともに小さくなることがわかった。河川水中懸濁粒子の特性を考慮すると、この富加(enrichment)の変動は、大気降下物の影響をより強く受けている表層土壌粒子から、この影響の弱い岩石由来の風化物粒子への交替により起きていることが示唆される。以上から、河川流出に関する大気降下物由来並びに岩石由来重金属の相対的重要度を評価するには、河川水中懸濁粒子を構成する材料の時間的な交替と、溶存態の関与を考慮する必要がある。

We studied a discharge of heavy metals/metalloids in rainfall events to a rural stream in Kuji River basin of central Japan. In terms of elemental enrichment with respect to the crustal composition, we found similarity between atmospheric deposits and suspended particulate matter (SPM) at a rural stream. Both exhibited distinctive enrichment in several metals (Ni, Cu, Pb, Sb, and Cd). Elemental analysis of SPM in the stream in rainfall events at short intervals revealed that the metal enrichment factors in SPM were progressively decreased with an increase of flow rate. Judging from features of SPM, this phenomenon was probably caused by alternative change of SPM matrices from upper soil constituents to more lithologic material with increasing stream flow rate. In quantification of respective contributions of metals of different origins to fluvial discharge, change of SPM matrices during a rainfall event and involvement of dissolved fraction need to be taken into consideration.