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１１．地下水汚染
環境の科学03
「水資源開発と環境問題」
福島大学 共生システム理工学類
環境システムマネジメント専攻
柴崎 直明
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地下水汚染シミュレーション結果の例
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地下水の水質の特徴
ゆっくりと流れる地下水
日本では、一般的に地下水はおいしい
一般に、自然状態では１日数ｍ程度の
スピード
地下水の水温は10～15℃で安定
福島盆地では、
良好な水質、適度な成分
水頭差が90ｍ、流動距離が11.2km、
平均的な透水係数が0.6m/day、有効
間隙率が0.10であるので、
濁りがない、きれい
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真の通過時間＝約636年
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単純な地下水盆の地下水流動
地下水盆の基本概念
地形面
下流側
〔J. Toth(1963)による〕
上流側
A層
B層
水位等高線
地下水流動方向
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局所的流動系域
広域的流動系域
中間的流動系域
地下水流動方向
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1
なぜ、地下水はおいしいのか？
断面二次元モデルによる再現
地下にしみ込んだ水は、地層中の複雑
な間隙の中を、ゆっくりと移動
その過程で、土壌や微生物等の働き
で不純物がろ過・浄化される
+
適度なミネラル分や炭酸ガス
が溶け込む
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新潟県三条市の緩速濾過
この原理を応用した技術
「緩速ろ過」
古くから水道の浄化方法として世界
各地で利用されてきた
薬品を大量に使う「急速ろ過」
技術に比べて、おいしく安全
な水をつくることができる
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三条市大崎浄水場
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地下水汚染とは…
自然・人工の汚染物質で、地下水が
汚染されること
英語では、
Groundwater Contamination
あるいは
Groundwater Pollutionという
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地下水中の物質移動の基礎
移流（Advection）
地下水中の溶存物質の移動は、
流動する地下水の流れに沿って物質が移
動すること (= Convective Transport)
拡散、移流、分散、吸着など、
いくつものプロセスが複合した現象。
y
地下水とともに流れる溶存物質の移動
t = t2
移流・分散方程式であらわされる
t = t1
x
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分散（Dispersion）
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移流分散（Advection-Dispersion）
間隙の不規則な形状や地下水流速の変化等
により、溶存物質の濃度が拡がること
移流と分散が組み合わさったもの
縦方向分散
y
y
横方向分散
t = t2
t = t1
t = t2
t = t1
x
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地下水中における
汚染物質の拡がり
（藤縄(1990) 「汚染される地下水」共立出版より）
x
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流動地下水中のトレーサの分散
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（藤縄(1990) 「汚染される地下水」共立出版より）
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ミクロスケールでの
力学的分散機構
マクロスケールでの力学的分散機構
（Fried(1975)を改編、 「地下水資源・
環境論」共立出版より）
（Freeze・Cherry(1979)による、 「地下水資源・環境論」共立出版より）
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帯水層中における非混合流体の移動
帯水層中における非混合流体の移動
石油の場合
有機溶剤の
場合
（「地下水資源・環境論」共立出版より）
（「地下水資源・環境論」共立出版より）
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地層汚染と地下水汚染
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バングラデシュにおける
地下水ヒ素汚染問題
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Location of
Bangladesh
Lati. (deg-N)
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Dhaka
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Calcutta
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（楡井原図、「地下水資源・環境論」共立出版より）
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Long. (deg-E)
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アジアの地下水砒素汚染
バングラデシュの
ヒ素による
地下水汚染状況
飲料用に使われていた池
（アジア砒素ネットワーク, 2005）
汚染された井戸水を使う村人
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人力で容易に掘削できる井戸
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ヒ素中毒患者【Arsenicosis Patients】
(Arsenical Melanosis)
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ヒ素中毒患者
(Arsenical Melanosis)
ヒ素中毒患者の手
(Arsenical Keratosis)
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ヒ素中毒患者の足裏
(Arsenical Keratosis)
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ヒ素（Arsenic）の有害性
無機ヒ素が危険
As3+, As5+
バングラデシュの飲料水基準:
0.05 mg/L
WHO 飲料水ガイドライン値:
0.01 mg/L
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ヒ素のフィールド・テスト・キット
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地下水位観測記録
（Samta, Bangladesh）
0
GWL (m below BM)
-2
-4
-6
-8
Influence of GW
Pumping
-10
-12
1999
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2000
2001
Year
2002
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かんがい用の浅井戸
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断面二次元モデルによるシミュレーション結果
汚染源を除去した場合の計算結果
After 1 year 2 years 5 years 10 years 20 years 30 years 40 years 50 years
After
After
After
After
After
After
10
15
20
180
3511years
years
day
year
days
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7
それでは、また来週!!
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