報告書番号

N08016

タイトル（和文）

溶存有機物および微量元素を用いた広域地下水流動指標の検討

タイトル（英文）

Evaluation of dissolved organic matter and trace elements in groundwater as new indexes for hydrologic groundwater flow

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

わが国では近年、新第三紀以降に形成された堆積盆地の深部地下水利用が増加しているため、地下水保全や環境影響評価の観点から、また将来的なCO2帯水層貯留の長期安定性評価の観点からも、堆積盆地の地下水流動を明らかにする必要がある。しかし堆積盆地の地下水は流速が遅く、また複雑な流動系であるため、評価は難しい。本研究では、一般的な指標である主要成分や環境同位体に加え、溶存有機物および微量元素に着目し、これらの地下水流動の新しい指標としての適用性について調査した。我が国の代表的な堆積盆地である十勝平野の地下水を対象に、3次元励起蛍光（3D-EEM）分光法等の溶存有機物の分光分析、腐植物質の分離および微量元素分析を行った結果、3D-EEMスペクトルのピークにより3グループに分類できた。一部の地下水質は地層から成分が溶出して形成されたと推測されたが、地下水の混合と考えられるようなグループや二つのグループの性質を示す井戸も存在したことから、有機物や微量元素は地下水流動の指標となりうることが示された。さらに、これらの指標を加えると従来よりも詳細な地下水分類ができうる可能性があることも示された。

概要 （英文）

Recent and increasing utilization of deep groundwater in sedimentary basins formed in or after Neogene requires better understanding of the nature of hydrologic groundwater flows. This becomes important not only in terms of conservation of groundwater and evaluation of environmental effects, but also of evaluation of stability for future aquifer storage of CO2. However, migrations of groundwater in sedimentary basins are considered to be slow and complicated, which makes them difficult to be resolved only from analyses of major chemical compositions and environmental isotopes. In this study, we evaluate dissolved organic matter and trace elements as possible new and complementary indexes for this purpose. We collect groundwater samples in Tokachi sedimentary basin as a representative case of Japan, which are analyzed in terms of dissolved organic matter and trace elements. Based on peaks in three-dimensional excitation-emission matrix (3D-EEM) fluorescence spectra, we classify these samples into three groups. Two of these groups show chemical characteristics, which reflect local geological formations, indicating that chemistry of groundwater is formed as a result of interaction between groundwater and surrounding rocks. However, the chemical characteristics of the rest of the groups are difficult to explain without assuming the groundwater mixing. In addition, some samples exhibit characteristics of two groups, which are most plausibly explained by the mixing of groundwater from two groups. These collectively indicate that organic matter and trace elements can be used as indexes of groundwater flows for the future high-resolution analyses to understand the origins and behaviors of deep groundwater flows.

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