| 研究論文 |
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| Behavior of Precipitaion pH in Komaki， Aichi by Simple Methods |
| 吉田 秀敏 （注１）・ | 玉置 元則 （注２） |
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| Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｐｐａｒａｎｔｕｓ，ｅａｃｈ ５ｍｌ ｐｅｒ ｅｖｅｒｙ １o ｐｒｅｃｉｐｉｔａｉｏｎ ｉｎ Ｋｏｍａｋｉ ａｒｅａ，Ａｉｃｈｉ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ ｆｒｏｍ Ｊａｎｕａｒｙ，１９９３ ｔｏ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９９７． Ａｎｄ ｐＨ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｉｏｎ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｓｉｍｐｌｅ ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ．Ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ４．２〜４．８，ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ Ｈ+ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ １６〜８０o・ｍ−１・ｙｅａｒ−１．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｕｔｌｉｎｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｏｍｅ ａｒｅａｓ ｃｏｕｌｄ
ｂｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｓｉｍｐｌｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｐＨ |
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| 日本の中央部の中核都市である愛知県小牧市で、１９９３年１月から５年間、簡易的な雨水採取装置を用いて降水のみの採取法で１oごとに８oまで降水資料を分割採取した。４３２回の降水について、２２６７試料を採取し、簡易的な装置でｐHと導電率を測定した。ｐHの年平均値は４．２〜４．８であったが、月別の変動は３．６〜５．６の範囲にあった。また、１oごとの分割採取試料のｐHは３．４〜７．７の範囲にあった。H+沈着量は１６〜８０ｍｇ／u・年の範囲にあり、夏期に大きい傾向がみられた。簡易的な手法でも労力をかけて長期的に調査すれば、降水の性状の概要を的確に把握できることがわかった。 キーワード： 酸性雨、簡易測定、ｐH |
| 注１： | 吉田薬局（愛知県小牧市） Ｈｉｄｅｔｏｓｈｉ ＹＯＳＨＩＤＡ |
| 注２： | 兵庫県立公害研究所 Motonari TAMAKI |
| ※ この論文は小牧市薬剤師会会員である吉田先生が日本学術会議の広報協力学術団体で ある「環境技術研究協会」の機関誌「環境技術 Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．１２（１９９８）」に掲載された 論文であり、許可を得て掲載しました。 |
| １．はじめに |
| 酸性雨現象は二酸化炭素等による地球温暖化やフロンガス等による成層圏オゾン層破壊と並んで典型的な地球規模の環境問題といわれている１）。しかし、降水の酸性化の原因の半分程度は大陸間規模の大気汚染物質の中距離移流にもとづいているが、残りの部分は測定している地域の汚染を反映するとされている２）。ここに都市部を含めた各地域での酸性雨測定の意義がある。 一方、降水のみの採取（ｗｅｔ ｏｎｌｙ法）は主に感雨器を使用した蓋の自動開閉による自動採取装置を用いて行われているが、労力さえいとわなければ、バケツ等を用いた手動による採取も可能である。そういう意味では酸性雨調査は市民が手軽に参加しうるものであり、絶好の環境教育の手段ともいえる。ここでは愛知県小牧市で簡易的な採取装置と簡易的なｐH測定（ならびに導電率測定）を組み合わせて、５年間にわたり毎日空を眺めながら、雨と雪を採取し、そのデータを蓄積した１つの成果を発表する。この間、４３２回の降水に対して２２６７試料を容量別に分割採取し、それぞれの試料のｐH等を測定した。 |
| ２．測定方法 |
| ２−１ 採取場所 |
| 愛知県小牧市の民家の敷地内で降水試料を採取した（図ー１）。小牧市は愛知県北西部（名古屋市の北部）に位置し、人口約１４万人の古い歴史と豊かな文化を有する中部地方の中核都市である。市近郊には名古屋空港があり、名神・東名と中央の３つの高速道路の結節点となっている。年間の平均気温は１５．１℃、年間降水量は１２００o程度である。 採取地点の民家の宅地 （著者：吉田自宅） の近辺には、東側に県道名古屋犬山線が、北側に国道１５５線があるが、いずれの道路からも約７０ｍ程度離れている。住居を東西に囲うブロック塀の西端に高さ１．７ｍの位置に採取装置を設置した。周辺には採取を妨げるような樹木等は存在しない。 |
| ２−２ 採取期間 １９９３年１月１日から１９９７年１２月３１日までの期間、連続して降水を採取した。なお、この採取は１９９８年１２月現在も続けて行われている。 |
| ２−３ 採取装置と測定装置 |
| 降水の採取は簡易降水採取装置・レインゴーランド（堀場製作所製、口径８０o、図ー２）３）を用い、降水開始とともに、採取装置の覆いをはずして試料を採取した。本装置では降水１oごとに７o目まで約５ｍｌごとに分割採取することができる。８番目の容器には８o目以降の降水がさらに２０o分（約１００ｍｌ）採取される。降水終了後に試料を室内に取り込み、直ちにｐHと導電率を測定した。夜半に降水が終了した場合は早朝に試料を回収した。 また、レインゴーランドと同程度の高さで、口径８０oのポリエチレン製ビーカーは容量３００ｍｌ強でありでありさらに大雨の場合はレインゴーランドでの採取量から、さらに大量の降水の場合は、このビーカーで採取した試料量（メスシリンダーで計量）から降水量を算出した。 ｐHの測定には簡易型ｐH計（堀場製作所製、Twin ｐH B-112型）を、導電率測定には簡易型導電率計（堀場製作所製、Twin Cond B−１７３型）を使用した。各測定に先立って、ｐH計はｐH４とｐH７の標準液を用いて２点校正し、導電率は１１４µS／pの標準液を用いて一点校正した。 |
| ２−４ データの平均値の求め方 |
| レインゴーランド及びビーカーはその口径を正確に計測し、この値を用いて降水量を計算して求めた。１降水、月平均値及び年平均値の算出はいずれも降水量で重み付けした加重平均で算出した２）。 |
| ３．結果と考察 |
| ３−１ 降水データの概要 |
| 表１に５年間の降水データの概要を示す。年降水量は１，０３１〜１，６８８oで１９９３年は多く、９４年は少なく、全国的な傾向とほぼ同じであった４）。年間降水回数は７８〜１０３回で、分割採取試料数は年間３６６〜５６０試料であった。１降水あたりの平均分割試料数は５本程度であった。ｐHの全平均値は４．５で、最低のｐH値は３．４であった。 なお、参考として、表中に周辺の名古屋空港の降水量を示す。この地点は調査地点の南側であるが、西側の一宮の降水量とはかなり大きな差がある。これから考えると、本調査での降水量測定はきわめて精度よく行われていると考えられる。 |
| ３−２ ｐHの年平均値の変動 |
| 図ー３にこの５年間のｐHと導電率の年平均値の変動を年降水量とともに示す。 小牧市での降水は冬期の一時期を除き、ほとんど降雨によるものである。ｐHの平均値は４．２〜４．８間の変動であり、９６年に特徴的に低い値を示したが、ほかの年はｐHの年平均値で０．３の範囲にあり、大きな変動は見られなかった。この値は環境庁調査等と同じ傾向である５）。 降水のみでなく非降水時の沈着物も同時に採取する方法（ｂｕｌｋ法）であるろ過式採取法による名古屋市での長期的な降水ｐHは４．６〜５．１である６）。採取法が異なるが、やや本調査の方が低い値であった。これはｗｅｔ ｏｎｌｙ法に比べて、ｂｕｌｋ法は降下ばいじん等による中和作用を受けるためと考えられる２）。 一方、導電率は９４年からの４年間について測定しているが、１３〜２６µS／pの範囲にあり、ｐHとやや逆相関的な傾向を示していた。 |
| ３−３ ｐHの階級別出現率 |
| 図ー４に１降水ごとに平均値を求めた全４３２降水についてｐHの出現率を示した。ここではｐH０．２ごとのきざみで表示した。もっとも出現率の高い階級はｐH４．２〜４．４であったが、ｐH４．２〜５．０の４つの階級で全体の５０％以上を占めており、２回に一回の降水はこの狭い範囲にｐHが出現した。また、この４つの階級では出現率は１２〜１３％とほぼ一定であった。通常の降水では狭い範囲にピークが現れることが多いのに対し、本調査では高原状に同等の出現率を示した。特にｐH４．２〜４．３の階級の出現率の高いことが、このことに対するより強い印象を与えている。 |
| ３−４ 月別のｐHの変動 |
| 図ー５に５年間の降水についての、各年ごとのｐＨ月平均値の変動を示す。各月の平均値は、主にｐH４．２〜４．９の範囲に出現しており、大きな季節変動は見られない。ただ、一部の例外を除くと、全般的な傾向として１０〜１１月の秋季にｐHが高く、５〜８月の夏季（暖候期）にｐHが低くなっているようにもみえる。１２〜翌３月の冬期はどちらかというとｐHが低いほうに分類される。なお、０５oごとに分割採取した名古屋市での測定データでも、ｐH４以下の低ｐH降水は６〜９月にかけて多く出現している。 ９４年５月にｐHは５．５ときわめて高い値になっている。この月は合計６回の降水があり、そのうち５月１１日は６８oの降水量でｐH５．６、 ５月２６〜２７日は３７oでｐH５．３ 等、降水量の多少に関わらず全体的にｐHは高い値であった。９６年８月にｐHは３．６ときわめて低い値になっているが、これは２７〜２９日にかけて１６８oもの大雨が継続的にあり、このｐHが平均値３．５〜３．６ときわめて低かったことによっている。 ９７年１０月にｐH４．２と例年に比べて低い値となっいるが、この年の１０月は降水量がきわめて少なく、１０月４日に５o足らずの降水があり、そのｐHの平均値が４．０であったことによっている。 |
| ３−５ 水素イオンの沈着量 |
| ｐH値から換算して水素イオン濃度（H+）を求め、これに降水量を掛けてH+沈着量を求めた（表２）。年間沈着量は１６．０〜８０．２r／u・年 とかなり大きな変動があった。この沈着量は環境庁第1次調査での値と同程度のオーダーの値である５）。ｐH値が低く、降水量も比較的多いため、季節的には夏季に沈着量が大きくなる傾向がある。 愛知県下で県民が参加し、簡易測定法で降水を採取した例ではH+沈着量は尾張北部から西三河の内陸部で多いという傾向もみられており７）、このことを考慮すると、本調査での沈着量は愛知県でも大きいほうの値と考えられる。 |
| ３−６ ｐHとイオン性成分総量との関係 |
| 導電率は降水に溶存しているイオン性成分総量を示す便利な指標である。本調査では降水中の各イオン性成分濃度を測定していないため、ｐHと導電率の関係を求めた。図ー６に各年別に各月のｐHと導電率それぞれの平均値の関係を示す。基本的には導電率の値が大きくなれば、ｐHが低くなる傾向がみられる。これはひとつにはｐHが主に５．０より低い側に出現していることにもよっているが２）、概ねイオン性成分量が増加すると、［Ｈ+］が増加する関係を示している。 |
| ３−７ 特徴的な降水の例 |
| 本調査は降雨１oごとに試料を分割採取している。そのため、特徴ある経時的変化も見ることができる。表３に低いｐHを示した降水の例を示す。 最も低いｐH３．４を示したのはｂU、ｂR１５とｂR５１の降水である。93年1月27日のｂUの降水は前回の降水から4日ぶりで、降水量０．５o程度の小雨であった。一方97年2月11日のｂR５１の降水は前回の降水から9日ぶりで、昼間に２．０o程度の小雨であった。この後、夜には雪になりｐH４．０となっている。 94年8月25日のｂP５１の降水は夕立で周辺の一宮市では４０oも降っている。ｂP５５、１７７、４０６はいずれも１o未満の小雨で、分割試料も1試料のみであった。 96年8月後半の降雨はすべて低いｐHの降水であった。この月の中旬には降水量７．０o、ｐH６．１の降水があったが、その半月後のｂR１５の降水は前述のようにきわめてｐHが低く、その傾向はｂR１５〜３１８まで数日間続いている。 この8月末は、秋雨前線が本州中部から西日本に停滞した。前線通過に伴う上昇気流により、下層大気中の汚染物質が効率よく雲の中に運び込まれ、その結果、降水の強い酸性化がもたらされたと考えられる８）。このことから、小牧市での降水のｐHの変動は長距離輸送された汚染物質によるよりは、近傍の道路や工場等から排出された汚染物質に支配されているようにみえる。 |
| ４．ま と め |
| 愛知県小牧市で、1993年1月から5年間、簡易的な雨水採取装置を用いて降水のみ（ｗｅｔ ｏｎｌｙ）の採取法で１oごとに８oまで降水試料を分割採取した。この間、432回の降水について、２，２６７試料を採取し、簡易的な装置でｐHと導電率を測定した。また、採取試料量から各降水について降水量も求めた。ｐHの年平均値は４．２〜４．８であったが、月別の変動は３．６〜５．６の範囲にあった。また、１oごとの分割採取試料のｐHは３．４〜７．７の範囲にあった。１雨ごとのｐHは４．２〜５．０の範囲に５０％以上が出現した。 H+沈着量は１６〜８０r／u・年 の範囲にあり、夏季に大きい傾向が見られた。低いｐH値は化学的には降水中のイオン成分量が多い（導電率が高い）場合に出現する傾向があり、気象的には小雨時によく出現する傾向があった。 本調査は簡易的な装置を使用して行ったが、このような手法でも労力をかけて長期的に調査すれば、降水の性状の概要を的確に把握できることがわかった。 |
＜謝辞＞
| 周辺の降水量データ収集に際し、名古屋市環境科学研究所：酒井哲男氏にご協力いただきました。 謝意を表します。 |
| １） | 環境庁地球環境部編 ： 地球環境キーワード事典、P５６、中央法規出版（１９９３）。 |
| ２） | 酸性雨調査研究会 ： 酸性雨調査法、ぎょうせい（１９９３）。 |
| ３） | 永井 博 ： 酸性雨分取器の開発、環境技術、２３（１）、６６１〜６６５（１９９４）。 |
| ４） | 国立天文台編 ： 理科年表、平成10年、１９９８、丸善（１９９７）。 |
| ５） | 環境庁・酸性雨対策検討会 ： 第３次酸性雨対策調査中間取りまとめ（１９９７）。 |
| ６） | 酒井哲男、北瀬 勝、大場和生、山神真紀子、大野隆史 ： 低ｐH降水と気象、大気汚染物質の動態について、名古屋市環境科学研究所報、Nｏ．２６、６９〜７４（１９９６）。 |
| ７） | 大塚治子、吉田恭司、早川清子 ： 県民参加型酸性雨調査における降水のｐHと導電率の分布、愛知県環境調査センター所報、Nｏ．２４、 ９７〜１０６（１９９６）。 |
| ８） | 平木隆年、玉置元則、堀口光章、光田 寧 ： 雨水の酸性度を決定する要素について、京都大学防災研究所年報、Nｏ．３２、B-1、３１１〜３１９（１９８９）。 |