バンコク周辺地域における

地下水塩水化と重金属汚染に関する研究

平成 27 年 2 月 24 日

京都大学工学部地球工学科土木工学コース

新治 義久

i

要旨

タ イ の 首 都 バ ン コ ク 及 び そ の 周 辺 地 域 で は ， 近 年 の 急 速 な 都 市 部 拡 大 に 伴 う 地

下 水 の 過 剰 揚 水 の 結 果 ， 地 盤 沈 下 や 地 下 水 塩 水 化 等 の 地 下 水 問 題 が 顕 在 化 し て い

る ． ま た ， 同 地 域 は ， 首 都 圏 で 地 下 水 位 の 回 復 が 報 告 さ れ て お り ， こ の 傾 向 は 今

後 郊 外 に 広 が る こ と が 予 測 さ れ る ．

既 往 の 研 究 に お い て ， 過 剰 揚 水 の 結 果 ， 同 地 域 の 沿 岸 部 で 海 水 の 進 入 に よ る 地

下 水 塩 水 化 問 題 が 生 じ ， 比 較 的 浅 い 帯 水 層 で あ る P D 層 で は ， 広 い 範 囲 の 塩 水 化

が 確 認 さ れ て い る ． ま た ， 東 南 ア ジ ア 諸 国 に お い て ， 例 え ば ， バ ン グ ラ デ シ ュ で

深 刻 な 被 害 を も た ら し た ヒ 素 汚 染 は ， 過 剰 揚 水 等 の 人 為 的 な 要 因 が 影 響 し て い る

こ と が 示 唆 さ れ て い る ． タ イ に お い て も 今 後 地 下 水 汚 染 問 題 が さ ら に 深 刻 な 状 態

に な る 前 に ， 地 下 水 汚 染 の 正 確 な 現 状 分 析 ， そ し て 地 下 水 資 源 管 理 を 適 切 に 実 施

で き る シ ス テ ム を 構 築 す る こ と が 喫 緊 の 課 題 と な っ て い る ． 本 研 究 に よ っ て ， 万

が 一 汚 染 が 広 が っ た 際 に も ， 適 切 な 判 断 の 下 ， 迅 速 な 対 応 策 を 実 施 す る た め の シ

ス テ ム が 構 築 さ れ る こ と が 期 待 さ れ る ．

本 研 究 で は ， 地 下 水 塩 水 化 と 自 然 に 存 在 す る ヒ 素 の 溶 出 に つ い て ， 過 剰 揚 水 の

影 響 の 観 点 か ら ， 現 状 の 水 質 分 析 を 主 と し て 検 討 す る ． 対 象 地 域 に お け る デ ー タ

分 析 を よ り 正 確 に 行 う た め ， 地 理 情 報 シ ス テ ム で あ る A r c G I S を 導 入 し た ． 水 質

分 析 は ， 主 要 溶 存 イ オ ン で あ る ナ ト リ ウ ム （ N a ⁺）， カ リ ウ ム （ K ⁺）， カ ル シ ウ ム

（ C a ² ⁺）， マ グ ネ シ ウ ム （ M g ² ⁺）， 塩 素 （ C l ⁻）， 重 炭 酸 （ H C O 3⁻）， 硫 酸 （ S O 42⁻）

の 溶 存 量 の 存 在 量 や ， 存 在 比 を 表 す ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム ， ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ

ム を 用 い た 地 下 水 水 質 調 査 を 行 う ． そ の 後 ， 多 変 量 解 析 ， そ し て 地 域 ご と の 地 下

水 汚 染 状 況 を 把 握 す る た め ， 面 的 な デ ー タ を 作 成 す る 手 法 と し て ， 地 盤 統 計 手 法

の 一 つ で あ る ク リ ギ ン グ 処 理 を 行 い ， 地 下 水 の 塩 水 化 と ヒ 素 汚 染 の 現 状 分 析 と ，

既 往 の 文 献 を 参 考 に し な が ら 砒 素 溶 出 メ カ ニ ズ ム に つ い て 検 討 す る ．

得 ら れ た 知 見 と し て ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 の 沿 岸 部 で ， 民 間 井 戸 の 過 剰 揚 水 が 行

わ れ た 結 果 ， 海 水 進 入 に よ る 地 下 水 の 塩 水 化 が 拡 大 ， 深 刻 化 し て い る こ と が 分 か

っ た ． さ ら に ， ヒ 素 汚 染 に つ い て の 現 状 分 析 と ， 過 剰 揚 水 の 観 点 か ら ヒ 素 汚 染 の

メ カ ニ ズ ム を 推 定 し た ． ま た ， 今 後 地 下 水 位 が 回 復 す る こ と で ， 地 下 水 汚 染 が さ

ら に 拡 大 す る 可 能 性 に つ い て も 言 及 し た ．

ii

目次

第 1 章 序論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 研 究 の 背 景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1 バ ン コ ク 周 辺 地 域 の 地 質 条 件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.2 地 下 水 揚 水 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.3 地 下 水 汚 染 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 既 往 の 研 究 と の 関 連 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 ArcGIS の 概 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 研 究 の 目 的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.5 本 論 文 の 構 成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

第 2 章 バンコク周辺地域における地下水汚染調査 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム に よ る 水 質 の 分 類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2 ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム に よ る 各 地 点 の 水 質 分 析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0

第 3 章 多変量解析を用いた地下水汚染の評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1 地 下 水 重 金 属 汚 染 の 評 価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3

3.1.1 相 関 分 析 の 概 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3

3.1.2 相 関 分 析 結 果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4

3.2 地 下 水 塩 水 化 と ヒ 素 汚 染 の 定 量 化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5

3.2.1 主 成 分 分 析 の 概 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5

3.2.2 主 成 分 分 析 結 果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8

第 4 章 クリギング手法による水質汚染メカニズムの推定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.1 ク リ ギ ン グ の 概 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

4.1.1 地 盤 統 計 手 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

4.1.2 ク リ ギ ン グ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0

4.1.3 地 下 水 問 題 へ の 適 応 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

4.2 ク リ ギ ン グ 結 果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

4.2.1 地 下 水 塩 水 化 地 域 の 推 定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

4.2.2 地 下 水 ヒ 素 汚 染 地 域 の 推 定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

4.3 水 質 汚 染 メ カ ニ ズ ム の 推 定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

iii

4.3.1 地 下 水 塩 水 化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

4.3.2 地 下 水 ヒ 素 汚 染 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5

第 5 章 結論と今後の課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.1 結 論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7

5.2 今 後 の 課 題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8

参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

謝辞 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .………………………………….. . . 32

1

第 1章 序論

1.1 研究の背景

タ イ ・ バ ン コ ク は チ ャ オ プ ラ ヤ 川 の 河 口 部 に 位 置 し て お り ， そ の 急 激 な 都 市 化

に 伴 っ て ， 地 下 水 塩 水 化 や 地 盤 沈 下 と い っ た 地 下 水 問 題 が 顕 在 化 し て い る 1 )．

タ イ で は 地 下 水 問 題 に 対 す る 体 系 化 さ れ た 法 律 が 存 在 し て い る が ， 他 の 東 南 ア

ジ ア 諸 国 で は 必 ず し も そ う で は な く ， 自 治 体 が 国 に 先 ん じ て 規 制 措 置 を 取 っ て い

る 傾 向 に あ る ． 水 資 源 の 利 用 形 態 は 各 国 ・ 地 域 で 異 な り ， 地 下 水 の 管 理 も 同 様 に

地 域 特 性 を 踏 ま え て 行 う 必 要 が あ る ． 以 上 を 踏 ま え て ， 地 下 水 問 題 に 対 す る 各 地

域 の ケ ー ス ス タ デ ィ か ら 得 ら れ た 知 見 を 各 地 域 で 共 有 す る こ と が 重 要 で あ る ．

本 研 究 で は ， 水 質 分 析 を 行 う 中 で ， 過 剰 揚 水 の 影 響 が 示 唆 さ れ た 地 下 水 塩 水 化

と ヒ 素 汚 染 に つ い て 検 討 す る ． 地 下 水 塩 水 化 は バ ン コ ク の よ う に 沿 岸 地 域 に 位 置

し て い る 都 市 で 生 じ て お り ， 地 下 水 ヒ 素 汚 染 も 東 南 ア ジ ア 諸 国 で 深 刻 な 被 害 を も

た ら し て い る ．

な お ， 本 研 究 の 対 象 地 域 は ， 図 1.1 に 示 す と お り ， バ ン コ ク ， ノ ン タ ブ リ ー ，

パ ト ム ー タ ー ニ ，サ ム ッ ト プ ラ カ ン ， サ ム ッ ト サ コ ン ，ア ユ タ ヤ ，ナ コ ー ン パ ト

ム を 含 む 7 地 域 で あ る ． 本 研 究 で は ， こ の 7 地 域 を バ ン コ ク 周 辺 地 域 と 呼 ぶ ．

1.1.1 バ ン コ ク 周 辺 地 域 の 地 質 条 件

東 南 ア ジ ア 諸 国 の 都 市 は ， 一 般 的 に 大 河 の 河 口 部 に 位 置 し て お り ， 河 川 の 堆 積

物 に よ る 粘 性 土 と 帯 水 砂 層 か ら 構 成 さ れ て い る ．

タ イ・バ ン コ ク は ，海 抜 0～ 3 ｍ の 非 常 に 低 地 の 中 央 平 野 南 部 に 位 置 し て お り ，

そ の 地 表 面 下 約 3 0 ｍ ま で は ，バ ン コ ク 粘 土 と 呼 ば れ る 青 灰 色 の 海 成 粘 土 が 広 く

分 布 し て い る ． ま た ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 の 地 層 は ， 粘 土 細 粒 分 を わ ず か に 有 す る

砂 礫 で 構 成 さ れ て お り ， P i a n c h a r o e n 2 ） に よ る と ，図 1.2 に 示 す と お り ，粘 土 層 お

よ び 粘 土 砂 層 に よ っ て 隔 た れ た 8 つ の 被 圧 帯 水 層 に 区 分 さ れ る ．

第 1 層 （ B a n g k o k 帯 水 層 ， 以 下 B K 層 ） の 水 は 元 来 塩 分 濃 度 が 高 く ， 近 年 で は

生 活 排 水 等 に よ る 汚 染 が 顕 在 化 し て い る た め ， 給 水 に は 不 適 と さ れ て い る ． 現 在

主 と し て 利 用 さ れ て い る 帯 水 層 は ，第 2 層（ P H r a P r a d a e n g 帯 水 層 ，以 下 P D 層 ），

2

第 3 層 （ N a k h o n L u a n g 帯 水 層 ， 以 下 N L 層 ）， 第 4 層 （ N o n t h a b u r i 帯 水 層 ， 以 下

N B 層 ）で あ る ．第 5 層（ S a m K h o k 帯 水 層 ，以 下 S K 層 ），第 6 層（ P H a y a T h a i 帯

水 層 ，以 下 P T 層 ）は ，バ ン コ ク 北 西 部 の パ ト ム ー タ ー ニ で 多 く 利 用 さ れ て い る ．

第 7 層 （ T h o m B u r i 帯 水 層 ， 以 下 T B 層 ）， 第 8 層 （ P a k N a m 帯 水 層 ， 以 下 P N 層 ）

は 深 度 が 深 い た め 家 庭 用 井 戸 と し て で は な く ， 上 部 に 他 の 帯 水 層 が 存 在 し て い な

い バ ン コ ク 南 部 ・ 南 西 部 で 工 業 用 水 と し て 利 用 さ れ て い る 3 )．

こ れ ら 8 つ の 帯 水 層 の 内 ， 地 下 水 の 取 水 対 象 と な る の は 鮮 新 世 ， 更 新 世 ， 沖 積

世 の 堆 積 物 で 構 成 さ れ た 地 層 で あ る 4 )．図 1.3 に 示 す と お り ，地 下 水 揚 水 量 の 9 0％

を 占 め て い る P D， N L， N B の 3 つ の 帯 水 層 が 有 力 で あ る ．

1.1.2 地 下 水 揚 水

近 年 の 東 南 ア ジ ア 諸 国 の 急 速 な 経 済 成 長 に 伴 っ て ， 水 道 施 設 の 敷 設 に 比 べ て 地

下 水 揚 水 に か か る コ ス ト の 方 が 低 い た め に ， 都 市 部 に お い て 地 下 水 利 用 量 が 急 速

に 増 加 し ， 地 下 水 の 過 剰 な 汲 み 上 げ が 問 題 と な っ て い る ．

バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お け る 1 9 5 5 年 か ら 2 0 0 0 年 に か け て の 地 下 水 揚 水 量 の 推 移

を 図 1.4 に 示 す ． バ ン コ ク で 公 共 上 水 道 供 給 の た め の 大 規 模 地 下 水 利 用 が 始 ま っ

た の は 1 9 5 4 年 で あ り ，当 時 の 揚 水 量 は 約 8 0 0 0 m 3 /日 で ，そ の 後 ，地 下 水 揚 水 量 は

1 9 8 2 年 ま で に 4 0 0 , 0 0 0 m ³ /日 を 超 え る ま で に 増 加 し た ．そ れ を 受 け て ，タ イ で は 地

下 水 法 が 1 9 7 8 年 に 制 定 さ れ ， 地 下 水 揚 水 規 制 ， 井 戸 掘 削 や 利 用 者 の 申 し 出 制 度 ，

地 下 水 料 金 の 徴 収 が 課 せ ら れ た ． 中 で も 地 下 水 料 金 の 徴 収 は 一 定 の 揚 水 抑 制 効 果

が 表 れ て い る ．図 1.5 に 示 す と お り ， 1 9 8 3 年 に 実 施 さ れ た「 バ ン コ ク 首 都 圏 に お

け る 地 下 水 ・ 地 盤 沈 下 危 機 緩 和 プ ロ グ ラ ム 」 に よ っ て ， 地 下 水 料 金 の 段 階 的 な 課

金 が 行 わ れ た ． そ の 後 ， 地 下 水 料 金 が M W A (タ イ 首 都 圏 水 供 給 会 社 )の 水 道 料 金

1 0 バ ー ツ /ｍ ³よ り も 高 く な り ，地 下 水 揚 水 量 が 減 少 傾 向 を 示 し て い る 5 )．し か し ，

公 共 井 戸 に よ る 揚 水 量 は 減 少 に 転 じ た も の の ， 民 間 井 戸 に よ る 揚 水 量 は 増 加 し 続

け ，総 揚 水 量 は ほ ぼ 横 ば い 状 態 が 続 い た ．そ の 後 ， 1 9 9 3 年 以 降 の 急 速 な 経 済 成 長

期 に お い て ， 上 水 道 設 備 が 不 十 分 で あ る バ ン コ ク 郊 外 で ， 多 く の 住 宅 ・ 工 業 団 地

の 開 発 が 行 わ れ た た め に ， バ ン コ ク 郊 外 に お い て も 地 下 水 揚 水 量 は 急 激 に 増 加 し

た ． 2 0 0 0 年 以 降 は ，さ ら な る 地 下 水 料 金 の 課 金 に よ っ て ，地 下 水 揚 水 量 が 減 少 に

転 じ て い る ． G i a o 6 )に よ る と ，図 1.6 に 示 す と お り ，バ ン コ ク 首 都 圏 で は ， P D 層

3

の ピ エ ゾ 水 頭 が 1 9 9 7 年 を 境 に 回 復 傾 向 に 転 じ て い る ．過 去 に 揚 水 井 の 分 布 が 首 都

圏 か ら 郊 外 に 拡 大 し ， 図 1.7 に 示 す と お り ， 地 下 水 位 の 低 下 に 伴 う 地 盤 沈 下 問 題

も 首 都 圏 か ら 郊 外 に 拡 大 し た 7 )こ と か ら ， 地 下 水 位 の 回 復 傾 向 も 首 都 圏 か ら 郊 外

に 拡 大 し つ つ あ る こ と が 推 測 さ れ る ．

1.1.3 地 下 水 汚 染

( a ) 地 下 水 塩 水 化

地 下 水 の 過 剰 揚 水 に 伴 う 問 題 の 中 で も ， バ ン コ ク の よ う に 河 口 部 に 位 置 し て い

る 都 市 で は ， 地 下 水 塩 水 化 が 問 題 と な っ て い る ． 地 下 水 塩 水 化 は 一 般 に 沿 岸 部 で

地 盤 が 低 く ， 水 は け の 悪 い 地 質 条 件 で 起 こ り や す い と 言 わ れ て い る ． 地 下 水 塩 水

化 は そ れ 自 体 人 体 に と っ て 有 害 な も の で は な い が ， 灌 漑 用 水 に 影 響 が 出 る と 農 業

に 支 障 を き た し ，工 業 用 水 や 飲 料 水 の 確 保 を 困 難 に す る ．塩 水 化 の 厳 密 な 定 義 は ，

水 の 用 途 に よ っ て 水 質 の 評 価 が 異 な る ． 例 え ば 飲 料 水 と し て 定 め ら れ て い る 基 準

は 2 0 0 mg / l で あ る が ，水 稲 栽 培 で は 1 0 0 0 mg / l 程 度 の 塩 化 物 イ オ ン 濃 度 で も 利 用

で き る ．

地 下 水 塩 水 化 の 主 な 原 因 と し て ， 沿 岸 地 域 の 工 業 化 に 伴 う 過 剰 揚 水 に よ る 海 水

の 進 入 が 示 唆 さ れ て い る ． 海 岸 地 帯 の 被 圧 帯 水 層 に は G h y b e n - H e r z b e rg の 関 係 か

ら 塩 水 楔 が 存 在 す る ． 図 1.8 に 示 す と お り ， 海 水 の 比 重 が 淡 水 に 比 べ て 大 き い た

め ， 海 水 が 地 下 水 の 下 に 潜 り 込 む よ う な 形 で 進 入 す る 8 )．

海 水 進 入 以 外 の 要 因 と し て ， 化 石 塩 水 は 重 要 な 要 因 で あ る ． 化 石 塩 水 は ， 過 去

に 循 環 地 下 水 で あ っ た が ， 現 在 は 自 然 の 涵 養 を 全 く 受 け な く な っ た 状 態 の 水 で あ

る ． 我 が 国 で は 被 圧 塩 水 を 化 石 塩 水 と み な す こ と が 多 い ．

塩 化 物 イ オ ン は 岩 石 に 起 源 を 持 た ず ， 土 壌 に 含 ま れ る ケ イ 酸 イ オ ン や リ ン 酸 イ

オ ン に 比 べ て 吸 着 性 が 低 い た め ， 地 下 水 流 動 や 涵 養 域 ， 人 為 汚 染 の ト レ ー サ ー と

し て 用 い ら れ る 9 )．

地 下 水 の 塩 水 化 は 一 般 に 緩 慢 に 進 行 す る た め ， 地 下 水 利 用 者 が 発 見 し に く い 問

題 で あ る ． ま た ， そ の 自 然 回 復 に 長 い 年 月 を 要 す る た め ， 今 後 地 下 水 揚 水 量 が 減

少 し 続 け て も 緩 や か に 進 行 し て い く も の と 考 え ら れ て お り ， 揚 水 量 の 規 制 ， 地 下

ダ ム と い っ た 対 策 が 必 要 で あ る ．

4

( b ) 地 下 水 ヒ 素 汚 染

地 下 水 重 金 属 汚 染 の 事 例 と し て バ ン グ ラ デ シ ュ の ヒ 素 汚 染 事 例 を 挙 げ る ． ヒ 素

汚 染 は 自 然 に 存 在 す る ヒ 素 が 何 ら か の メ カ ニ ズ ム で 溶 出 す る ケ ー ス が 多 く ， ア ジ

ア 地 域 で 深 刻 な 問 題 に な っ て い る ． ヒ 素 汚 染 の 中 で ， 世 界 最 大 規 模 の も の は バ ン

グ ラ デ シ ュ に お け る ヒ 素 汚 染 で あ る ．1 9 9 3 年 に バ ン グ ラ デ シ ュ 西 部 ナ バ ブ ガ ン ジ

で ヒ 素 汚 染 が 発 見 さ れ て 以 後 ，ネ パ ー ル ，パ キ ス タ ン ，ミ ャ ン マ ー ，カ ン ボ ジ ア ，

ベ ト ナ ム 等 の 近 隣 諸 国 で も 地 下 水 の ヒ 素 汚 染 が 認 め ら れ て い る 1 0 )．

ベ ン ガ ル 低 地 に お け る 地 下 水 調 査 に よ れ ば ， ヒ 素 の 濃 度 は 0 . 0 3 mg / l ～ 0 . 8 4 6

m g / l ， p H は 6 . 5～ 7 . 6 で ， 鉄 や マ ン ガ ン 濃 度 が 高 い 一 方 で ， 硝 酸 イ オ ン や 硫 酸 イ

オ ン 濃 度 が 低 い 傾 向 に あ る こ と が 分 か っ て い る 1 1 ）．

汚 染 範 囲 が 広 く 溶 出 量 も 多 い こ と か ら ， 汚 染 源 は 人 為 的 な 要 因 に よ る も の で は

な く ， 自 然 に 存 在 す る ヒ 素 が 何 ら か の メ カ ニ ズ ム で 地 下 水 に 溶 出 さ れ た と 考 え ら

れ て い る ． バ ン グ ラ デ シ ュ の 地 形 の 大 半 は ， ヒ マ ラ ヤ を 源 流 と す る ガ ン ジ ス 川 ，

ブ ラ マ プ ト ラ 川 に よ る 沖 積 地 で あ る ． ヒ 素 は 硫 化 鉄 ， 酸 水 酸 化 鉄 ， 粘 土 粒 子 等 に

吸 着 さ れ た 形 ， ま た は 泥 炭 層 に 濃 縮 さ れ た 形 で 存 在 し て お り ， 泥 炭 層 に 高 濃 度 の

ヒ 素 が 存 在 し て い る こ と を 除 け ば ， バ ン グ ラ デ シ ュ に は 特 に 高 濃 度 の ヒ 素 が 存 在

し て い る 訳 で は な い ．

板 井 1 2 )に よ る と ， 汚 染 メ カ ニ ズ ム と し て 以 下 の 説 が 提 唱 さ れ て い る ．

（ 1） 黄 鉄 鉱 酸 化 説

こ の 説 の メ カ ニ ズ ム は ， 帯 水 層 中 に 存 在 す る 黄 鉄 鉱 ま た は 硫 砒 鉄 鉱 に 含 ま れ て

い た ヒ 素 が ， 過 剰 揚 水 等 に よ る 地 下 水 面 が 低 下 し た こ と に よ っ て 部 分 的 に 酸 化 分

解 し 溶 出 し た と い う も の で あ る ． こ の 説 は ， ヒ 素 汚 染 が 人 間 活 動 に 起 因 し て い る

と い う 考 え に 基 づ い て お り ， 硫 化 物 が 酸 化 的 環 境 で 分 解 し や す い 点 ， い く つ か の

地 域 で 砒 素 濃 度 の 高 い 硫 化 物 が 見 つ か っ て い る 点 で 調 和 的 で あ る ． そ の 一 方 で ，

バ ン グ ラ デ シ ュ で は 一 般 に 硫 化 物 に 含 ま れ る ヒ 素 が 少 な か っ た 点 ， 硫 化 物 が 酸 化

さ れ た 場 合 相 当 量 溶 出 さ れ る は ず の 硫 酸 イ オ ン の 濃 度 が 一 般 に 1 mg / l 以 下 で あ

っ た 点 等 で 非 調 和 的 で あ る ． 以 上 を 踏 ま え て ， こ の 説 は 主 要 な 汚 染 機 構 と は 考 え

ら れ て い な い が ， 硫 化 物 の 役 割 は 近 年 再 び 注 目 さ れ つ つ あ る ．

5

（ 2） 鉄 酸 水 酸 化 物 還 元 説

こ の 説 の メ カ ニ ズ ム は ， 鉄 酸 水 酸 化 物 が ヒ 素 に 吸 着 さ れ て お り ， そ れ が 微 生 物

に よ る 有 機 物 の 分 解 に よ っ て 還 元 的 環 境 と な り ， 分 解 す る こ と に よ っ て ヒ 素 が 溶

出 す る と い う も の で あ る ． こ の 説 は ， 一 般 に 汚 染 地 下 水 が 還 元 的 で 高 濃 度 の 溶 存

鉄 を 含 む こ と と 調 和 的 で あ る ． 還 元 説 自 体 は 多 く の 科 学 者 の 間 で 広 く 受 け 入 れ ら

れ て い る が ， そ の 内 容 は 様 々 で あ る ．

H a r v e r y ら 1 3 )は ， 帯 水 層 中 の 溶 存 有 機 炭 素 1 4 C 年 代 を 測 定 し ， 現 在 帯 水 層 中 に

存 在 す る 還 元 剤 と な る 有 機 物 が 近 年 に な っ て ， 地 表 か ら 供 給 さ れ た も の で あ る と

示 唆 し た ． そ し て ， 有 機 物 の 供 給 が 近 年 著 し い 灌 漑 用 水 の 過 剰 揚 水 に よ り 地 下 水

涵 養 過 程 が 変 化 し た た め で あ る と し て い る ．

（ 3） 陰 イ オ ン 交 換 説

こ の 説 の メ カ ニ ズ ム は ， 鉱 物 の 固 相 表 面 に 吸 着 し て い る ヒ 素 が ， よ り そ の 鉱 物

に 親 和 性 の 高 い 陰 イ オ ン の 供 給 に よ っ て ， 遊 離 す る と い う も の で あ る ． 親 和 性 の

高 い 陰 イ オ ン と し て 化 学 肥 料 に 含 ま れ る リ ン 酸 イ オ ン が 挙 げ ら れ て い る が ， ベ ン

ガ ル 平 野 の 地 下 水 は ， ヒ 素 と リ ン 酸 イ オ ン の 間 に 相 関 性 が 見 ら れ な か っ た こ と か

ら ， 主 要 な 汚 染 機 構 と は 考 え ら れ て い な い ．

( 2 )に 関 連 し て ，応 用 地 質 研 究 会 ヒ 素 汚 染 研 究 グ ル ー プ ，宮 崎 大 学 地 下 水 ヒ 素 汚

染 研 究 グ ル ー プ 1 4 )は ，「 上 部 泥 質 層 起 源 説 」 を 発 表 し て い る ． 同 研 究 会 は ， 地 下

水 水 頭 の 変 動 に よ っ て 酸 化 還 元 の 環 境 が 繰 り 返 さ れ ヒ 素 が 鉄 か ら 遊 離 し ， 過 剰 揚

水 に よ る 水 圧 の 低 下 が 泥 質 層 に ヒ 素 を 含 む 水 を 運 ん で い る と 示 唆 し て い る ． そ の

後 ， 農 業 が 地 下 水 の 汚 染 を 促 進 し て い る こ と に 着 目 し ， し 尿 や 化 学 肥 料 を 栄 養 と

す る 有 機 物 が 活 性 化 し て 酸 素 を 消 費 し た 結 果 ， 還 元 状 態 に な り 鉄 か ら ヒ 素 が 遊 離

し た と の 見 方 を 強 め て い る ．

島 田 1 5 )に よ る と ，ヒ 素 汚 染 の 重 要 な メ カ ニ ズ ム に ，水 酸 化 鉄 か ら の 脱 着 が あ る ．

酸 化 環 境 下 で ， 帯 水 層 に 有 機 物 や 方 解 石 が 存 在 す る 場 合 ， そ れ ら の 分 解 に 水 素 イ

オ ン が 消 費 さ れ る た め ， 中 性 か ら 弱 塩 基 性 の 水 質 に 変 化 す る ． す る と ， 水 酸 化 鉄

鉱 物 の 表 面 電 荷 (プ ラ ス )が 弱 く な り ， 等 電 位 点 ( p H 7 . 9～ 8 . 2 付 近 )を 経 て ， マ イ ナ

ス に 帯 電 す る ． そ の 結 果 ， 吸 着 さ れ て い た ヒ 素 が 遊 離 す る ．

ま た ， 一 般 に 土 壌 の 重 金 属 汚 染 の 汚 染 源 が 人 為 的 な も の で あ る 場 合 が 大 半 で あ

6

る 一 方 ， 地 下 水 汚 染 の 汚 染 源 は 自 然 に 存 在 す る 重 金 属 で あ る 場 合 が 大 半 で あ る ．

以 上 述 べ た と お り ， 東 南 ア ジ ア 諸 国 に お い て ， 地 下 水 の ヒ 素 汚 染 は 甚 大 な 被 害

を も た ら す 地 下 水 問 題 と な っ て い る ．1 . 1 . 1 で 述 べ た と お り ，バ ン コ ク 周 辺 地 域 の

帯 水 層 は 鮮 新 世 ， 更 新 世 ， 沖 積 世 の 堆 積 物 で 構 成 さ れ て お り ， 沖 積 世 堆 積 物 を 帯

水 層 と す る 地 域 で は ， ヒ 素 を 含 む 硫 化 鉱 物 の 酸 化 作 用 に よ り ヒ 素 の 溶 出 が 確 認 さ

れ て い る 1 6 )． バ ン グ ラ デ シ ュ の ヒ 素 汚 染 も 沖 積 地 で 確 認 さ れ た こ と か ら ， 現 在 広

域 の ヒ 素 汚 染 が 確 認 さ れ て い な い タ イ ・ バ ン コ ク に お い て も ， 自 然 ヒ 素 に よ る 汚

染 の 現 状 把 握 と 万 が 一 に 備 え た 対 策 が 必 要 で あ る ．

1.2 既往の研究との関連

こ れ ま で 述 べ た と お り ， 地 下 水 水 質 に 関 す る 問 題 は ， 対 象 地 域 の 地 域 特 性 に 依

存 す る た め ， 地 下 水 水 質 に 関 す る フ ィ ー ル ド 研 究 が 多 く 行 わ れ て い る ．

O n o d e r a ら 1 7 )は ， バ ン コ ク の 沿 岸 地 域 で ， 地 下 水 ポ テ ン シ ャ ル 分 布 か ら 地 下 水

が 下 向 き に 流 動 し て い る 事 を 示 し た ．ま た ，酸 素 同 位 体 d 1 8 O が 沿 岸 地 域 で 重 い 値

を 示 し た 事 か ら ， 地 下 水 塩 水 化 が 生 じ て い る 事 を 指 摘 し た ． さ ら に 下 層 で よ り 重

い 値 を 示 し た 事 か ら ， 地 下 水 ポ テ ン シ ャ ル の 低 い 下 層 に 海 水 が 選 択 的 に 吸 い 込 ま

れ て い る 事 を 示 唆 し た ．

ま た ，1 . 1 . 3 で 述 べ た と お り ，バ ン グ ラ デ シ ュ の ヒ 素 汚 染 事 例 に 関 し て ，種 々 の

化 学 物 質 と の 相 関 関 係 や ， 有 機 炭 素 の 年 代 測 定 等 か ら ， 水 質 汚 染 メ カ ニ ズ ム の 解

明 が 試 み ら れ て い る ．

1.3 ArcGIS の概要

A r c G I S（ E S R I I n c .） と は ， G I S（ 地 理 情 報 シ ス テ ム ） デ ー タ の 構 築 ・ 利 用 を 目

的 と し た ソ フ ト ウ ェ ア フ ァ ミ リ ー の 総 称 で あ る ．A r c G I S を 用 い て 地 理 デ ー タ ベ ー

ス の 作 成 と 管 理 ， そ し て 空 間 解 析 と そ の 可 視 化 等 が 可 能 で あ る ． A r c G I S を 用 い

た 研 究 事 例 に ，D R A S T I C 手 法 を 用 い た 地 下 水 汚 染 ポ テ ン シ ャ ル の 広 域 的 評 価 が あ

る 1 8 )． こ れ に よ る と ， 地 下 水 面 ま で の 深 さ ， 地 下 水 涵 養 量 ， 土 壌 の 性 質 ， 地 形 ，

不 飽 和 層 の 性 質 の 項 目 等 を 得 点 化 し ，A r c G I S 上 で 広 域 的 に 評 価 す る 事 で ，地 下 水

汚 染 ポ テ ン シ ャ ル の 広 域 評 価 が 可 能 で あ る ．

7

本 研 究 で は ，よ り 精 度 の 高 い 水 質 分 析 を 行 う た め に ， A r c G I S 1 0 . 2 . 2 を 用 い て 文

献 で 調 べ た 水 質 デ ー タ を 分 析 し た ．

1.4 研究の目的

こ れ ま で 述 べ た よ う に ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お い て 過 剰 揚 水 に よ る 地 下 水 の 塩

水 化 問 題 が 顕 在 化 し て い る ． ま た ， 地 下 水 の ヒ 素 汚 染 も 東 南 ア ジ ア 諸 国 で 問 題 と

な っ て お り ， そ の メ カ ニ ズ ム に は 過 剰 揚 水 等 の 人 為 的 外 乱 の 影 響 が 考 え ら れ る ．

ま た ， 重 金 属 に よ る 土 壌 汚 染 の 汚 染 源 が 人 間 活 動 に よ る も の が 多 い 一 方 で ， 地 下

水 汚 染 は そ の 大 半 が 自 然 に 存 在 す る 重 金 属 に よ る も の と さ れ て お り ， バ ン グ ラ デ

シ ュ の ヒ 素 汚 染 事 例 も 自 然 に 存 在 す る ヒ 素 が 何 ら か の メ カ ニ ズ ム で 溶 出 し た 結 果 ，

大 規 模 な 被 害 を も た ら し た と さ れ て い る ．

ま た ，1 . 1 . 2 で 述 べ た と お り ，現 在 バ ン コ ク 首 都 圏 に お い て ，地 下 水 位 の 回 復 傾

向 が 見 ら れ る ． そ の た め ， 万 が 一 ヒ 素 等 の 汚 染 物 質 が 溶 出 し た 場 合 ， 不 飽 和 帯 の

汚 染 が ， 地 下 水 位 の 回 復 に 伴 い ， 飽 和 帯 に 移 行 す る 可 能 性 も 考 え ら れ る ． 地 下 水

位 の 回 復 を 踏 ま え た 検 証 を 行 う た め に は ， 現 状 の 水 質 の 分 析 が 必 要 で あ る ．

以 上 を 踏 ま え て ， 本 研 究 で は 同 地 域 の 地 下 水 塩 水 化 と ヒ 素 汚 染 の 2 つ の 地 下 水

問 題 の 現 状 を 把 握 す る こ と か ら 始 め ， そ の 汚 染 の 原 因 を 過 剰 揚 水 の 影 響 か ら 検 討

す る ． 具 体 的 に は ， ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム ， ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム を 用 い た 主 要

イ オ ン に 関 す る 水 質 分 析 ， 多 変 量 解 析 に よ る 主 要 イ オ ン と 重 金 属 の 関 係 性 の 評 価

と 定 量 化 ， そ し て ク リ ギ ン グ を 用 い た 地 下 水 塩 水 化 地 域 と ヒ 素 汚 染 地 域 の 推 定 を

行 う ． 最 後 に ， 過 剰 揚 水 の 観 点 か ら ， 地 下 水 汚 染 の 原 因 の 推 定 を 行 う ． な お ， デ

ー タ の 構 築 は A r c G I S を 用 い る ．

1.5 本論文の構成

本 論 文 の 構 成 は 全 5 章 か ら な る ． 各 章 の お お ま か な 内 容 は 以 下 の 通 り で あ る ．

第 1 章 で は ， 研 究 の 背 景 ， 既 往 の 研 究 と の 関 連 ， 研 究 の 目 的 に つ い て 述 べ た ．

第 2 章 で は ， バ ン コ ク 周 辺 の 地 下 水 汚 染 の 現 状 を 把 握 す る た め に ， ト リ リ ニ ア

ダ イ ア グ ラ ム と ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム を 用 い て 水 質 分 析 を 行 う ．

第 3 章 で は ， 多 変 量 解 析 を 用 い て 測 定 デ ー タ 間 の 相 関 関 係 を 検 討 し ， 地 下 水 塩

8

水 化 と ヒ 素 汚 染 問 題 の 定 量 的 な 分 析 を 行 う ．

第 4 章 で は ，各 地 域 に お け る 地 下 水 塩 水 化 ,ヒ 素 汚 染 地 域 の 推 定 を ク リ ギ ン グ に

よ り 行 い ， 地 下 水 汚 染 メ カ ニ ズ ム の 推 定 を 行 う ．

第 5 章 で は ， 本 研 究 で 得 ら れ た 知 見 を 結 論 と し て ま と め た 後 に ， 今 後 の 課 題 を

述 べ る ．

9

第 2章 バンコク周辺地域における地下水汚染調査

本 章 で は ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お け る 地 下 水 汚 染 を 調 査 す る た め に ， 主 要 イ オ

ン の 存 在 比 と 各 地 点 の 主 要 イ オ ン 量 を ， 定 量 的 に 検 討 で き る ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ

ラ ム と ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム に よ る 水 質 分 析 を 行 う ．

2.1 トリリニアダイアグラムによる水質の分類

水 に 溶 け て い る 元 素 は 陽 イ オ ン と 陰 イ オ ン と し て 存 在 し て い る ． 主 な イ オ ン は

ナ ト リ ウ ム（ N a ⁺），カ リ ウ ム（ K ⁺），カ ル シ ウ ム（ C a ² ⁺），マ グ ネ シ ウ ム（ M g ² ⁺），

塩 素 （ C l ⁻）， 重 炭 酸 （ H C O₃⁻）， 硫 酸 （ S O₄ 2 ⁻）， 硝 酸 （ N O₃⁻） で あ る ． 水 質 の 特

徴 は こ れ ら の 存 在 量 ， 相 対 的 な 割 合 で 表 す こ と が 出 来 る ． ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ

ム は ， 硝 酸 イ オ ン を 除 く 6 つ の 主 要 イ オ ン の 存 在 比 を 可 視 化 し た も の で ， 個 別 の

試 料 の イ オ ン 量 を 示 す こ と は 出 来 な い が ， 複 数 の 試 料 の イ オ ン の 割 合 を 示 す こ と

が 出 来 る ．ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム の 凡 例 を 図 2.1 に 示 す ．Ⅰ 型 は C a ( H C O₃ )₂型

で ， 典 型 的 な 淡 水 に 見 ら れ る ． Ⅱ 型 は N a H C O₃型 で ， 深 層 の 停 滞 的 な 地 下 水 に 見

ら れ る ． Ⅲ 型 は C a S O₄ま た は C a C l₂型 で ， 一 般 的 な 地 下 水 に 見 ら れ る こ と は 稀 で

あ り ，汚 染 水 や 温 泉 水 に 多 く 見 ら れ る 型 で あ る ．Ⅳ 型 は N a S O₄ま た は N a C l 型 で ，

塩 水 化 さ れ た 地 下 水 に 見 ら れ る ．Ⅴ 型 は ，こ れ ら の 中 間 に 分 布 す る も の で あ る 1 9 ）．

海 岸 地 下 水 の 塩 水 化 に 関 す る 地 球 科 学 的 研 究 か ら ， 帯 水 層 へ の 海 水 進 入 の 初 期 段

階 で は ， Ⅰ 型 の 地 下 水 が Ⅲ 型 に 変 質 し ， さ ら に 塩 水 化 が 進 行 す る と ， Ⅳ 型 に 変 質

す る こ と が 明 ら か に な っ て い る 2 0 ）．

本 研 究 で は ， タ イ の D e p a r t m e n t o f Wa t e r R e s o u r c e s の 地 下 水 水 質 デ ー タ の 内 ，

P D， N L， N B の 3 つ の 帯 水 層 に つ い て ， イ オ ン 量 の 存 在 比 を 地 域 別 に ト リ リ ニ ア

ダ イ ア グ ラ ム で 示 し た ． そ の 結 果 を 図 2.2， 図 2.3 に 示 す ．

P D 層 で は ア ユ タ ヤ ，サ ム ッ ト サ コ ン ，ナ コ ー ン パ ト ム を 除 く 4 地 域 が ，特 に 地

下 水 汚 染 が 考 え ら れ る Ⅲ 型 ， 地 下 水 塩 水 化 が 考 え ら れ る Ⅳ 型 に 分 布 す る 傾 向 が 高

い ． N L 層 で は バ ン コ ク と ア ユ タ ヤ は 深 層 に 見 ら れ る Ⅱ 型 と 中 間 型 の Ⅴ 型 に 分 布

す る 傾 向 が 高 く ， ナ コ ー ン パ ト ム で は 表 層 水 に 見 ら れ る Ⅰ 型 か ら Ⅳ 型 ま で 幅 広 く

分 布 し て い る ． ノ ン タ ブ リ ー ， パ ト ム ー タ ー ニ ， サ ム ッ ト プ ラ カ ン ， サ ム ッ ト サ

コ ン で は 一 部 Ⅱ 型 や Ⅴ 型 が 見 ら れ る も の の ， Ⅲ 型 と Ⅳ 型 に 分 布 す る 傾 向 が 高 い ．

10

N B 層 で は バ ン コ ク ，サ ム ッ ト プ ラ カ ン で Ⅲ 型 と Ⅳ 型 ，ア ユ タ ヤ ，ノ ン タ ブ リ ー ，

パ ト ム ー タ ー ニ で Ⅳ 型 と Ⅴ 型 ， サ ム ッ ト サ コ ン で Ⅰ 型 と Ⅲ 型 ， ナ コ ー ン パ ト ム で

は Ⅰ 型 と Ⅳ 型 に 分 布 す る 傾 向 が 高 い こ と が 分 か る ．

2.2 ヘキサダイアグラムによる各地点の水質分析

ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム と は ， 主 要 な 溶 存 イ オ ン の 当 量 ( me q / L） を 6 角 形 の グ ラ フ

で 表 す も の で ， 視 覚 的 に 水 質 を 知 り ， 分 類 す る こ と が 出 来 る ． ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ

ム で は ， ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム と 異 な り ， 各 地 点 の イ オ ン 量 の 大 き さ を 表 現 す

る こ と が 出 来 る ． ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム の 凡 例 を 図 2.4 に 示 す ． 主 要 な 溶 存 イ オ ン

の 中 で も ， カ リ ウ ム は 同 じ ア ル カ リ 元 素 に 属 す る ナ ト リ ウ ム と 相 関 が 高 く ， 一 般

に 低 濃 度 で あ る た め 1 つ の 端 成 分 と す る ． 硝 酸 イ オ ン も 一 般 的 に 低 濃 度 で ， 硫 酸

イ オ ン と 同 様 に 人 間 活 動 に 由 来 す る も の が 多 い の で ， 1 つ の 端 成 分 と す る ． 当 量

( me q / L） は 質 量 に よ る 影 響 を 除 く た め に 濃 度 を 分 子 量 で 割 り ， 電 気 的 な バ ラ ン ス

を 見 る た め に 価 数 を か け た も の で あ る ． 一 般 に イ オ ン 量 の オ ー ダ ー が 大 き い 程 ，

何 ら か の 汚 染 の 可 能 性 が 考 え ら れ る ．

ま た ， 本 研 究 で は イ オ ン 量 の 大 き さ の 一 定 の 指 標 と し て 電 気 伝 導 度 を 用 い る ．

電 気 伝 導 度 E C (μS / c m)と は ， 長 さ あ た り の 電 気 の 通 し や す さ で あ り ， 飼 料 中 の イ

オ ン 性 の 不 純 物 が 多 い 程 大 き く な る た め ， 水 質 指 標 の 重 要 な 項 目 で あ る ． 一 般 的

な 海 水 の 電 気 伝 導 率 は ， 2 5 ℃ で ， 5 3 , 0 0 0μS / c m 程 度 で あ る 2 1 ) ．

ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム 分 析 と 同 様 に ， タ イ の D e p a r t m e n t o f Wa t e r R e s o u r c e s

の 地 下 水 水 質 デ ー タ を 整 理 し ，図 2.5 の 土 地 利 用 図 22 )を 参 考 に ，各 観 測 井 の 主 要

イ オ ン の 水 質 を ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ ム で 検 討 し た ． そ の 結 果 を 以 下 に 示 す ．

（ 1） バ ン コ ク （ 2 0 1 0）

バ ン コ ク （ 2 0 1 0） の P D 層 に お け る 分 析 結 果 を 図 2.6 に 示 す ． 南 西 部 に お い て

N o . 11 (住 宅 地 域 )の よ う に 電 気 伝 導 度 が 2 0 , 0 0 0 μS / c m を 超 え る 非 常 に 大 き な 値 を

示 し た 地 点 が あ っ た ． こ れ ら の 地 点 は 地 下 水 汚 染 が 考 え ら れ る Ⅲ 型 ， も し く は 塩

水 化 が 考 え ら れ る Ⅳ 型 で あ っ た ． ま た ， チ ャ オ プ ラ ヤ 川 の 左 岸 の 中 心 部 に お い て

は N o . 4 3 や N o . 7 1 (と も に 商 業 地 域 )の よ う に ，塩 素 濃 度 が 卓 越 し た Ⅲ 型 の 地 点 が 散

見 さ れ た 一 方 で ， そ の 電 気 伝 導 度 は 南 西 部 に 比 べ て 小 さ か っ た ． 北 東 部 に お い て

11

も 中 心 部 と 同 様 で あ る ．N o . 5 0 (商 業 地 域 )は ，電 気 伝 導 度 が 1 8 , 0 0 0 μS / c m を 示 す Ⅲ

型 で あ っ た ．N o . 4 6 (商 業 地 域 )は 電 気 伝 導 度 が 比 較 的 小 さ く 深 層 水 に 見 ら れ る Ⅱ 型

で あ っ た が ，次 年 度 の 観 測 で 電 気 伝 導 度 が 約 2 0 倍 の 大 き さ に な っ て お り ，Ⅲ 型 に

変 化 し て い る ． 次 に ， 帯 水 層 ご と の 電 気 伝 導 度 の ヒ ス ト グ ラ ム を 図 2.7 に 示 す ．

図 に 示 さ れ て い る と お り ，P D 層 よ り 下 層 で 非 常 に 大 き な 電 気 伝 導 度 が 観 測 さ れ て

い る ． こ の 地 点 は バ ン コ ク 南 西 部 に お い て 見 ら れ た ． 塩 水 楔 の 特 性 を 踏 ま え て ，

チ ャ オ プ ラ ヤ 川 南 西 の 沿 岸 地 域 に お い て 特 に 過 剰 揚 水 に よ る 海 水 の 進 入 に よ る 影

響 が 顕 著 で あ る と 考 え ら れ る ．

（ 2） ア ユ タ ヤ （ 2 0 1 0）

ア ユ タ ヤ （ 2 0 1 0） の P D 層 に お け る 分 析 結 果 を 図 2.8 に 示 す ． チ ャ オ プ ラ ヤ 川

上 流 の 観 測 地 点 で あ る N o . 3 6 は ， 電 気 伝 導 度 が 比 較 的 小 さ い Ⅴ 型 で 特 に 地 下 水 汚

染 は 考 え ら れ な い ． 一 方 で 中 流 か ら 下 流 の チ ャ オ プ ラ ヤ 川 沿 い の 地 点 に お い て も

N o . 5 を 除 い て 電 気 伝 導 度 は 小 さ く ， 地 下 水 汚 染 の 可 能 性 は 小 さ い と 考 え ら れ る ．

一 方 で 工 業 団 地 の 近 傍 に あ る N o . 2 5 は 電 気 伝 度 が 3 , 1 0 0 μS / c m と そ れ ほ ど 大 き く

は な い が ， Ⅳ 型 に 分 布 し て お り ， 下 層 程 電 気 伝 導 度 が 小 さ く な る 傾 向 に あ っ た た

め ， 化 石 塩 水 の 他 ， 工 業 排 水 等 の 人 間 活 動 の 影 響 が 考 え ら れ る ．

（ 3） ノ ン タ ブ リ ー （ 2 0 1 0）

ノ ン タ ブ リ ー （ 2 0 1 0） に お け る 分 析 結 果 を 図 2.9 に 示 す ． 建 造 物 密 集 地 の 観 測

地 点 N o . 11 (住 宅 地 域 )， N o . 2 3 (商 業 地 域 )は 地 下 水 汚 染 と 塩 水 化 が 考 え ら れ る Ⅳ 型

に 分 類 さ れ た ．観 測 地 点 N o . 2 0， N o . 2 8 (農 地 )は 電 気 伝 導 度 が 1 5 , 0 0 0 μS / c m を 超 え

る 値 を 示 す Ⅲ 型 で ， 下 層 程 電 気 伝 導 度 が 小 さ く な る 傾 向 に あ っ た た め ， 化 石 塩 水

の 他 ， 家 庭 排 水 等 の 人 間 活 動 に よ る 地 下 水 汚 染 が 考 え ら れ る ．

（ 4） サ ム ッ ト プ ラ カ ン （ 2 0 11）

サ ム ッ ト プ ラ カ ン（ 2 0 11）に お け る 分 析 結 果 を 図 2.10 に 示 す ．沿 岸 部 に お い て

N o . 4，N o . 3 8 (と も に 農 地 )の よ う に 塩 水 化 が 顕 著 で あ る 地 点 が 多 く 見 ら れ た ．こ れ

ら の 地 点 で は 下 層 程 電 気 伝 導 度 が 大 き い 傾 向 が 見 ら れ た の で ， 海 水 進 入 の 影 響 が

顕 著 で あ る と 考 え ら れ る ．

12

（ 5） サ ム ッ ト サ コ ン （ 2 0 1 0）

サ ム ッ ト サ コ ン （ 2 0 1 0） に お け る 分 析 結 果 を 図 2.11 に 示 す ． チ ャ オ プ ラ ヤ 川

の 西 に 位 置 す る タ ー チ ー ン 川 沿 い の 観 測 地 点 N o . 6 (商 業 地 域 )で は ， 特 に 汚 染 は 見

ら れ な い が ， 次 年 の 測 定 で は 電 気 伝 導 度 が 2 倍 に 増 加 し て お り ， 汚 染 が 考 え ら れ

る Ⅲ 型 と な っ て い る ．し た が っ て ，N o . 6 近 傍 に お い て ，汚 染 が 進 行 し て い る 可 能

性 が 考 え ら れ る ．N o . 2 1 (農 地 )で は 電 気 伝 導 度 が 1 0 , 0 0 0 μS / c m を 超 え る 値 を 示 し た

も の の ， 他 の 地 点 で は 特 に 汚 染 は 確 認 さ れ な か っ た ．

（ 6） パ ト ム ー タ ー ニ （ 2 0 1 0）

パ ト ム ー タ ー ニ （ 2 0 1 0） に お け る 分 析 結 果 を 図 2.12 に 示 す ． 西 部 の 観 測 地 点

N o . 8 (農 地 )は ノ ン タ ブ リ ー 北 部 と 同 様 に 水 田 が あ り ， 塩 素 濃 度 が 卓 越 し た Ⅲ 型 と

な っ て い る ． 下 層 ほ ど 電 気 伝 導 度 が 小 さ く な る 傾 向 に あ る こ と か ら ， 人 間 活 動 に

よ る 地 下 水 汚 染 が 考 え ら れ る ．中 心 部 の N o . 3 2 (工 業 地 域 )も Ⅲ 型 で ，同 様 の 理 由 か

ら 人 間 活 動 に よ る 地 下 水 汚 染 が 考 え ら れ る ． ま た チ ャ オ プ ラ ヤ 川 沿 い の 観 測 地 点

N o . 4 1 (農 地 )は 地 下 水 の 汚 染 が 確 認 さ れ な か っ た が ， 次 年 で 電 気 伝 導 度 が 1 5 倍 と

な っ て い る こ と か ら ， 何 ら か の 形 で 水 質 汚 染 が 生 じ て い る と 考 え ら れ る ．

（ 7） ナ コ ー ン パ ト ム （ 2 0 1 0）

ナ コ ー ン パ ト ム （ 2 0 1 0） に お け る 分 析 結 果 を 図 2.13 に 示 す ． 北 東 部 の 観 測 地

点 は ， N o . 2 4， N o . 5 0 (と も に 農 地 )の よ う に 電 気 伝 導 度 が そ れ ぞ れ 2 2 , 5 0 0 μS / c m，

1 4 , 5 0 0 μS / c m と 非 常 に 大 き な 値 を 示 し た 観 測 地 点 が 見 ら れ た ． そ れ 以 外 の 地 域 で

は ，特 に P D 層 の 地 下 水 汚 染 が 見 ら れ る 観 測 地 点 は な か っ た が ，N B 層 の 塩 水 化 が

見 ら れ る 地 点 が 散 見 さ れ た ．

13

第 3章 多変量解析を用いた地下水汚染の評価

多 変 量 解 析 と は ， 複 数 の 変 数 を 統 計 的 に 扱 う 手 法 で ， 複 数 の 変 数 を 持 つ デ ー タ

を 要 約 す る ， 変 数 間 の 相 関 を 確 か め る 等 の 目 的 で 行 わ れ る ． 本 章 で は タ イ の

D e p a r t me n t o f Wa t e r R e s o u r c e s の 地 下 水 水 質 デ ー タ の 内 ，重 金 属 の 測 定 デ ー タ が 十

分 に 得 ら れ た バ ン コ ク （ 2 0 1 0）， ノ ン タ ブ リ ー （ 2 0 1 0）， パ ト ム ー タ ー ニ （ 2 0 1 0），

サ ム ッ ト サ コ ン （ 2 0 1 0） の 水 質 デ ー タ に 対 し て 相 関 分 析 ， そ し て 主 成 分 分 析 を 行

う ．具 体 的 に は 重 金 属 同 士 の 相 関 ，主 要 イ オ ン 濃 度 と 重 金 属 汚 染 の 関 係 性 の 議 論 ，

地 下 水 塩 水 化 と ヒ 素 汚 染 の 定 量 的 な 分 析 を ， 上 記 の 手 法 を 用 い て 行 う ．

3.1 地下水重金属汚染の評価

3.1.1 相 関 分 析 の 概 要 23）

相 関 分 析 と は ，変 数 デ ー タ 間 の 相 関 を 調 べ る 統 計 手 法 で あ る ．本 研 究 で は ,数 量

デ ー タ と 数 量 デ ー タ の 相 関 を 扱 う 単 相 関 係 数 (ピ ア ソ ン の 積 率 相 関 係 数 )を 用 い て

数 量 デ ー タ 同 士 の 相 関 を 調 べ る ．

単 相 関 係 数 は － 1 か ら ＋ 1 ま で の 値 を と り ，1 に 近 い 値 で あ る 程 ，正 ま た は 負 の

相 関 が 強 い こ と を 示 す ． こ こ で ， 単 相 関 係 数 か ら 得 ら れ る の は 直 線 的 関 係 の 有 無

で あ り ， 例 え ば 放 物 線 の よ う な 曲 線 的 関 係 に つ い て は 触 れ て い な い ． 変 数 x と y

の 相 関 係 数 r は 式 (3.1.1)で 表 さ れ る ．

yySxxS

xySr (3.1.1)

こ こ に ， S ( x y )は x と y の 偏 差 積 和 ， S ( x x )， S ( y y )は そ れ ぞ れ x， y の 偏 差 平 方 和

で あ り ， 式 (3.1.2) ,式 (3.1.3) ,式 (3.1.4)で 表 さ れ る ．

n

iii yyxxxyS

1

)()( (3.1.2)

14

n

ii xxxxS

1

2)( (3.1.3)

n

ii yyyyS

1

2 (3.1.4)

こ こ に ， n は 標 本 数 で あ る ． 相 関 係 数 の 大 き さ と 相 関 関 係 の 強 さ の 関 係 に つ い

て ， 明 確 な 基 準 は 存 在 し な い た め ， 本 研 究 で は 便 宜 上 ， 表 3.1 に 示 す と お り 設 定

し た ．

相 関 係 数 の 有 意 性 を 検 証 す る た め に 母 相 関 係 数 ρ が 0 か ど う か の 仮 説 検 定 を 行

う 必 要 が あ る ． こ れ を 無 相 関 の 検 定 と 呼 ぶ ． 標 本 の 相 関 係 数 r に 対 し て ， 母 集 団

の 相 関 係 数 を 母 集 団 相 関 係 数 ρ で 表 す ． r に よ っ て 相 関 関 係 が 示 さ れ て い て も ρ

＝ 0 で あ れ ば 無 相 関 と な る ． そ こ で ρ＝ 0 と い う 帰 無 仮 説 を 立 て て ,こ れ が 棄 却 さ

れ る と き ,相 関 係 数 の 有 意 性 が 検 証 さ れ る ．r の 値 に 対 し て 式 (3.1.5)が 自 由 度 n－

2 の t 分 布 に 従 う こ と が 分 か っ て い る ．

2r1

2nrt

(3.1.5)

こ の 結 果 を 棄 却 域 の 値 に 対 応 さ せ た も の が r 表 で あ る ． r 表 を 表 3.2 に 示 す ．

表 中 の ，各 自 由 度 n－ 2，有 意 水 準 α に 対 応 す る 値 よ り も | r |が 大 き け れ ば ，帰 無 仮

説 が 棄 却 さ れ ， 相 関 係 数 の 有 意 性 が 検 証 さ れ る ．

3.1.2 相 関 分 析 結 果

主 要 イ オ ン と 重 金 属 イ オ ン の 相 関 関 係 ， ま た は 重 金 属 イ オ ン 同 士 の 相 関 関 係 を

検 討 す る た め に 相 関 分 析 を 行 っ た ． 主 要 イ オ ン は ， 電 気 伝 導 度 を そ の 指 標 と し て

用 い た ． ま た 重 金 属 イ オ ン は ， 第 2 種 特 定 有 害 物 質 (重 金 属 類 等 )の 内 ， 十 分 に 測

定 デ ー タ が 存 在 し た ヒ 素 ( A s )， 鉛 ( P b )， カ ド ミ ウ ム ( C d )， ク ロ ム ( C r )， フ ッ 素 ( F )，

水 銀 ( H g )を 用 い た ． 本 研 究 で は ， 重 金 属 汚 染 は よ り 局 地 的 な 検 討 が 必 要 で あ る こ

と を 考 慮 し て ，バ ン コ ク（ 2 0 1 0），ノ ン タ ブ リ ー（ 2 0 1 0），パ ト ム ー タ ー ニ（ 2 0 1 0），

サ ム ッ ト サ コ ン （ 2 0 1 0） の 水 質 デ ー タ の 相 関 関 係 を ， 地 域 別 に 検 討 し た ． そ の 結

15

果 を 以 下 に 示 す ．

・ バ ン コ ク に お い て ， 表 3.3 に 示 す と お り ， ヒ 素 と 電 気 伝 導 度 の 間 に 有 意 な 強 い

相 関 関 係 が 見 ら れ た が ， ヒ 素 と 他 の 重 金 属 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 は 見 ら れ な か

っ た ． ま た 鉛 と ク ロ ム の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 見 ら れ た 他 ， カ ド ミ ウ ム と 水 銀

の 間 に 有 意 な 弱 い 相 関 関 係 が 見 ら れ た ．

・ ノ ン タ ブ リ ー に お い て ， 表 3.4 に 示 す と お り ， ヒ 素 と 電 気 伝 導 度 の 間 に 有 意 な

相 関 関 係 が 見 ら れ た が ， ヒ 素 と 他 の 重 金 属 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 は 見 ら れ な か

っ た ． ま た カ ド ミ ウ ム と フ ッ 素 の 間 に 有 意 な 強 い 相 関 関 係 が 見 ら れ た ．

・ パ ト ム ー タ ー ニ に お い て 表 3.5 に 示 す と お り ， ヒ 素 と 電 気 伝 導 度 の 間 に 有 意 な

強 い 相 関 関 係 が 見 ら れ た が ， ヒ 素 と 他 の 重 金 属 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 は 見 ら れ

な か っ た ． ま た 鉛 と ク ロ ム の 間 に 有 意 な 強 い 相 関 関 係 が 見 ら れ た 他 ， 電 気 伝 導

度 と フ ッ 素 ， 鉛 と フ ッ 素 ， 鉛 と カ ド ミ ウ ム の 間 に 有 意 な 弱 い 相 関 関 係 ， ク ロ ム

と フ ッ 素 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 見 ら れ た ．

・ サ ム ッ ト サ コ ン に お い て ， 表 3.6 に 示 す と お り ， ヒ 素 と 電 気 伝 導 度 の 間 に は 相

関 関 係 が 見 ら れ な か っ た 一 方 で ヒ 素 と 鉛 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 見 ら れ た ． ま

た ， 水 銀 と セ レ ン の 間 に 有 意 な 強 い 相 関 関 係 が 見 ら れ た 他 ， 鉛 と ク ロ ム ， ク ロ

ム と 水 銀 ， ク ロ ム と セ レ ン の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 見 ら れ た ．

3.2 地下水塩水化とヒ素汚染の定量化

3.2.1 主 成 分 分 析 の 概 要 24）

主 成 分 分 析 と は ， 多 次 元 の 変 数 デ ー タ を 低 次 元 の デ ー タ に 結 合 ， 縮 約 す る 統 計

手 法 の 一 つ で あ る ． 主 成 分 分 析 は 相 関 係 数 行 列 か ら 分 析 す る 方 法 と 分 散 共 分 散 行

列 か ら 分 析 す る 方 法 が あ る が ， 本 研 究 で は 相 関 係 数 行 列 を 用 い て 分 析 を 行 う ． 以

下 で は ， 変 数 p 個 ， サ ン プ ル 数 n 個 で ， 第 2 主 成 分 ま で を 求 め る 主 成 分 分 析 の 手

順 に つ い て 述 べ る ．

第 1 主 成 分 は ， 式 (3.2.1)， 第 2 主 成 分 は 式 (3.2.2)で 表 さ れ る ．

pp22111 uauauaZ

iTua p,1,2,i (3.2.1)

16

iT

2Z ub p,1,2,i (3.2.2)

こ こ に ， Z 1 は 第 1 主 成 分 ， Z 2 は 第 2 主 成 分 ， a， b は 係 数 ， u i は 標 準 化 さ れ た

変 数 で あ る ． u i は 式 (3.2.3)で 表 さ れ る ．

i

iii s

xxu

p,1,2,i (3.2.3)

こ こ に , ix p,1,2,i は 変 数 ， is p,1,2,i は 標 準 偏 差 で あ る ． ま た ， 式 ( 3 . 2 . 4 )

で あ る こ と に 注 意 す る ．

n

1i

Tii R1nuu (3.2.4)

こ こ に ，R は 相 関 行 列 で あ る ．主 成 分 分 析 の 目 的 は ,で き る だ け 多 く の 情 報 を 有

す る よ う に 主 成 分 を 定 め る こ と で あ る ． 第 1 主 成 分 が 出 来 る だ け 多 く の 情 報 を 有

す る た め に は ,デ ー タ の 分 散 を 第 1 主 成 分 の 分 散 に 出 来 る だ け 反 映 さ せ る 必 要 が

あ る ． つ ま り 式 (3.2.5)が 最 大 で あ る 時 の a i p,1,2,i が 第 1 主 成 分 と な る ．

n

1i

2i1z1 Z

1n

1V

auua

n

1i

Tii

T

1n

1

aa RT (3.2.5)

こ こ に ， z1V は 第 1 主 成 分 の 分 散 で あ る ． L a g r a n g e の 未 定 係 数 法 に よ っ て 式

(3.2.5)の 最 大 化 問 題 を 解 く こ と で 固 有 ベ ク ト ル a を 求 め る ． そ の 条 件 は 式

(3.2.6)で 表 さ れ ， 計 算 す る と 式 (3.2.7)で 表 さ れ る ．

0

1λR TT

a

aaaa (3.2.6)

17

aa λR (3.2.7)

こ こ に ， λ は 未 定 定 数 で あ り ， 相 関 行 列 の 固 有 値 で あ る ． 以 上 よ り ， 固 有 値 問

題 式 (3.2.7)を 解 い て ，制 約 条 件 式 (3.2.8)の 下 で 最 大 固 有 値 に 対 応 す る 固 有 ベ ク

ト ル a を 求 め る こ と で ， 第 1 主 成 分 が 定 め ら れ る ．

1T aa (3.2.8)

第 2 主 成 分 は ， 第 1 主 成 分 と 同 様 に 制 約 条 件 の 下 で 最 大 化 問 題 を 解 き ， 固 有 値

問 題 か ら 最 大 固 有 値 に 対 応 す る 固 有 ベ ク ト ル b を 求 め る が ，第 1 主 成 分 と 同 じ 情

報 を 含 ま な い よ う に ， 第 1 主 成 分 と 無 相 関 で あ る と い う 条 件 が 加 え ら れ る ． こ の

条 件 は 式 (3.2.9)で 表 さ れ ， 計 算 す る と ， 式 (3.2.10)で 表 さ れ る ．

n

1ii2i1 0ZZ (3.2.9)

0RT ba (3.2.10)

主 成 分 を 特 徴 づ け る パ ラ メ ー タ は ， 主 成 分 得 点 ， 寄 与 率 ， 因 子 負 荷 量 で あ る ．

主 成 分 得 点 は 主 成 分 に 対 し て 各 変 数 を 代 入 し た 値 で あ る ． 主 成 分 得 点 を 散 布 図 等

に プ ロ ッ ト す る 事 で ， サ ン プ ル の 特 徴 づ け と 分 類 が 可 能 で あ る ． 寄 与 率 は 各 主 成

分 の 固 有 値 λ を 変 数 の 個 数 p で 除 し た 値 で 表 さ れ ， そ の 主 成 分 が 全 デ ー タ に 占 め

る 情 報 量 の 割 合 を 意 味 す る ． 因 子 負 荷 量 は ， 主 成 分 Z１ ， Z 2 と ， も と の 変 数

x i p,1,2,i と の 相 関 係 数 で あ り ， も と の 変 数 が 主 成 分 に ど れ だ け 寄 与 し て い る

か を 表 し て い る ． 第 1 主 成 分 の 因 子 負 荷 量 は 式 (3.2.11)で 表 さ れ る ．

ijxZ aλri1 p,1,2,i (3.2.11)

こ こ に ，i1xZr は 第 1 主 成 分 の 因 子 負 荷 量 で あ る ．

18

3.2.2 主 成 分 分 析 結 果

3 . 1 . 2 で 述 べ た と お り ， バ ン コ ク ( 2 0 1 0 )， ノ ン タ ブ リ ー ( 2 0 1 0 )， パ ト ム ー タ ー ニ

( 2 0 1 0 )に お い て ， 主 要 イ オ ン と ヒ 素 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 見 ら れ た ． そ こ で ，

主 要 イ オ ン と ヒ 素 汚 染 の 程 度 を 定 量 的 に 検 討 す る た め に ， 地 域 別 に 主 成 分 分 析 を

行 っ た ． 変 数 は ， ナ ト リ ウ ム ， カ リ ウ ム ， カ ル シ ウ ム ， マ グ ネ シ ウ ム ， 塩 素 ， 重

炭 酸 ， 硫 酸 ， ヒ 素 ， 電 気 伝 導 度 ， p H の 測 定 デ ー タ を 用 い た ．

対 象 地 域 の 主 成 分 分 析 結 果 を 表 3.7 に 示 す ． 第 1 主 成 分 は ， バ ン コ ク (寄 与 率

6 6 . 8 % )， ノ ン タ ブ リ ー (寄 与 率 6 8 . 9 % )， パ ト ム ー タ ー ニ (寄 与 率 6 5 . 5 % )と も に ， イ

オ ン の 溶 存 量 に 関 係 す る 変 数 の 主 成 分 負 荷 量 が 大 き い こ と か ら ， イ オ ン の 溶 存 量

を 総 合 指 標 と し て 表 現 し た 主 成 分 で あ る と 考 え ら れ る ． 第 2 主 成 分 は 地 域 に よ る

差 異 が 見 ら れ た が ， 概 ね p H や H C O 3-等 ， 深 度 に 関 係 す る 因 子 で あ っ た ．

ま た ， ど の 地 域 に お い て も 塩 化 物 イ オ ン と ヒ 素 の 主 成 分 負 荷 量 の 間 に 有 意 な 相

関 関 係 が 見 ら れ た ． こ れ は ， 化 学 的 な 相 関 関 係 が 原 因 で は な く ， 地 下 水 塩 水 化 と

ヒ 素 汚 染 が そ れ ぞ れ 過 剰 揚 水 に 起 因 し て い る こ と が 原 因 で あ る と 考 え ら れ る ．

次 に 主 成 分 得 点 を P D，N L，N B の 3 つ の 帯 水 層 別 に プ ロ ッ ト し た 散 布 図 に よ る

分 析 結 果 を 以 下 に 示 す ．

・ バ ン コ ク に お い て ， 図 3.1 に 示 す と お り ， 第 1 主 成 分 は 概 ね 上 層 ほ ど 主 成 分 得

点 が 高 い 傾 向 が 見 ら れ た ． 一 方 で ， P D 層 よ り も 高 い 主 成 分 得 点 を 示 し て い る

N L， N B 層 の 観 測 地 点 は チ ャ オ プ ラ ヤ 川 南 西 の 沿 岸 地 域 で あ る ．

・ ノ ン タ ブ リ ー に お い て ， 図 3.2 に 示 す と お り ， 第 1 主 成 分 は 概 ね 上 層 ほ ど 主 成

分 得 点 が 高 い 傾 向 が 見 ら れ た ．

・ パ ト ム ー タ ー ニ に お い て ， 図 3.3 に 示 す と お り ， 第 1 主 成 分 は 概 ね 上 層 ほ ど 主

成 分 得 点 が 高 い 傾 向 が 見 ら れ た ．

19

第 4章 クリギング手法による水質汚染メカニズムの推定

本 章 で は ，地 盤 統 計 手 法 の 1 つ で あ る ク リ ギ ン グ を 用 い て ，地 下 水 塩 水 化 地 域 ，

ヒ 素 汚 染 地 域 の 推 定 と ， 地 下 水 汚 染 メ カ ニ ズ ム の 推 定 を 過 剰 揚 水 の 影 響 を 踏 ま え

て 行 う ．な お ，水 質 分 析 に は ，第 2 章 ，第 3 章 と 同 様 に ，タ イ の D e p a r t m e n t o f Wa t e r

R e s o u r c e s の 地 下 水 水 質 デ ー タ を 用 い る ．ま た ，表 4.1 2 5 )に ，日 本 と タ イ の 環 境 基

準 を 示 す ．

4.1 クリギングの概要 26）

4.1.1 地 盤 統 計 手 法

地 盤 統 計 手 法 と は ， 得 ら れ た 地 点 の デ ー タ の 加 重 平 均 か ら 数 学 的 に 最 適 な 重 み

を 与 え る こ と で ， 未 知 の 領 域 に お け る 物 性 値 を 推 定 す る 手 法 で あ る ． ま ず ， 得 ら

れ た 地 点 の デ ー タ と 位 置 関 係 か ら セ ミ バ リ オ グ ラ ム を 作 成 す る ． セ ミ バ リ オ グ ラ

ム は ， 推 定 対 象 空 間 の 空 間 的 相 関 を 示 す 関 数 で あ る ． 次 に 作 成 し た セ ミ バ リ オ グ

ラ ム を 用 い て 最 適 な モ デ ル を 選 択 し ク リ ギ ン グ を 行 い ， 重 み を 与 え る こ と で 未 知

の 領 域 に お け る 値 を 算 出 す る ．

ク リ ギ ン グ に よ る 推 定 を 行 う 場 合 ， 準 定 常 性 の 仮 定 が な さ れ る ． 準 定 常 の 仮 定

は 式 (4.1.1)， 式 (4.1.2)で 表 さ れ る ．

0 xhx ZZE (4.1.1)

hhhｘ γ２ 2 ZZE (4.1.2)

こ こ に ， x は 位 置 ベ ク ト ル ， ｈ は 2 点 間 の 隔 た り を 表 す 位 置 ベ ク ト ル ， Z ( x )は

位 置 x に お け る 被 推 定 量 で あ る ．γ (ｈ )は セ ミ バ リ オ グ ラ ム と 呼 ば れ る 共 分 散 関 数

で あ り ， 理 論 的 に 式 (4.1.3)で 表 さ れ る ．

2)(2

1xhxｈ ZZE ＝γ (4.1.3)

20

観 測 デ ー タ に 対 し て こ の 仮 定 が 成 立 す る 場 合 ， セ ミ バ リ オ グ ラ ム は 式 (4.1.4)

で 表 さ れ る ．

2N

1iii zｘｚ

2N

1＝ｈγ

xh (4.1.4)

こ こ に ，N は サ ン プ ル 数 ， γ ( h )は 実 験 セ ミ バ リ オ グ ラ ム と 呼 ば れ ，理 論 セ ミ バ

リ オ グ ラ ム と は 区 別 さ れ る ．

セ ミ バ リ オ グ ラ ム は ， 距 離 が 長 く な る に つ れ て セ ミ バ リ オ グ ラ ム も 大 き く な る

と い う 分 布 傾 向 が あ る が ， あ る 距 離 以 上 に な る と 一 定 と な る ． ク リ ギ ン グ で は ，

具 体 的 な 分 布 モ デ ル を 求 め る こ と で 理 論 セ ミ バ リ オ グ ラ ム が 求 め ら れ る ． 分 布 モ

デ ル に は ， 球 状 モ デ ル ， 指 数 モ デ ル ， ガ ウ ス モ デ ル ， 線 形 モ デ ル 等 が あ る ．

理 論 セ ミ バ リ オ グ ラ ム の 概 念 を 図 4.1 に 示 す ． 理 論 セ ミ バ リ オ グ ラ ム は 主 に 3

つ の パ ラ メ ー タ に よ っ て 特 徴 付 け ら れ る ． レ ン ジ は セ ミ バ リ オ グ ラ ム が 上 昇 を 続

け る 距 離 ， シ ル は セ ミ バ リ オ グ ラ ム が 一 定 に な っ た 時 の 値 で あ る ． ま た ， セ ミ バ

リ オ グ ラ ム の 性 質 と し て ナ ゲ ッ ト 効 果 が あ る ．分 布 モ デ ル に お い て ，h＝ 0 の と き

γ ( 0 )＝ 0 が 得 ら れ る が ，観 測 デ ー タ か ら 実 験 セ ミ バ リ オ グ ラ ム を 作 成 す る と h＝ 0

の 近 傍 で 相 当 大 き な 値 を 示 す こ と が あ る ．こ れ を ナ ゲ ッ ト 効 果 と 呼 び ，h→ 0 と し

た 時 の γ ( h )の 値 を ナ ゲ ッ ト と 呼 ぶ ．

4.1.2 ク リ ギ ン グ

ク リ ギ ン グ は ， 推 定 領 域 の 周 囲 の サ ン プ ル デ ー タ に 最 適 な 重 み を か け た 加 重 平

均 を 考 え る こ と で 推 定 値 を 算 出 す る 方 法 で あ る ． 以 下 で は ， ク リ ギ ン グ 手 法 の 中

で 最 も 広 く 利 用 さ れ て い る 普 通 ク リ ギ ン グ の 概 要 に つ い て 述 べ る ．

加 重 平 均 は 式 (4.1.5)で 表 さ れ る ．

n

1iiZλT ix (4.1.5)

こ こ に ， T は 点 x 0 に お け る 加 重 平 均 の 推 定 値 ， n は サ ン プ ル 数 ， Z ( x 0 )は i 番 目

の 計 測 点 x i に お け る 計 測 デ ー タ ， λ i は 重 み で あ る ． 式 (4.1.5)に よ っ て 推 定 値 T

21

を 与 え る と き ， 推 定 誤 差 の 分 散 σ E2 は 式 (4.1.6)で 与 え ら れ る ．

n

1i

n

1jijji

ｎ

1ii0i

2E ｈγλλｈγλ＝2σ (4.1.6)

こ こ ， に h i j は 2 点 x i， x j 間 の 距 離 ， h i 0 は 2 点 x i， x 0 間 の 距 離 で あ る ． ま た ，

推 定 値 の 不 偏 条 件 は 式 (4.1.7)で 表 さ れ る ．

n

1ii＝１λ (4.1.7)

重 み λ i は ，式 (4.1.5)の 分 散 を L a g r a n g e の 未 定 係 数 法 に よ る 最 小 化 問 題 を 解 く

こ と で 求 め ら れ る ．そ の 条 件 は 式 (4.1.8)で あ り ，計 算 す る と 式 (4.1.9)で 表 さ れ

る ．

＝0λ

1λ2μσ

i

ｎ

1ii

2E

ｎ,1,2,i

(4.1.8)

i0ij

n

1iｊ ｈμ＝ｈγλ

ｎ,1,2,i (4.1.9)

こ こ に ， μ は 未 定 係 数 で あ る ． こ れ に よ っ て 得 ら れ た 最 適 解 に 対 す る 重 み λ i を

式 (4.1.5)に 代 入 し て 最 適 推 定 値 T を 求 め る ． 最 適 解 に 対 す る 推 定 誤 差 の 分 散 は

式 (4.1.10)で 表 さ れ る ．

n

1ii0i

2k μｈγλσ (4.1.10)

こ こ に ， σｋ2 は 推 定 誤 差 の 分 散 で あ る ．以 上 の 操 作 を ，推 定 対 象 点 x 0 を 対 象 領

域 内 で 動 か し て 繰 り 返 す こ と で ， Z の 空 間 分 布 の 推 定 を 行 う ．

22

4.1.3 地 下 水 問 題 へ の 適 応

本 研 究 で は ， タ イ の D e p a r t me n t o f Wa t e r R e s o u r c e s の 地 下 水 水 質 デ ー タ を 参 照

し ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 で 主 に 利 用 さ れ て い る 3 つ の 帯 水 層 に つ い て ク リ ギ ン グ を

行 っ た ．

セ ミ バ リ オ グ ラ ム の 計 算 結 果 を 図 4.2 に 示 す ． 本 研 究 で は 指 数 モ デ ル と 線 形 モ

デ ル を 用 い て 理 論 セ ミ バ リ オ グ ラ ム を 求 め た ． こ の 2 つ の 分 布 モ デ ル は 式

(4.1.11), 式 (4.1.12)の と お り 定 式 化 さ れ る ．

指 数 モ デ ル

a

ｈexp-1CC＝ｈγ 0 (4.1.11)

線 形 モ デ ル

a

ｈCC＝ｈγ 0 (4.1.12)

こ こ に ， C 0 は ナ ゲ ッ ト ， C は 部 分 シ ル ， a は レ ン ジ ， h は 距 離 で あ る ． 本 研 究

で は ， ク リ ギ ン グ に よ っ て 得 ら れ た 面 的 な デ ー タ を A r c G I S 上 で 表 現 し た ．

4.2 クリギング結果

4.2.1 地 下 水 塩 水 化 地 域 の 推 定

バ ン コ ク 周 辺 地 域 ( 2 0 1 0， サ ム ッ ト プ ラ カ ン の み 2 0 11 )に お け る 塩 化 物 イ オ ン 濃

度 の ク リ ギ ン グ 結 果 を 図 4.3 に 示 す ． そ の 結 果 を 簡 単 に 以 下 に 示 す ．

・チ ャ オ プ ラ ヤ 川 河 口 部 か ら バ ン コ ク 中 心 部 に か け て P D，N L，N B 層 全 て の 帯 水

層 の 塩 水 化 が 顕 著 で あ っ た ．

・ ア ユ タ ヤ 南 西 部 ， ノ ン タ ブ リ ー 北 部 ， パ ト ム ー タ ー ニ 西 部 か ら 中 心 部 ， ナ コ ー

ン パ ト ム 北 東 部 に お い て P D 層 の 塩 水 化 が 見 ら れ た ．

・ ノ ン タ ブ リ ー ， パ ト ム ー タ ー ニ 西 部 に お い て N L 層 の 塩 水 化 ， パ ト ム ー タ ー ニ

23

中 心 部 で N B 層 の 塩 水 化 が 見 ら れ た ．

ま た ，沿 岸 部 で は 塩 化 物 イ オ ン 濃 度 の ク リ ギ ン グ 結 果 の 上 限 値 に 2 0 0 ㎎ / l 程 度

の ず れ が 生 じ た ． 極 端 に 大 き な 値 を 持 っ た 観 測 地 点 が 理 論 セ ミ バ リ オ グ ラ ム の 空

間 従 属 性 を 逸 脱 し ， そ の 場 を 代 表 す る 有 意 な 変 動 で は な い と 判 断 さ れ た こ と が 原

因 と し て 考 え ら れ る 2 7 ）．

4.2.2 地 下 水 ヒ 素 汚 染 地 域 の 推 定

バ ン コ ク 周 辺 地 域 の 内 ,塩 化 物 イ オ ン 濃 度 と ヒ 素 濃 度 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係 が

見 ら れ た バ ン コ ク（ 2 0 1 0），ノ ン タ ブ リ ー（ 2 0 1 0），パ ト ム ー タ ー ニ（ 2 0 1 0）の P D

層 の ヒ 素 濃 度 の ク リ ギ ン グ 結 果 を 以 下 に 示 す ．

・図 4.4 の と お り ，バ ン コ ク に お い て ，チ ャ オ プ ラ ヤ 川 南 西 部 か ら 北 部 に か け て ，

P D 層 の ヒ 素 汚 染 が 顕 著 で あ っ た ．

・図 4.5 の と お り ，ノ ン タ ブ リ ー に お い て ，北 部 の 水 田 が 広 が る 地 域 で ，P D 層 の

ヒ 素 汚 染 が 顕 著 で あ っ た ．

・ 図 4.6 の と お り ,パ ト ム ー タ ー 二 に お い て ， チ ャ オ プ ラ ヤ 川 を 挟 ん で 西 部 と 中

心 部 で ， P D 層 の ヒ 素 汚 染 が 顕 著 で あ っ た ．

ま た ， パ ト ム ー タ ー ニ 中 心 部 の 別 年 度 の 測 定 デ ー タ で ， 基 準 値 の 1 0 0～ 3 0 0 0 倍

を 超 え る ヒ 素 濃 度 が 測 定 さ れ た 地 点 が み ら れ た ．

4.3 水質汚染メカニズムの推定

4.3.1 地 下 水 塩 水 化

1 . 1 . 3 で 述 べ た 塩 水 楔 の 特 性 を 踏 ま え る と ，海 水 の 進 入 に よ る 塩 水 化 地 域 は P D，

N L， N B に か け て 地 下 水 塩 水 化 が 顕 著 に 見 ら れ た チ ャ オ プ ラ ヤ 川 河 口 部 か ら バ ン

コ ク 中 心 部 に か け て の 地 域 で あ る と 考 え ら れ る ．1 9 9 3 年 に お け る 地 下 水 塩 水 化 地

域 を 図 4.7 に 示 す ． 沿 岸 地 域 で 塩 化 物 イ オ ン 濃 度 が 1 9 9 3 年 と 比 較 し て 高 く な っ

て お り ， ま た チ ャ オ プ ラ ヤ 川 上 流 に 向 か っ て 海 水 進 入 に よ る 塩 水 化 地 域 が 拡 大 し

24

て い る 事 が 分 か る ． ま た ， パ ト ム ー タ ー ニ 中 心 部 で P D 層 の 塩 水 化 が 拡 大 し て い

る こ と が 分 か る ．次 に ，地 域 別 の 揚 水 量 の 推 移 を 図 4.8 に 示 す ．1 . 1 . 2 で 述 べ た と

お り ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 で は 公 共 井 戸 の 揚 水 量 の 減 少 傾 向 が 見 ら れ る ． 一 方 で ，

バ ン コ ク で は 民 間 井 戸 の 揚 水 量 に 減 少 傾 向 が 見 ら れ る も の の ， バ ン コ ク 郊 外 の 地

域 で は 民 間 井 戸 の 揚 水 量 が 増 加 し た 後 に 横 ば い に な っ て い る ． 特 に チ ャ オ プ ラ ヤ

川 河 口 部 に 位 置 し て い る サ ム ッ ト プ ラ カ ン で は ， 民 間 井 戸 の 揚 水 量 が 高 い 値 で 推

移 し て お り ， 塩 水 化 地 域 が 拡 大 ， 深 刻 化 し た 要 因 で あ る と 考 え ら れ る ．

一 方 で ， バ ン コ ク 中 心 部 よ り 内 陸 の 地 域 に お い て 見 ら れ た 地 下 水 塩 水 化 の 要 因

に は ， 化 石 塩 水 の 影 響 ， 人 間 活 動 に よ る 汚 染 が 考 え ら れ る ．

化 石 塩 水 に つ い て は ， 海 成 の バ ン コ ク 粘 土 層 に 残 留 し た 化 石 塩 水 の 影 響 が 考 え

ら れ る ．B K 層 は 元 来 塩 分 濃 度 が 高 く ，下 層 の P D 層 と の 繋 が り が 存 在 す る と さ れ

て い る こ と か ら ，P D 層 に お い て ，化 石 塩 水 の 影 響 が 大 き い と 考 え ら れ る ．特 に パ

ト ム ー タ ー ニ 中 心 部 で 塩 水 化 が 深 刻 化 し て い た が ， こ れ は 民 間 井 戸 の 過 剰 揚 水 の

結 果 生 じ た 水 頭 差 に よ っ て ， B K 層 の 地 下 水 が 絞 り だ さ れ た こ と が 原 因 で あ る と

考 え ら れ る 2 8 ）．

1 . 1 . 2 で 述 べ た と お り ，経 済 成 長 期 に ，上 水 道 設 備 が 不 十 分 で あ る バ ン コ ク 郊 外

で ，多 く の 住 宅・工 業 団 地 の 開 発 が 行 わ れ た ．そ の 結 果 ，図 4.9 2 9 )に 示 す と お り ，

サ ム ッ ト プ ラ カ ン や パ ト ム ー タ ー ニ に ま で 都 市 部 が 拡 大 し ， 同 地 域 で 過 剰 揚 水 に

よ る 塩 水 化 が 生 じ た こ と が 考 え ら れ る ．

ま た ， Ya m a n a k a ら 3 0 ） の C l お よ び C h l o r o f l u o r o c a r b o n s を 用 い た 研 究 に よ っ て ，

地 表 の 粘 土 層 を 通 過 す る 地 下 水 涵 養 が 揚 水 活 動 と と も に 生 じ て い る こ と が 示 唆 さ

れ て い る ． こ の 結 果 ， 表 層 の 人 間 活 動 に よ る 汚 染 が 帯 水 層 ま で 到 達 し て い る こ と

が 考 え ら れ る ． パ ト ム ー タ ー ニ 中 心 部 を 除 く 地 域 の P D 層 の 塩 水 化 は ， 主 な 土 地

利 用 が 水 田 で あ っ た こ と ， N L， N B 層 に 比 べ て 塩 水 化 が 顕 著 で あ っ た こ と か ら ，

人 間 活 動 に よ る 汚 染 原 因 と し て ， し 尿 等 を 含 む 家 庭 排 水 の 影 響 が 考 え ら れ る ． パ

ト ム ー タ ー ニ 中 心 部 の P D 層 の 塩 水 化 は ， 工 業 団 地 か ら 排 出 さ れ る 工 業 排 水 の 影

響 も 考 え ら れ る ．

以 上 よ り ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お け る 急 激 な 経 済 成 長 に 伴 う 都 市 部 の 拡 大 に よ

っ て ， 民 間 井 戸 の 過 剰 揚 水 が 行 わ れ た 結 果 ， 地 下 水 の 塩 水 化 が 深 刻 化 し て い る こ

と が 確 認 さ れ た ．今 後 の 地 下 水 位 の 回 復 に よ っ て ，我 が 国 で も 見 ら れ た 3 1 )よ う に ，

塩 水 化 地 域 は あ る 程 度 後 退 す る こ と が 期 待 さ れ る ．一 方 で ，1 . 1 . 3 で 述 べ た と お り ，

25

地 下 水 塩 水 化 は そ の 回 復 に 長 い 年 月 を 要 す る た め ， 地 下 水 揚 水 規 制 等 の 対 策 を 引

き 続 き 行 う 必 要 が あ る ．

4.3.2 地 下 水 ヒ 素 汚 染

ヒ 素 汚 染 メ カ ニ ズ ム に つ い て ， ヒ 素 が 塩 化 物 イ オ ン と 異 な り ， 土 壌 に 吸 着 さ れ

や す い こ と ， 一 般 に 地 下 水 の 重 金 属 汚 染 が 自 然 に 存 在 す る 重 金 属 に 起 因 す る こ と

を 踏 ま え て ，人 間 活 動 に よ る 汚 染 源 に つ い て は 考 慮 し な い も の と す る ．以 下 で は ，

自 然 に 存 在 す る ヒ 素 が ，過 剰 揚 水 に よ っ て 溶 出 す る メ カ ニ ズ ム に つ い て 考 察 す る ．

1 . 1 . 3 で 述 べ た と お り ，ヒ 素 の 汚 染 機 構 と し て ，酸 化 説 ，還 元 説 ，陰 イ オ ン 交 換

説 ， そ し て 水 酸 化 鉄 脱 着 説 が 挙 げ ら れ て い る ．

酸 化 説 は ， 過 剰 揚 水 に よ っ て 酸 素 が 供 給 さ れ る こ と で 酸 化 的 環 境 と な り ， 黄 鉄

鉱 か ら ヒ 素 が 遊 離 す る と い う も の で あ る ． こ の 説 は ヒ 素 と 硫 酸 イ オ ン に 正 の 相 関

関 係 が 見 ら れ る こ と が 前 提 で あ る ．

還 元 説 は 過 剰 揚 水 に よ っ て 表 層 か ら 微 生 物 が 供 給 さ れ る こ と で 還 元 的 環 境 と

な り ， 鉄 酸 水 酸 化 物 か ら ヒ 素 が 遊 離 す る と い う も の で あ る ． 微 生 物 の 供 給 源 は 農

業 で 排 出 さ れ る 家 庭 排 水 や 肥 料 が 挙 げ ら れ て お り ， ヒ 素 と 鉄 に 正 の 相 関 関 係 が 見

ら れ る 事 が 前 提 で あ る ．

陰 イ オ ン 交 換 説 は ， 鉱 物 の 固 相 表 面 に 吸 着 し て い る ヒ 素 が ， リ ン 酸 イ オ ン 等 の

よ り 親 和 性 の 高 い 陰 イ オ ン の 供 給 に よ っ て ， 遊 離 す る と い う も の で あ る ．

水 酸 化 鉄 脱 着 説 は ， 酸 化 環 境 下 で ， 中 性 か ら 弱 塩 基 性 の 水 質 に 変 化 す る 場 合 ，

水 酸 化 鉄 鉱 物 の 表 面 電 荷 (プ ラ ス )が 弱 く な り ，等 電 位 点 ( p H 7 . 9～ 8 . 2 付 近 )を 経 て ，

マ イ ナ ス に 帯 電 し ，そ の 結 果 ，吸 着 さ れ て い た ヒ 素 が 遊 離 す る と い う も の で あ る ．

以 上 を 踏 ま え て ， 地 下 水 ヒ 素 汚 染 メ カ ニ ズ ム の 推 定 を ， 地 域 別 に 行 っ た ． そ の

結 果 を 以 下 に 示 す ．

・ 図 4.10 の と お り ， バ ン コ ク に お い て ヒ 素 と 硫 酸 イ オ ン の 間 に 有 意 な 相 関 関 係

が 見 ら れ た ． 特 に ヒ 素 濃 度 と 硫 酸 イ オ ン 濃 度 が 高 か っ た 南 西 部 の 地 点 は ， 酸 化

説 と 調 和 的 で あ る ．

・ 図 4.11 の と お り ， ノ ン タ ブ リ ー に お い て ， ヒ 素 と 鉄 に 有 意 な 高 い 相 関 関 係 が

見 ら れ た ． ま た ， ヒ 素 濃 度 と 鉄 濃 度 が 高 か っ た 地 点 の 土 地 利 用 が 水 田 で あ っ た

こ と を 踏 ま え て ， 還 元 説 と 調 和 的 で あ る ．

26

・ 図 4.12 の と お り ， パ ト ム ー タ ー ニ に お い て ， ヒ 素 と 硫 酸 イ オ ン ， ヒ 素 と 鉄 の

間 に 有 意 な 相 関 関 係 が 見 ら れ た ． 西 部 は 土 地 利 用 を 踏 ま え て ， ノ ン タ ブ リ ー 北

部 と 同 様 ， 還 元 説 と 調 和 的 で あ る ． 中 心 部 は ， ヒ 素 と 硫 酸 イ オ ン 濃 度 が 高 い 値

を 示 し た 地 点 が よ く 見 ら れ た こ と か ら ， 酸 化 説 と 調 和 的 で あ る ．

・ 中 心 部 の 別 年 度 の 測 定 デ ー タ で ， 基 準 値 の 100～ 3000 倍 を 超 え る ヒ 素 濃 度 が 測

定 さ れ た 地 点 が あ っ た ． 弱 塩 基 性 の 水 質 で ， 硫 酸 イ オ ン と 鉄 と の 相 関 が 見 ら れ

な か っ た こ と か ら ， 酸 化 説 ， 還 元 説 と は 非 調 和 的 で あ る 一 方 で ， 水 酸 化 鉄 か ら

の 脱 着 の 可 能 性 が 示 唆 さ れ る ．

・ 図 4.13 の と お り ， サ ム ッ ト サ コ ン に お い て ， ヒ 素 と 硫 酸 イ オ ン ， ヒ 素 と 鉄 の

間 に 相 関 関 係 は 見 ら れ な か っ た こ と か ら 酸 化 説 ， 還 元 説 と は 非 調 和 的 で あ る ．

一 方 で ， 高 濃 度 の ヒ 素 が 確 認 さ れ た 地 点 が 弱 塩 基 性 の 水 質 で あ っ た こ と か ら ，

水 酸 化 鉄 か ら の 脱 着 の 可 能 性 が 示 唆 さ れ る ．

以 上 よ り ， 現 在 バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お い て ， 広 域 の ヒ 素 汚 染 に 関 す る 目 立 っ た

報 告 は な い が ， 局 所 的 に 非 常 に 高 濃 度 の ヒ 素 が 溶 出 し て い る 可 能 性 が あ る ． ヒ 素

汚 染 が 不 飽 和 帯 に 存 在 す る 場 合 ， 地 下 水 位 の 回 復 に よ っ て 飽 和 帯 に 拡 散 す る 恐 れ

が あ る た め ， モ ニ タ リ ン グ に よ る ヒ 素 濃 度 ， 地 下 水 位 等 の 観 察 が 必 要 で あ る ．

27

第 5章 結論と今後の課題

5.1 結論

本 研 究 で は ， バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お け る 地 下 水 塩 水 化 と ヒ 素 汚 染 の 現 状 を ，

A r c G I S 上 で デ ー タ を 構 築 し な が ら ，ト リ リ ニ ア ダ イ ア グ ラ ム ，ヘ キ サ ダ イ ア グ ラ

ム ， 種 々 の 統 計 手 法 を 用 い て 検 討 し ， 地 下 水 汚 染 メ カ ニ ズ ム を 推 定 し た ．

第 3 章 で は ，相 関 分 析 に よ っ て 変 数 間 の 相 関 関 係 の 確 認 ，主 成 分 分 析 に よ っ て ，

主 成 分 得 点 を 用 い た 地 下 水 汚 染 の 定 量 的 な 分 析 を 行 っ た ． そ の 結 果 ， 以 下 の 知 見

が 得 ら れ た ．

・ 相 関 分 析 に よ っ て ， ヒ 素 濃 度 と 電 気 伝 導 度 の 間 に 相 関 関 係 が 見 ら れ た ．

・ 主 成 分 分 析 に よ っ て ， 因 子 間 の 相 関 関 係 ， 特 に 塩 化 物 イ オ ン 濃 度 と ヒ 素 濃 度 の

相 関 関 係 が 確 認 さ れ た ． こ れ は ， 化 学 的 な 相 関 関 係 が 原 因 で は な く ， 地 下 水 塩

水 化 と ヒ 素 汚 染 が そ れ ぞ れ 過 剰 揚 水 に 起 因 し て い る こ と が 原 因 で あ る と 考 え

ら れ る ．

・ 主 成 分 分 析 に よ っ て ， 地 下 水 汚 染 の 総 合 指 標 で あ る 第 1 主 成 分 の 主 成 分 得 点 が

上 層 ほ ど 高 い 傾 向 に あ る こ と が 確 認 さ れ た ．

・ 海 水 が 進 入 し て い る と 考 え ら れ る 沿 岸 地 域 で は ， 下 層 に お い て ， 第 1 主 成 分 の

主 成 分 得 点 が 卓 越 す る 地 点 が 見 ら れ た ．

第 4 章 で は ， ク リ ギ ン グ に よ る 内 挿 を 行 い ， 地 下 水 塩 水 化 地 域 ， 地 下 水 ヒ 素 汚

染 地 域 の 推 定 を 行 っ た ． ま た ， 過 剰 揚 水 の 観 点 か ら ， 地 下 水 汚 染 メ カ ニ ズ ム の 推

定 を 行 っ た ． そ の 結 果 ， 以 下 の 知 見 が 得 ら れ た ．

・ バ ン コ ク 中 心 部 に か け て ， 海 水 進 入 に よ る 塩 水 化 が 拡 大 し て い る こ と が 分 か っ

た ． 都 市 部 の 拡 大 に よ る ， 沿 岸 地 域 に お け る 民 間 井 戸 の 過 剰 揚 水 が ， 主 な 原 因

で あ る と 考 え ら れ る ．

・ 内 陸 地 域 に お い て 塩 水 化 が 拡 大 し て い る こ と が 分 か っ た ． 都 市 部 の 拡 大 に よ る

民 間 井 戸 の 過 剰 揚 水 の 結 果 ， 化 石 塩 水 が 絞 り だ さ れ た こ と と ， 人 間 活 動 に よ る

汚 染 が 原 因 で あ る と 考 え ら れ る ．

・ バ ン コ ク 南 西 部 の ヒ 素 汚 染 に つ い て ， 過 剰 揚 水 に よ っ て 表 層 と 海 水 か ら 酸 素 が

供 給 さ れ た 結 果 ， ヒ 素 が 溶 出 し て い る 可 能 性 が 考 え ら れ る ．

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・ ノ ン タ ブ リ ー 北 部 と パ ト ム ー タ ー ニ 西 部 の ヒ 素 汚 染 に つ い て ， 過 剰 揚 水 に よ っ

て 表 層 か ら 微 生 物 が 供 給 さ れ た 結 果 ， ヒ 素 が 溶 出 し て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た ．

・ パ ト ム ー タ ー ニ 中 心 部 の ヒ 素 汚 染 に つ い て , 過 剰 揚 水 に よ っ て 表 層 か ら 酸 素 が

供 給 さ れ た 結 果 ， ヒ 素 が 溶 出 し て い る 可 能 性 が 考 え ら れ る ．

・ パ ト ム ー タ ー 二 中 心 部 の ヒ 素 汚 染 に つ い て ， 別 年 度 の 測 定 デ ー タ で 基 準 値 を 大

幅 に 超 え る 地 点 が 確 認 さ れ た ． こ の 地 点 は 弱 塩 基 性 の 水 質 で あ っ た こ と か ら ,

水 酸 化 鉄 か ら の ヒ 素 の 脱 着 の 可 能 性 が 考 え ら れ る ． 地 下 水 位 の 変 動 も 含 め ， 今

後 の モ ニ タ リ ン グ が 必 要 で あ る と 考 え ら れ る ．

・ サ ム ッ ト サ コ ン の ヒ 素 汚 染 に つ い て ， 弱 塩 基 性 の 水 質 で あ っ た こ と か ら ， 水 酸

化 鉄 か ら の 脱 着 の 可 能 性 が 考 え ら れ る ．

バ ン コ ク 周 辺 地 域 に お い て ， 地 下 水 塩 水 化 と ヒ 素 汚 染 が 確 認 さ れ た 事 か ら ， 今

後 ，地 下 水 汚 染 が 拡 大 し な い よ う に ，引 き 続 き 水 質 分 析 を 行 い ，対 策 法 に つ い て ，

特 に 本 研 究 で 挙 げ た 地 域 を 中 心 に 検 討 し て い く 必 要 が あ る ．

5.2 今後の課題

本 研 究 の 今 後 の 課 題 ， 展 望 を 以 下 に 示 す ．

・ 地 下 水 塩 水 化 に 関 し て ， ク リ ギ ン グ 精 度 を 上 げ る た め に ， 特 に 沿 岸 地 域 の 測 定

デ ー タ を 収 集 す る 必 要 が あ る ．

・ 地 下 水 ヒ 素 汚 染 に 関 し て ， 広 域 で 生 じ て い る 地 下 水 塩 水 化 と 比 較 し て ， よ り 局

所 的 な 検 討 が 必 要 で あ る た め ， 測 定 デ ー タ を さ ら に 収 集 す る 必 要 が あ る ．

・ 地 下 水 ヒ 素 汚 染 の 影 響 因 子 に つ い て ， 今 後 リ ン 酸 イ オ ン の 測 定 デ ー タ や ， ヒ 素

の 化 学 形 態 の デ ー タ 等 の さ ら な る 水 質 デ ー タ の 収 集 が 必 要 で あ る ．

・ 1 . 1 . 2 で 述 べ た と お り ，バ ン コ ク 首 都 圏 で 確 認 さ れ た 地 下 水 位 の 回 復 傾 向 は ，今

後 郊 外 に も 見 ら れ る こ と が 推 測 さ れ る ． 統 計 分 析 だ け で な く ， 数 値 解 析 も 導 入

す る こ と で ， さ ら に 定 量 的 に 検 討 で き る シ ス テ ム を 構 築 す る ． そ し て ， 地 下 水

位 回 復 が 地 下 水 塩 水 化 ， 重 金 属 汚 染 に も た ら す 影 響 を 検 証 し ， 今 後 の 予 測 を 行

う 必 要 が あ る ．

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参考文献

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的 研 究 ， 土 木 学 会 論 文 集 ， N o . 4 5 7， Ⅲ - 2 1， p p . 5 1 - 5 8， 1 9 9 2 .

2 7 ) 小 林 知 勝 ： ク リ ギ ン グ 法 を 用 い た 歪 場 の 推 定 の 試 み ， 北 海 道 大 学 地 球 物 理 学

研 究 報 告 ， N o . 7 2， p p . 2 6 2 - 2 6 8， 2 0 0 9 .

2 8 ) 辻 和 毅：モ ン ス ー ン ア ジ ア の 大 都 市 圏 に お け る 地 下 水 保 全 政 策 の 実 証 的 比 較

研 究 ， p p . 6 1 - 6 2， 2 0 0 9 .

2 9 ) a r c h i t e c t k i d d：

h t t p : / / w w w. a r c h i t e c t k i d d . c o m/ i n d e x . p h p / 2 0 1 2 / 0 3 / d e f o r e s t a t i o n - i n c r e a s e s - f l o o d s /

3 0 ) Ya ma n a k a , T. , S h i m a d a , J . , Ts u j i mu r a , M . , L o r p H e n s r i , O . , M i k i t a , M . , H a g i h a r a ,

A . a n d O n o d e r a , S . : Tr a c i n g a c o n f i n e d g r o u n d w a t e r f l o w s y s t e m u n d e r t h e

p r e s s u r e o f e x c e s s i v e g r o u n d w a t e r u s e i n t h e l o w e r c e n t r a l p l a i n , T h a i l a n d , H y d r o l .

P r o c e s s , 2 5 , p p . 2 6 5 4 - 2 6 6 4 , 2 0 11 .

3 1 ) 地 下 水 ― 富 士 市 ：

h t t p : / / w w w. c i t y. f u j i . s h i z u o k a . j p / k u r a s h i / c 0 9 0 4 / f me r v o 0 0 0 0 0 0 7 2 s w - a t t / f m e r v o 0 0 0 0

0 0 7 3 0 n . p d f， 2 0 1 5

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謝辞

最 後 に な り ま す が ， 本 論 文 を 執 筆 す る に あ た り ， 本 研 究 に ご 協 力 頂 い た 方 々 ，

お 世 話 に な っ た 方 々 に 感 謝 の 意 を 表 し ま す ．

京 都 大 学 工 学 研 究 科 ・ 大 津 宏 康 教 授 に は ， 研 究 に 取 り 組 む 姿 勢 ， 問 題 解 決 の た

め の 考 え 方 等 ， 非 常 に 多 く の こ と を 基 礎 か ら ご 指 導 頂 き ま し た ． ま た ， 研 究 に 必

要 と な る ソ フ ト ウ ェ ア を 購 入 し て 頂 き ， 研 究 を 円 滑 に 進 め る 環 境 を 整 え て 頂 き ま

し た ． ご 多 忙 の 中 ， 研 究 方 針 に つ い て の 適 切 な ア ド バ イ ス を 頂 き ， 筆 者 自 身 で は

気 づ く こ と の 出 来 な か っ た 考 え 方 ， 知 見 に 触 れ る こ と が 出 来 ま し た ． 心 よ り お 礼

申 し 上 げ ま す ．

京 都 大 学 工 学 研 究 科 ・ 木 元 小 百 合 准 教 授 に は ， 本 研 究 の 副 査 を 務 め て 頂 き ， 丁

寧 で 的 確 な ご 指 摘 を 頂 戴 致 し ま し た ． 心 よ り 感 謝 致 し ま す ．

京 都 大 学 工 学 研 究 科 ・ 北 岡 貴 文 助 教 に は ， 研 究 方 針 か ら 筆 者 の 些 細 な 疑 問 に ま

で ， 丁 寧 に ご 指 導 頂 き ま し た ． 学 生 一 人 ひ と り に 親 身 に ア ド バ イ ス を し て 頂 き ，

心 よ り 感 謝 致 し ま す ．

防 災 科 学 技 術 研 究 所 ・ 長 谷 川 信 介 氏 に は ， ご 多 忙 の 中 ， 本 研 究 に 関 し て ， 様 々

な 貴 重 な ア ド バ イ ス を 頂 き ま し た ． 心 か ら 感 謝 致 し ま す ．

大 八 木 智 子 秘 書 に は ， 研 究 室 生 活 に お け る 様 々 な 面 で サ ポ ー ト し て 頂 き ， 大 変

お 世 話 に な り ま し た ． 深 く 感 謝 申 し 上 げ ま す ．

大 津 研 究 室 の 諸 先 輩 方 に は ， 研 究 面 の み な ら ず 生 活 面 に お い て も 多 く の 助 言 を

頂 き ま し た ． 特 に 袴 田 薫 さ ん に は ， 同 分 野 の 研 究 を し て い る 先 輩 と し て ， 的 確 な

ア ド バ イ ス や 励 ま し の 言 葉 を 頂 き ま し た ． ま た ， 同 回 生 の 方 々 と は ， 互 い に 支 え

合 い ， 協 力 し 合 い ， 切 磋 琢 磨 し な が ら 研 究 に 取 り 組 む こ と が 出 来 ま し た ． 大 変 感

謝 し て お り ま す ．

皆 様 方 の 支 え に よ り ， 多 く の 貴 重 な 経 験 を さ せ て 頂 き ， こ の 一 年 間 を 密 度 の 濃

い 有 意 義 な も の と す る こ と が で き ま し た ． 感 謝 致 し ま す ．

最 後 に ， い つ も 心 か ら 筆 者 を 支 え て 下 さ っ て い る 家 族 に 深 く 感 謝 申 し 上 げ ま す ．

経 済 面 ， 精 神 面 で ， 勉 学 に 励 む 環 境 を 与 え て 下 さ り ， 心 よ り 感 謝 し て お り ま す ．

本 当 に あ り が と う ご ざ い ま し た ．