湖沼が与える周辺地下水の水同位体比形成への影響の検討
琵琶湖周辺の地下水・湧水の水質と同位体比の特徴について

京都市の隣、比叡山を越えた東側には琵琶湖が拡がっています。ご存じのように日本で最大の面積と貯水量を有する湖です。滋賀県のみならず、京都市の水源としても利用され、周辺地域にとって重要な湖です。

琵琶湖は山地で囲まれており、湖西と湖東では地形的に異なります。琵琶湖西岸断層がある西側では切り立った山地斜面が湖岸近くまで迫り、平地はわずかです。いっぽう、東側は湖岸から離れた位置（最大で約20 km）まで比較的なだらかな平坦地が拡がっています。山地で囲まれた盆地構造なので、周辺地域に降った多量の降水は地中へと浸透し、流域内には多量の地下水が貯留されています。これらの地下水や湧水は農業用水や工業用水、生活用水としてむかしから利用されており、現在でもなお地域の人びとに欠かすことのできない水として保全されている場所も多くあります。

持続可能な水利用を実現するには、地下水の流れや涵養量などを把握することが重要です。琵琶湖周辺に存在する地下水や湧水がどこで涵養したのかを示すことにより、地下水の流れも詳細に把握できると期待しています。地下水の涵養域を把握するためにはいくつかの方法があり、なかでも地下水などの水質や同位体を用いる方法がもっとも有効な方法の一つです。そこで本研究では、琵琶湖周辺の広域を対象とした地下水や湧水の水質や同位体の特徴を把握して水質の分布図を作成することにより、涵養域を把握することを目的として調査を行ないました。本稿では、調査結果のなかから、同位体比の結果から求めたd-excess値*の分布の特徴についてご紹介します。

調査は2017年9月から2018年1月まで、滋賀県内の湧水および地下水を対象とし（一部、京都府、岐阜県をふくむ）合計76地点で調査と採水を行ないました（図１★印）。現地では水温、EC（電気伝導率）、pH、ORP（酸化還元電位）を計測し、可能な地点では湧出量や地下水位も測定しました。採水は一般溶存成分用、微量元素用、安定同位体分析用にそれぞれ採取しました。採取後はすみやかに0.22μmのディスポーザブル・シリンジフィルターでろ過し、5℃の冷蔵室に保管しました。分析には、次のような方法を用いました。

調査の結果からは、各地点の水温やEC、pH、溶存成分比は、採取地の地形や地質と深くかかわっていることがわかりました。とくに琵琶湖北東部の伊吹山や霊仙山周辺ではCa-HCO₃型の水質組成が顕著に認められました。これは、周辺に分布する石灰岩の地質の影響を受けていることを示します。ほかの地域でも、地質や土地利用の影響が水質に表れていました。酸素と水素の安定同位体比は、近江八幡市の「西の湖」周辺と長浜市南部の一部地域で相対的に高い値を示しています。これらの地域には水田が多く拡がっていることから、夏季に水分の蒸発の影響を強く受けて同位体比が上昇した水（田面水）が地下に浸透し、周辺の地下水や湧水の同位体比が高くなったと予想できます。

図1は、湧水や地下水のd-excess値（＝δ²H－8×δ¹⁸O）の分布を示したものです。d-excess値は、降水をもたらす水蒸気が形成されるときの湿度や温度などの条件によって異なり、一般的には日本海側で高く、太平洋側で低くなることが知られています。図1の分布図では、地下水や湧水のd-excess値には地域的な差異が明瞭に認められ、琵琶湖の北側（湖北地域）のd-excess値は相対的に高く、琵琶湖の南側（湖南地域）では相対的に低い値が分布していることがわかります。具体的には、大津市中部（堅田付近）、近江八幡市、東近江市（八日市周辺）を結ぶ15.5‰の地帯（図1の点線で表示）を境界として値が異なります。これは、水蒸気の起源（日本海側か太平洋側か）がこの周辺で異なる可能性を示唆します。

今回は各地点で1回ずつのみ実施した調査の結果を用いましたが、調査を継続し、水質や同位体比の季節変化を把握することで、水蒸気の起源などを詳細に把握できると期待しています。今後は各地点の湧水や地下水の滞留時間を推定するための調査も実施して、琵琶湖周辺の水循環研究に活用したいと考えています。

湧き水は、各地でいまも生活につかわれている