著者 田崎 和江, 島根大学理学部地質学教室環境自主ゼ ミナール, 野田 修司
著者別表示 Tazaki Kazue, Noda Shuji
雑誌名 地球科学
巻 46
号 1
ページ 39‑56
発行年 1992‑01‑25
URL http://doi.org/10.24517/00061666
doi: 10.15080/agcjchikyukagaku.46.1_39
地球 希∫F学46 巻1 号 (1992 鐸二1丿亅〕 39
〜「
J639
ク ウェー
トの油 井 火 災
によ る
とみ られ るすす
の特性
日
本
で採集 した雪
の中
の ち りの観 察 一
田
崎
和江
島根
人 学理学部
地質
学教
室 環境 臼主 ゼ ミ ナー
ル 野出
修
π轡
1
)roperties of oiレderive
“fly
ashpartieles
from
Kuwait
Observations
ontho
nature of aerosoldusts
in
snow collectedin
Japan
Kazue
Tazaki ’,Environmental
Geology
Research
GrQup
*andS .
NQda
料Abstraet Local atmosphere ref
’
lects majoll or rninor int/ucnccs o「the world environmell し
.
FiDe particles or fly ash produced by combustion of fossil fuels are directly cycling ln ourplan巳t by west wind
.
The consequences of a massiv 巳 increase in the combustion of oil give the glQbal atmospheric inerease ofCO2 ,
N20,
acid gases etc.
SillceJarluary,
199〕during
the
Gulf
War,
the acidity Qr rain and NO2 contentsin
the atmosphere aredirectly
increased
threehllndred
times as other clean countriesb
>・fossil
fuel
burning.
The
fly
ashfrom
oil combustion now エnakes a massive contribu 仁ion to glQbal aeroso !s,
Snow dusts which are collected in February 20−
25,
1991,
at Shimane University may be rela 七ed to ernission ofsulphur and Ilitrogon spocios of oil
−derived
i ’
ly
ashfrolll
Kuwait
by
west wind 50001nhigh,
SEM
andTEM
observatlons reveaIed the presence of veryrine
parLicles or thirLfilms
Qf su!phur speciesin
the snow with al/ abundance offine
f
工y ash.
1
は じめに1991年 1月 17[ヨの米 軍を中 心とする多 国 籍 軍の イラ クへ の大 規 模な空 爆で湾 岸 戦 争 が 勃 発 した
.
開 戦から2 週 間 もた た ない う ちに,
イラク軍により油 旧施 設が爆 破 され,
クウェー
ト領 内の多 数の油 井が炎 上 し,
周 辺で の 大気汚染の心 配 が 現 実 化 した.
その炎 上によ り,
大 気 巾のイオウ酸 化 物は
,H
本の基 準 値の ユOD倍の濃 度に なっ た.
英気象庁 幹部が明ら か に し た ところ に よれ ば,
油 煙 の広が り は半 径2000kln
にも及び,
ブルガリ ア,
ルー
マニア
,
ギリ シャ東 部 な どバ ル カン半 島 まで も覆い,
トルコで は tt黒い雨
。 t
が降っ た,
また,
イオウ竣 化物や窒 素 酸 化 物が東 向 きの偏 西 風に乗っ て1 約40Dkm離 れ た イラ ンに酸性雨を降らせ た.
サ ウ ジア ラ ビ アの キング・
フ ァハ ド石油鉱物 資源研 究所が2 月 2日発表した ところによ
る とt クェ
ー
トでの油井の炎 上 数は,625
ケ所であ り,
二 酸 化イオウ ガスの広がり をシ ミュ レ
ー
シ ョ ン した 結果
,
H本の 二 酸 化イ オ ウの環 境基準 値 (〔1.
1ppm /hr
)の100
・
v300 倍になっ た.
炎 トに よっ て 発 生 す る二酸 化 炭 素 は,
32万 トン に一
ヒ り,
長期 的に は 地球の温 暖 化へ の影 響が心 配さ れて いる ヒ,
燃え る時に発 生 する大 量のす す は日光 を さえ ぎ り,
日傘 効 果に よる気 温 低.
下が
,
すでに クウェー
トで 起っ て い る,
2 月 27 冂に多 国 籍 軍が クェー
トの 全 面 解 放 を 宣 言 し,
ま た イラ ク軍は,
クウェ
ー
ト領 内 か ら撒 退 完r
を 発 表 し湾 岸 戦 争 が 事 実一 L
終 結 した.
3月 29目に財 団 法 人 リモー
ト・
セン シ ング センタ
ー
が湾 岸 戦 争で炎.
ヒする ク ウェー
トの油 井 群を と らえた衛 星 画像の解 析 結 果を発 表し た他
,
米 国の地 球 観 測 衛 星 「ラン ドサッ ト1と気 象衛星 1ノア.
1が 2月 15口,
22 日に火 勢 を 強め る油 井 炎E
の様 子を撮 影し た.
その煙の帯 は
,
ペル シャ湾 沿い にサ ウ ジ ァラ ビ ァか らカター
1991 ヰF6f ] 14 1]受 づ寸
,
1991千ド9丿] IY I[受王L理*[」
.
1陰 支部 島根 大 学頚1学 部地 質 学教 室,
〒690松 江 市 西 川 津田」10601)epartment Qf Goology
,
Faclllty 【♪f Science,
Shimane Unlverslty,
Matsue,
Shimane 690環境 自主ゼ ミ ナ
ー
ル のメン バー
20名糸井理樹
゜
人 石 牧
f’ °
人 森 佳 子 岡 美 登 子
゜
落 合 英 之 小 阪優 了tt 酒 井 幸 雄 竹 宮麻 里 了
゜
口川」邦1卩「
°
旧 肖】 洋e 丹 後 雅 憲D 烏 越俊 行 道前か お りt
’
画中川 祐
一 . ・
c 羽木 仙 幸゜
畑 中 義 人
゜
原凵和也 松田 恭
゜
水11晶 郎 渡 辺 弘 明
゜°
印は執 筆 者
* *島根県L
’
r
. 一
[二業技 術セン タ
ー
化学科,
島根県 出雲郷40 田崎和江
・
島根大学理学部地質学教室 環境 自主 ゼ ミナー
ル・
野田修 司ル付近 まで総延長約 1500k皿に も達して いた
.
4月23H
〜
26 日にか けて,
民 間の湾 岸 環 境 調 査 団 (団 長,
杉 山 恵一 ・
静 岡 大 学 教 授・
生 態 学 ) が サウジァ ラ ビ アの リ ヤ ド,
ダー
ランな どを調査 し た結果,
ク ウェー
トで炎 ヒする油井か ら約
100km
離れ た サ ウ ジ ア ラ ビア のカ フ ジは油 井火災に よ るすすで真昼で も空 が真黒で あ り,
約 500km離れ た リ ヤ ドで は,
亜 硫酸ガス (SO2
) 濃 度が・
時間値で最 大0
.
418ppm と日本の環 境 基 準 (0,
ユppm )の 4 倍を超えて いた
.
気 象 庁 気 象 研 究 所は
,
4月 27 日,
航 空 機による 茨 城 県 筑 波 市 上 空の大 気 浮 遊 粒 子の調 査 を行 ない,
ク ウェー
トの油 井 火 災に よる と み られ るす す を観 測 し た
.
円 本の 九 州 とほ ぼ同じ緯度に,
北緯30
度 線をは さ んで,
上 方 に イ ラ ク,
下方に ク ウェー
トがあり,
人 気 中に拡散され た油 井火災の汚 染 物 質は,
ジェ ッ ト気 流に の る と,
2日位で
,
凵本の上 空にやっ て くる といわ れている.
(村 山,
1987 ;倉 嶋,
1989 ;谷[「Ll989 )ま た,
湾 岸 か ら飛ん で き たす すが7 口〜
ユOIコ後にハ ワ イ のマ ウ ナ・
ロアの 4000m の [
il
頂で記録 された (Horgan,
1991).
化石燃料が燃 焼 する と
,
窒素 酸 化 物 (NOx
),
イオウ酸 化 物 (SOi
), 一 . wa
化 炭 素 (CO2
),
炭 化 水 素な ど を発 生 する が
,
これ らの物 質 は,
大 気 中の水 蒸 気,
ガス,
塵 と結 びつ いて新しい物 質 を 作 り,
地 上に降 下 す る,
これ らの 混合 物がいわ ゆ るす すと呼ばれる が,
化 石 燃料の う ち,
石 炭が燃 え た 場 合には
,一
般に,
マ グネタ イ ト,
ヘ マ タ イ ト,
非 晶 質 物 質の他,
ムライ トを含 有 す るのが特 徴で あ る(Tazaki
et al. ,
ユ989).
.
方,
原 油が燃え た場 合のす すに はム ラ イ トは含 ま れ ず
,一
般に,
炭 化物 や イオ ウの含有量 が高い こと が特 徴で ある.
特に,
中近 東の原 油 は,
石 灰 岩の中にあるの でイ オウ の含 有 量が高い こと が広 く知 られて いる,
そのため石 油 化学工場で は,
イオ ウ を除 去 (脱硫 )して 市販 して いる.
今 回の湾 岸 戦 争に よ る油 井火災は,
原 仙 中の多 量の 二 酸 化イオ ウ (亜 硫酸ガス) が全 く除去 され ずに
,
全て大 気 中に放 出 されてい る.
島 根 大 学理学 部 地質 学教 室
・
環境 臼主ゼ ミ ナー
ル では
,
湾 岸 戦 争 終 結 直前の 2月 20 目〜
25 円 に,
松 江市に 降っ た雪 を 採 集 し,
その 中の塵 を 分 析・
観 察 した.
咋年 度,
松 江 市 内で観 察 した す すの 鼠 とその特 徴 を本 年度採 集 した試 料 と比 較 す る と,
イオウ成 分の多い ク ウェー
トの原 油によるす すが
,
日木 上 空に も飛 来 し,
大 気 汚 染 を 引き起こ して いる可 能 性が強い.
その塵の鉱 物 組 成 化 学成分,
電 子 顕 微 鏡によ る形 態 観 察にっ いて報 告 し,
当日の気 象 状 況 も併せて考 察 を 行なっ た
.
且
採集 試 料
と実験 方 法 A .
雪の分析方法ユ99ユ年 2月に島 根 大 学理学 部 棟屋 上で採 集し た雪は
室温で 自然 融 解さ せ た
.NO2 −N ,
pa ’
H
,−
N,
PO ,−
P の測定には
,
筑波総合化学 研究所 製ユ ニ メー
ター
(スポ イ ト式 示 差比色 計 ) (天 谷
、
1989)を使 用 した.
実験中 零 点 調 節 を 数 回 行い
,
試 料 が 混 ざ らない様にユ ニ メー
タ
ー
の スポイ トを 毎回蒸 留 水でよ く洗 浄 して 使用 し た.
NO2−
N (亜 硝 酸 性 窒素)は,
試料 2ml を 試験 管に とり
,
ザル ツマ ン試薬2m
正を加え,
よく振 り混ぜ,10〜
15分放置 後
,
発 色 した ピンク を 比 色する.
次にNH4 −
N(ア ン モ ニ ア性 窒 素 )は試 料 2ml を 試 験 管にと り
,
フェ ノ
ー
ルニ トロプ ルシッ ドナ トリウム液2ml を 加 え て再 びよく振 り 混ぜ
,
室 温 (20〜
25℃ ) に 1 時間放置 後,
発 色 した青 色 を 比 色 する.PO
,−P
(オ ル ト リン酸一
リン)は,
試 料 5m ]を 試 験 管に と り,
モ リブ デン酸アン モ ニ ウ ム液
0.
5ml を加え.
次に塩 化 第一 . ・
ス ズ液 を一
滴 加え て よ く振 り 混 ぜ,
IO分間放置後発 色 し た青色 を 比 色 する. lt
述の実 験の際,
試 薬 を 人れて振り混 ぜた 後,
試験 管の口をパ ラフ ィ ル ムで お おい, 外 気の 出入 り を 少 な く した,
pH は,
堀場製作所 製カス タニー A CT
pH メー
ター
を 使用 し,
採 集 した雪を 室 温で溶か した直後に測定し た
.
B .
エ ア サ ンプラー
に よ る大気中の浮遊粉 塵の採 集 方 法 大 気 中の 浮 遊 粉 塵の採 集方法は 以下の と お りで ある,
柴田科学器械工業 (KK )製ハ イ ボ リ ウム
・
エ ァサ ンプラ
ー
HVC−
1000 型に,
Toyo
ろ紙の ガラス繊維 製・
GB100R (203×254m )をセ ッ ト し,
吸引流量 10〔}〔ll/ min。
吸引圧力 2000mmAq で,
24 時 間 採 集を行なった
,
エ ァ サ ンプラー
は島恨 大学理学部 1 号館屋上(8 階 )に設 置 し
,
2月’
t口〜
5N,
2月12 R〜
13 円,
2月 20日〜
21 日,
2月25Fi〜
26 日,
3月4 口〜
5日, 3月 1
1口
〜
13日
, 3
月13
日〜
/5ヒヨ
,
3月18日
〜
19口
,
3月26 日
〜
27 日,
3 月 29H〜
30 H の計 10 回の採 集 を 彳∫ なっ た.
た だし3月11口〜
13日,
3月 13日〜
ユ5 日は2日間
,
48時 間 採 集して い る, C .
X 線 粉 末 回折法
X
線粉 末回折分 析は、
理学 電 機 製ガ イ ガー
フ レッ
クス
D −1
掣2013X
線同折装置を使 用し,
カ ウンター
モ ノ クロ メ
ー
ター
によ るCu
Ka
線を用い,
奄 圧35kV,
電 流 20rrlAで測定を行な っ た
.
採 集し た雪は自然 融 解 した後,
沈澱 し た固 形物を ピペ ッ トで とりガ ラス板に塗 布して分 析を 行なっ た,
クェ
ー
トの油 井 火 災によると み ら れ るすすの特 性 41D .
走 査 型 電 子 顕 微 鏡 観 察
X
線粉 末回折 分 析で使用 した沈 澱 物の一
部を,
両 面 テー
プで接 着し,
金蒸 着を施した後に,
観 察 を 行なった
.
走 査 型電子 顕微 鏡は,
日立製作所 製S−
2100型及びH
本電子 製 JSM−
T220A を 用い,
加 速電 圧 15〜
25kV で観察し た.
エ ネルギー
分 散 型 分 析 は,
走 査 型 電 子 顕 微 鏡に取り付けられた,
堀 場 製 作 所 製 EMAX3000 エ ネ ル ギー
分 散型X
線 分析装 置に よ り,
加 速 電 圧 20kV で分 析 した
.
定量分析結果は, すべて酸化物 と して,
分 析 装 置のデー
タ処理機能として付加されてい るZAF 補 正 法に よっ た.
なお,
エ ネルギー
分 散 法によ る定量分析では
,
すべてK 一
フ ァ ク ター
により値が補正さ れ て い る. E .
透 過 型電 子顕微 鏡 観 察融解した雪の懸濁液を
,
支 持 膜 を 張っ たマ イ クロ グ リッ ド上に のせ,
透 過 型 電 子 顕 微 鏡で観 察 した.
透 過 型 電 子 顕 微鏡 は,
日本電壬製のJME
2000EX を用い,
加 速 電 圧160kV で観 察し た.
皿
結 果
A .
エ ア サンプラー
によ る 大 気 中の浮 遊塵の採集 エ ァサンプ ラー
の ろ紙に大 気 中の麈を採集し,
その ろ紙の塵の濃度を 比較した ものが 第ユ図である
,
2月20
凵〜21
日 (C
)は前日まで雨や雪 が 降っ てお り,
採 集 目 当 日 も 雪 で あっ た,
採 集された塵の量は非常に少なく.
大 気がきれいであっ たこと を示 す.
2月25 日〜
26 日(D
) は前日までずっ と雪 だっ た が採 集日は曇 りか ら晴れと な り,
2月20日〜
21日 (C
) と比 較 すると塵の量は格段に 多 くなっ てい る,
3 月 4日〜
5 日 (E)の天 気は曇りで塵 の量 が非常に多 く,
ろ紙 が 真 黒に なっ た.
3月18日〜
1 9 日 (H
)の天気は快 晴で,
3月 4 日(D 〜
5 日(E)と 同様に塵の量は非常に多い.
3 月 26 []〜
27 日(1
)の大 気は曇 りのち 雨で,
塵の量は比 較 的 少ない.
3月 29凵〜
30 日 (J
) は 3月 26口〜
27日(D
と同じ曇りのち雨であ り
,
前日の天気も同じであっ た.
しか し,
塵の量 は全く違っ た結 果を示し
,3
月 29 日〜30
日(J
)の方が多 くなっ て いる.
こ の違いは 風向き に よ る黄 砂の飛 来 量に よっ て生 じて おり,
3月26 口〜
27日の風 向 きは東 北 東〜
東,
3 月29il〜30
日 の風向きは北 東〜
西であっ た.
こ の他の採 集口で黄砂の影 響 を 受け てい ると明 確にわか るもの は見 当ら ない
.
B .
雪の分 析松江市にあ る島根 大学理学 部 屋 ヒで
,
2月 20 日〜
25 日に かけて採 集した雪の pll,
亜 硝 酸 性 窒 素 (NO2 − N
),
ア ンモ ニ ア性窒素(NH
ザ N ),
オル トリン酸 リン(PO4
−
P )を 測 定 し た 結 果 を第 1表に 示す.
採 集 を始めた
2
月20口の雪の pH は5.
3で,
酸 性の値 を 示 し, 21日
〜
25冂 で は中一
アルカ リ性 を 示 してお り,
特に 25 日 は pll 8.
3と高いアル カ リ性 を示 した.
雪の pH は,
6日間で酸 性 か らアル カ リ性へ 推移して い る
.
溶か した雪の 中のNO2
−
N は,
20日 と25 日 が,
O.
023〜
O.
027ppm41
第 1図 島 根 大 学理学部 1号館屋
E
(8
階建) に設 置 し たエ ア サンプラー
に より採 集 した大 気 中の塵の量
.
ろ紙の色の濃 淡 は,
大 気 中の塵の量の多少 を表 わ している.
A
: 1991年 2月4
日〜
5 日,
曇 り,
B : 2月 12口〜
13 日,
晴れ〜
曇 り,
C ; 2月 20 日〜
21口
,
雪,
D : 2月 25日〜26
冂,
曇 り〜
晴れ, 一
時 雪, E
:3
月4
日〜5
日,
曇り,
F
:3
月 1/日
〜
13U, 晴れ
,
G
:H :
7i1
,
曇 り〜
雨,
J
:〜
雨.
間測定
.
3月ユ8日
〜
19 日,
快 晴,
13
月 13日〜
15口,
晴 れ,
3月26 日
〜
2 3 月29 日〜30
日,
曇 りF と
G
のみ48 時間測 定,
他の 日は24時42
田崎和 江・
島根大 学理学 部地質学 教室 環 境 臼主 ゼ ミ ナー
ル・
野田修司第 1表 雪の分 析 値
pH は雪を室 温で融 解 した直後に測定した
.
理1
:理学 部1号 館,
理n ;理 学 部2 弓館雪の分 析 1991年
採 集 日 2/2 2/212 /222 /232 /25 採 集 場 所 理 1
. .
理 且 理 HpH 5
.
31理 1 7
.
23理 H
7
.
017.
578.
25 NOz−
N(ppm)0.0270 . 0160 . Ol80 .
Ol7層日、
−
N(ppm) 0.
4220.
411 0.
4170
.
0230. 337
1PO、
−
P(PP皿) 0.
312OPr ’9o
.
299− . 一 .
0
.
14「
〆 0
.
159O.
102iとわずか に高く
,
他のH
は 〔}.
〔,16・ −
e.
018ppm を 示 し た.
な お,
湾 岸 戦 争以前の 1990年 12 月 4 日のII青天のH
の大 学 内 4カ所の大 気 中の NO2 量は
0. 008PPm
で あ り(旧崎他 199D 今 回の 雪の tvの NOz
−
N 量は,
い ず れ も平常時より高い値を示 して い る.
ま たNII4−
N は.
相 対 的に22 口と 25 凵の値が,
0.
299とO. 337ppm
と低 く,
他のH
は.
411〜
0.
422ppm と比 較 的 高い値 を 示 して い る
.PO
ザ P 値は,
雪の降 りはじめ か ら後半に かけ て減 少し、
20 日(0.
312ppm )と25口 (0,
102ppm )とでは
,
20目の方が約 3倍 高い値 を 示 して い る.
この リン の 存 在はエ ネルギー
分 散型分 析で も確かめ ら れ た. C .
雪の中の塵の鉱 物 組 成
L991
年2
月に採集した雪 を 自然 融 解 さ せ,
沈 澱 した 固 型 物のX
線 粉 末 回 折は,
5 日間とも一
見すると似た 様な回 折パ タ
ー
ンを示 すが試 料 採 集日毎でい くつ かの差異が見ら れ る 〔第 2図 〕
.
雪の中の塵の組 成は一
般に,
低
〜
中 曙の砂 漠の砂な どに由 来 する石英,
長石類,
カ オリン鉱 物
,
雲 母 類 粘 十鉱 物 を キ と し,
2. 5
蓋付近の少量の 〔水)酸 化 鉄を伴う
,
21 凵,
22日の試 料 中に は上 述の鉱物の他に
,
目本 周 辺の海 水 由 来 と考え ら れ る 2.
8Aのハ ラ イ トの強い反 射 も認められる
.
走 査 型 電 子 顕 微 鏡 観察によっ て も,
ハ ラ イ ト様の立 方 体の鉱 物が多 く認 められてい る
.
又,
ハ ライ トの反 射と重なっ ている が少 量の硫酸カ リ鉱 (
K
,,Na (SOI
):) を 含ん でい る.
硫酸カ リ 鉱の 主妛な反 射 は,・
1.
09,
2.
94,
2.
839,
2、 042A
で,
2.
8.
&d]10 はハ ライ トの d200 回折線とオー
バー
ラッ プ する
.
いず れの バ ックグ ラ ウン ドも15°− 30
” の間が少 し 高いこと か ら,
非 晶 質 物 質と倉’
機 物の存 在 が示唆さ れ る
.
と り わ け 20 日 の試料は最 も高い バ ッ クグラ ウ ン ド を 示 して い る.
さ ら に,
5.
79,・
1.
84,
:3.
87A の弱い反 射が認め ら れ る が
,
これ はエ ネル ギー
分 散 型 分 析に よ るデ
ー
タと ともにイオ ウ の存 在 を示している.
こ の イ オ ウ は 主に上 層 か ら もた ら されたと考え られ,
高分解能 電子 顕 微 鏡によっ て もイ オ ウ の5. 7gAdl13
の格子像が 確 認 されてい る.
な お,
石 炭の す すと石 油のす すの差 異 は,
ム ラ イ トの 有無にあ る (Tazaki
et α1.
,1989)が,
今回の雪の中の塵に は ム ラ イ ト(3.
4入)は入っ てお ら ず 石汕のす すのみ と考え られる.
D .
雪の中の塵の走 査 型 電 子 顕 微 鏡 観察X 線 粉 末 回 折で は その確認が難しい数% 以 ドの微 量
LFeb . 20 . 1991
Feb. 21 . 1991
Mica Kao
.
Qtz 426AKao
、
lQtz 、
331A Ha賦
.
2 10 20 30
●2e OuKαRadiation
40
第 2図 雪の中の塵の X 線粉末回 折 分 析
Mlca :雲 母類 鉱 物
,
KEio :カ オ リン鉱 物,
Q
しz ;石萸1,
Feld :長Tl
類,
Hali : ハ ラ イ ト,
Aphthita :硫 酸カ リ鉱,
Iron
Oxides
:(水 ) 酸f
ヒi
失Ol
#勿.
(42