著者別名 田崎 和江

地球環境中のイオウと微生物: 人間活動と環境地質 学の接点(<特集>環境地質学)

著者 Tazaki Kazue

著者別名 田崎 和江

journal or

publication title

Earth Science

volume 47

number 3

page range 251‑270

year 1993‑05‑25

URL http://doi.org/10.24517/00061696

doi: 10.15080/agcjchikyukagaku.47.3_251

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The Association for the Geological Collaboration in Japan (AGCJ)

NII-Electronic Library Service

The Association for theGeological Collaboration in Japan

{AGCJ)

AtlNIIg-".47ts 3 -[･

^]-i(19Y3T. 5A)

251-270 251

^±

teptecfi mp ^{di l t v e} ewtstz

-

_yKy

ma ntsi ^± estt ^{tttlE\ di} ti

^tG-s

^r

H thi ill 2IS

The sulfides and sulfate complexes with becteria in the Earth environment

^- interdependence on the human aetivity and grobal environment -

Kazue Tazaki'

iXbstraet

Because

of'

increasing population, human

^activity

has become

a

dominant _pro-

cess

^modifying

the

earth environment,

Understand{ng the

new environmental stresses

in-

cludes

^{study of}

interfaee _processes

on maero- and micro-seales.

Application of electron

microseopy

to the

study of sulfides and

sulfate

complexes

in

atmospheric

dust, in

acidic rlver sedimcnt,

in

sewage sludge and

in

waLer solution,

provide

^unique

information en the

interaction betwccn bacteria

^and

hunian

act",ities

in

elose-to-environmental conditions.

Mi-

croorganisms

exhibit great powers

^of

^trace

^meta] aceumulation and

immolization. They

may

be frequently encountered ln

extreme metal conLaminated environment

both

natural

and man-made.

The

sulfides

Ieading to the formation of sulfide

^{minerals were observed}

by scanning electron

mieroscop)T

(SE}O, transmission electron

microscopy

(TE)LO

equipped with energy-dispersive

X-ray

analysis

(EDX). ^FoT

^{exainple :}

1 Atmospheric

sulfide minerals

in

air

dust,

2 Sulfides precipitation

^with

bacteria ⁱⁿ polluted

^{mining river sediment,}

3 Sulfide

mineralization

in

sludge,

4 Experimental

siilfide mineralization

in 9 K

medium.

Atmosphere oxidaLion

^{rate of}

S02 is largely balanced by

exchange

aeross the hydro-

sphere-biospherc-Iand

surfaee interfaces. Fluetuating volcanic

emissions or

Chinese loess

rnay

have profound influence, SEM-EDX

observation

indicated that the

air

dust

and acid rain-water contained

gypsum, barite

and su]fur

rilms

whieh may

be due to

contributiens

from

volcanic eruption,

TEM observat,ion showed baeteria

with

S-rieh thin films ^{in dust}

^of

rain-water suggesting

interacLion between po]lutedS-rich preeipitation ^and bacterial

^activ-

ity in

atrnospherie

environment.

The ^{study of acidic}

^river

^{sediment indicates tho enermous} influence

^of

^{the biosphere in}

maintaining

river chemistry of sulfate complexes and

sulfides. The

eleetron mieroscopie

teehniques enable

us

to

exarnine

the

reactive surt'ace

at the

micron scale,

the

surface

where reaction

occurs,

Lhat

control so many of

the basic biogeochemieal processes, Micro-

scopic study showed

that

all

biomass

contains a significant

quanLiLy

^{of metallie con-}

stituents, and mineralization

in living

and

dead biodebris

^{may contribute}

^to

^sulfides

^trans- port from Lhehydrosphere into

sediment.

The bacterial

eell walls are remarkable

in their

ability

to fix

metals and

provide

^sitcs

for

nucleation and

g'rowth

^of

Mn,Fe,Cu

and

Zn

1992{i'-11Jl 6 N'x"'"J' 1993sc3HITHfi-

*[IIltscE-rc,

,Igj.tt]k("?I.U7XSbti1pt\tytt., T690 al}2111iptJl[}',,gma/[1060

Department

of

GeolDgy, ld'aculty

of

Science. ShiTnane Universit},, Nishikawatsu, Matsue 690, zatil}X- llttm.il['ltlS, etiIli<t.Z-\$mut\#g, ^i=920-11 {V{rtikanwa'

Department

of

Earth Sciences,Faculty

of

Seienue, ^Kanazawa University, Kukuma, Kanazawa

(T7)

Japan

920-11,Japan

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The 　Assooiation 　for 　the 　Geologioal 　Collaboration 　in 　Japan 　（AGCJ _｝

252

田　 崎 　 和 　 江

mineralS ．

　The



^sulfate



^complexes

^{and 　sulfides}

ⁱⁿ

^sludge

ⁱⁿ



^Lake



^Nakaurni

^were

hnvestigated ，



includ−

ing

　

study

　

on

　

the

　

formation

　of エnincrals 　and 　up しake 　of　meta ⊥

s

　

by



ba

¢

teria

Qr　

p

^工ant

． SEM − EDX

　

observation

　

showed

　

that

　

pyri

^しe

，



pyrrhotite

^arld

gyps

^{し亅m 　wero}

forrned

　on 　

the

　

top of 　 ^{surface 　 sludge} ．



The  aggregate 　

^of

　 framboidal

　

p − ^vrite 　

野radually

　grew 　in　 diatom  shell whi

¢

h

　

composed

　

of

　

S

　and 　

Fe，

^suggcsting

the

　

processes

^{of　sulfide 　mineral}

formaLions

　relat

−

edwith organisms

．

　

The

　sewage 

sludge

　ls

a

　

valuable

　

solu

℃e　ol

’

N ，



^P ，

^and

^heavy

^Inetallic

elemenLs （^e

， 9 ， ， Cu ，



^Fe ，



^Mn ，



^Zn

^）

^and



^organic



^matter ．



Such

metals 　are 　or　environmenta ！ con

−

cern

　 due　 ^{tQ 　 thoir}



^potential



^{effects 　 on 　 plant} 　

^uptake

　

^and

　 grQwth ．

　

Jarosite

　usod 　

in

　

the

　

Iaboratory

　study 　was 　

produced



from



a



mixLure

of

g



K

medium and

Thiob

αciUus 　

fenroxidans



^for



^a



period



^of



^sevcral



days．



SEM − EDX

observation

　

^with

XRD

sh ⊂）wed 　

that



jarosite

^xs・

^as



^fQrmed



^after



³



^days

^and 　 amrrloniojarosite 　 was 　

formed

　 after 　

7 days 　fro

^エn

　 tho　

^experiment

，

al

　

^soltltjon

． _If



^llferroxid

α

ns



is _present ，



jarosite 　

^can

　be 　 formed 　

^at

r〔｝oエntemperature 

byaera

し

ing

　

solutions

　

Qf

　

FcSO4

　

and

　

I

｛2SO4 　at　

p

^且

2within

　

few

　

days ． 　Elelnental

^{su ユ}

fur

　

interacted

　

with

　

the　 ^znetal −loaded

　

bacterial

　cells

，

^affectcd

both

　

the

　even

− tLlal

　earth science and crystal 

hahit

　or

the

metal 

sulfides ，



^and



formod

　a　variety 　of　crys

− tallin

巳 meta ／ suI「

jdes．



Observation

　 of　sulfate 　c〔）rnplexe 　

changes



is

 unique opportunity 

tQ bett ．

er

　

^{manage 　a！}

l



our

earth env ⊥ronrnenL

．

Ke

_）^，ω

orld5

：

Su

！

fide

minerals

，

　 　 　 　

izatio

^エユ

．

bacteria， 

^earth



environrnent

． 　

^{e ！ectrQn}

　 ⁿ

^ユ

icroscopy ， 　 ^mineral 一

1 ． は じ め に

　

^近

年 ，

電 了顕

微

^鏡の

技術

^の 進 歩^に伴^い

，

光 学 顕 微 鏡^レ ベ ル で は

観察

不 可

能

^{で あ る}

粘土

鉱

物

^{の ミ}クロ ンか らオン

グス トロ

ー

_ムのオ

ー

_ダ

ー

_{で の 観察が可 能にな り}

，

風 化^や 変

質

^{とい う地}

質

現 象を具

体

的か^っ 的 確^に捉える^こ とがで

きるよ うになっ た

．

また

， 粘

^{土 鉱}

物

学^は

，

石油

・

_{ガス の}

開 発

，

半 導 体な どの新 材 料

，

廃 棄 物処 理 と^い

っ

た身近 な こ とか ら

，

生

命

^の起 源^に関 す^る情 報^まで提 供 し

，

深 く人 間生 活 と地 球 科

学

^に

係

^{わっ て い る}

．

地

殻表

而^の土 壌

，

岩 石

，

鉱 物

，

化 石

，

大

気

^中や

水

中^の環 境^{にか か}わ^るす^{べ て}

の

微粒子

^を

粘

^⊥

鉱物学 的丁法

を用^い

，

か^っ

，

電 子 顕 微 鏡 を

使

用 し^て調^{べ ることによ}り

，

地 球 全 体^の汚 染 状 況 をミ ク^{ロ ン}オ

ー

_ダ

ー

_{で提 え}

、

か^っ

．

その結 果を

，

地 球 規 模^の

マ クロ の

世

界^の 現 象^に結^び付 け^{ること がで} き る

．

水 圏で 起こ る

顕微

^{鏡 的}

規模

^の

一

_連の現

_象

_は

，

巨 視 的 規 模 と して 自然界 で 観 察 さ れ る

．

人間^活動^{と 地}球 環 境^{にか か}わ^る微 粒 子

， _特

に イ オ ウを 取^り上

げ

^て

，

人 間生 活 と地 球 環 境^の 視^「

、

『か ら述^べ る ことにする

． 例

^{え ば}

，

大 気

，

土 壌

，

水 圏 に は イ オ ^ウ

，

硫 酸 硫酸イ オン

，

硫 酸 塩 鉱 物

，

イ オ^ウ化

合 物

^{な ど}

様

^々な形^{の イ オ ウ}物 質^が存 在 す る

．

イ オ^{ウ の}循 環 は生

物 学的側

面と

非 生

物 学 的 側 面^の両万 を 持^っ て^い る

．

硫 酸^{イ オン}

，

還 元^型の有 機^{イ オウ}化 合 物

， HzS

の形

の還 元型 イ オ ウ が生 物^に利 川 され る

．

イ オ ウ化 合 物にし ても

SO2 ，

　

SO

，

，

　

IlzSOs，



HzSO

_，

，

^〔

Nl14

）2SO4 と^{い っ} た様^々な状態で混 在 して いる （角 皆

・

_［「亅本

， ¹⁹⁹⁰

；石

，

1992

）

．

^いず れ も

，

人

類

^の生産 活 動^{を 通 して}質

・

_量とも

に変

化

^{し てきたもので あ る}

．

^これら^の イ^{オ ウ}物 質 は

，

自 然^の発 生 量 だけ な ら生 態

系

^{のバ ラン スを}くず さず^に循 環

で きた が

，

人為 的 汚 染 源が加わ り

，

その収 支^{の バ ラ ン ス} が

崩

^れ

， _酸性雨

を

含

^{ん だ イ オウの}循 現サイ ク^ルが 地 球 を 取 り巻^いて^いる

．

そ の た め大 気 中^に

放

出^{さ れ た}大 量^の イ

オ ウ は慢 性 的に酸性 雨 を 降ら せ る

原

囚と なっ た

， 　

^{地 球 科 学 的な観点か ら}

，

イ オ ウ

物質

^{が どの よ うに}変 化

してきた か を知る必

要

^がある

．

ま た， 現 在^の イ オ ウ物 質

の バ ラ^ンス状 態 を認

識

^し

， 将来

^{のイ オ ウ}

物質

^の増

加

^を予 測 する必

要

^{が あ る}

． _人

間

一

_{環 境 系 を 考え たと き}

，

使 用 す る^エ ネルギ

ー

_{形 態}

， 交

^通

手

段

，

開 発 形 態^{お よ}び^ライ^{フ ス} タ イ ル^の

変化

^{な どい}ずれ を見^て も

，

大 気

・

_{土 壌}

・

_水の環

境 変 化^を

伴 っ

てお り

，

人 聞 生 活 と地 球 環 境 は相 互に影 響 しあ^いな が ら

．

こ の

系

^の間を行^っ たり来たり してイオウ 物

質

^の

移 動

^と

変 化

^{を 生じ さ せて い る}

．

イ オ^ウ物 質は

， C ， O ，



N

_，　

P

な ど と同

様

^に

，

地 球 生 物 圏に多 量に存 在

し

，

生

物

^{にとっ て}不 可

欠

^な元

素

^{の つ で}あ り

，

同 時に

，

地 殻 表 面^の元 素^の 循環 と変

換

^は

，

生

物

^の活 動^に負^{っ て い} る^こと は明^{ら かであ る}

．

ま^た

，

イ^{オ ウ}は^＋

6

価 か ら　

2 価

^の広

範

囲^の

電 荷

^を取 り得 る^ので

，

多 種 類^の化 合 物 が 存

E

し

，

そ れ らの

多

く^の無 機

・

有 機 化 合 物 を 形 成 し

，

生 命

維持 ， 生

活

，

産 業 活 動^の上で有 用 な 物 質 と して用^{い ら れ} て い る

，

こ の事 実^は

，

生 命^が誕 生 した際に

，

地 球 大

気

^で 起こっ た変

化

^が

例

^{証 して いる}

．

原始 地 球 上^には

，

多 量の

硫 化 水

素

^が存 在^し

，

それ が 有 機 イ オ ウ化 合 物 を 生 成 し

，

（

78

）

N工 工

一

_{Eleotronio 　Library}

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地 球 環 境 中^の イ^{オ ウと}微 生 物

253

生物 誕 生^の き^{っ か}け^{と なっ} た と

言

^{わ れて いる （}井尻

・

_秋

山

， ¹⁹⁹²

）

．

大 気 中に

存

^{在 する}

種

^々の

気 体

^と地

球

^の

表

面 に存 在 する多 く^の化 合 物^の 量 は

，

牛

物

学

的

^{お よ び 地}質 学 的 過 程^{に よ}る生 成と

利

用^の速度^{の バ ラン ス で}あ^{る が}

，

近 年

，

大

気

^{中の イ オ ウ}

物 質 ，

地下 水 中^の イ オ ウ成 分な ど は

，

その^バ ラン スがくず^れ環 境 問 題^を引 き起^{こ して い} る

． _特

に

，

黄 砂 現 象によ^っ て飛 来 す る 人 為 的 イ オ ウ成 分 は

，

粘 土 鉱 物 組 成 と密 接に関連 して^い ることが

明

^らかに

さ れ た （旧崎

， ¹⁹⁹

の

．

^{こ の こ}と か らも地

質学

^が

，

環

境

問 題に貢 献で きる例 と な^っ て^い る

．

　 大 気

・

_{土 壌}

・

_{水 中にお けるイオウ化 合 物の実 態や生 成}

の メカ^ニ ズムに^{つ い}て は

， _未知

^の

_部分

が

多

く

残

^{さ れて い}

るが

，

物 質 循 環にお ける^バ ク テ リ ア の

貢 献

^{が 量}

的

^に

も質

的にも重 要である

．

生 物 学 的に葷：

要

^な

元 素

^の

一 _部

_は

， 有

機

物

^{の状 態に}

保

^たれ

細胞

^や

組織

^に取 り込^{ま れ る が}

，

^これ が

再利用

^{される ために は}，

無機 物

^の形に

変換

されなけ れ ば ならな^い

．

無

機 化

（mineralization ） ^{と よ ば}れ る^こ

の

変

換^の 大

部

分は 主 とし^て真 菌 と細 菌 か らなる微 生 物に よ る

．

この過 程^{に おい て}

，

微 生 物 は

，

^その幅 広^い分 布 と 量

，

早^い

成

長と代 謝^によっ て人 き く貢 献 する

．

^{こ こ}で無 機 （鉱 物 ）

一

_{有 機 （生 物 ）の}相 互 作 用 を 知る ことが 重

要

と なり^{こ の}論 文^で も^い くっ か^のイ オウ^の生 体 鉱 物 化 作 用

の 実 例 を 報告^する

．

こ こ で は特^に

，

大 気 中^のすす

，

鉱山

廃水

， 湖 底^{の ヘ} ド^ロ ， 排 水 処 理 液

，

下 水 中^の イオ ウ^の実 態に^つ い て 述べ る

．

^バ ク テリ^{アに よ}る無 機^{へ の}変 換

，

鉱 物

化

^は

顕微

^{鏡 的 な 規}

模

^{で起き るの で}

，

粘 士鉱 物 学 的 手 法 と電 子 顕

微 鏡

^の

手法

^が不 可 欠^{と な}る

．

研 究方 法 と試 料^の

作製方法

^は

，

^田

崎

（

1991

）^に述^べた 方 法 を使 用 した

．

ま た

， 好

^{適 な}環

境

下^{にみ られ るバ クテ} リ^{ァ の}大 き^な増 殖 速 度と生 体 鉱 物 化 作 用^の様 子 を実 験 的にと らえる ため

，

培

養実 験

^を行^{っ た}

．

^バ ク テ リ^アが

9K

培 地 ^＊中^で多 量^の ジャ ^ロ サ イ トを 生成し た事 例^は

，

実 験 生 体 鉱 物 学^の新 し い試 み^で も あ る

．

1 工 ． 大 気 ^中

^の

^{イ オ ウ} 成分

　 大 気 中^に は

，

表 土

，

火 山

，

海 洋

，

生 物

，

人 為 か ら宇 宙 ま^で多 岐^にわ^たる起 源^の風 送 塵 が 存 在 する

．

風 送 塵^の も と と なるダス ト （粒 径

0 ． 06mm

以下 ）に は

，

火 山 灰

，

海 塩 粒 子

，

花 粉

，

胞 子

，

珪 藻

，

^バ クテ リ ア

，

燃

焼 物質 ， _放

射 性 物 質

，

宇 宙 塵^など さ ま ざ ま な も^のが 含 ま れる

．

^最も 多^{い の は}

，

細 砂

・

_{シ ル ト （粒 径}

₀ ． 06 − _D ． 004mm

）

，

粘

十

一

（同

0 ． ^004mm

以 ド） な ど^の表 土 粒 子である

． 特

^に

，

ダ^ス トは微 細^な粒 子^{のた め}大 気^IPの 気 流に^{の っ} て

，

広^い 範 囲^に運 ば れる （上田

・

_岩

E

ヨ

， ¹⁹⁹¹

）

．

ガス体^の イ オ^ウ 化 合 物^{へ の}変 化 が 地 球 大

気

^{中で起こっ て い る}

．Stanier

etal

．

　 〔

1986

）^によれ ば

，

年 間 約

900D

万 ト^{ン の} イオウ が化 石 燃

料

^の燃 焼^{によっ て}

SO2

の形^で放 出 され^{て い}る

．

そ して

，

約

70

万 トンが

H2S

と

SO2

の形^で 地 球^の 火 山活 動

によ

っ

て発 生 す る

，

産 業 吊 命 以 来

，

世界 人口^の急 速 な増 加^に伴^{っ て}

，SOx

^{お よ}び

NOx

も増 大 し酸 性 雨^の原 因 と なっ て おり

， _森

林や建 造

物

^{の急 速な}

破

^壊

， _湖沼

^の生 態

系

の変 化 を もた ら して い る （

石 ，1992

）

．

　

^環

境 庁

^の

調

^査

（ 富

^士

総 研 ，1992 ）

^によ

れ ば ，SO2

は

196

了年

度

^の

0． 059ppln

を^ピ

ー

_{クに 」}

968

年 以 降 著 し く改 善 さ れ た

．

し か し， 田崎ほ か （

1992a

）^の測 定^に よれぱ

、

島根 県

松

^江

市

^の

大気 中

^の

塵

^の

SO3

が

1 ， 3 〜 ₂ ， 2

％で あ る

．

ま た

， 全

国 平 均 ^の 雨 水 中^の

SO

_，²

一

は

， ¹ ，

^了

¹ − ₈ ， ⁴²

mgL

−

₁

（

Hara

　et　at

． ，1990

^{；山口 ほ か}

，

^工

991

）^で あ る

．

これ らの イ オ ウ

成分

^が

，

^{どの よ}うな形^で大 気 中^に存 在 し

，

輸 送 され る^の か は

，

不 明^な点 が 多^い

．

化 学 的 側 面 から見 た研 究 は今 まで多 くな されてきた が

，

塵^の電 子 顕 微 鏡^によ る微 細 形 態 及 び 鉱 物 学 的 側 面^の研 究は非 常に

少

な^い

．

　

中 国 か ら飛 来 する

黄

^{砂に含 ま れる}

CaCO3

や

微

^生

物

^が 作 りだ す

NH

_，な どは

，

ア^ル カ リ

性

^{の風 送 塵 を日}

本

^にも た らすは

ず

^であるが

， _{実 際}

は，

火 山活 動

^が

活発

^な

時

^は

p

^⊥

1

は低 くな り （渡 辺ほ か

，

⊥

992

）

，

さ らに

， 中国

^の西 南 地 力^で産 出 す^{る イ オ ウ}成 分^の多^い石 炭^の燃 焼 物 質 が 飛 来 す る と き も

， pH

^{は低 く なっ てい る （右坂ほか}

， 1981

）

．

火 山 や海 洋 か ら もた ら さ れ る イ オ ウ酸 化 物 は

，

人 間活 動^に伴 う も^の と比 較 し^て

，

桁 違^{い に}少ない

． ^198D

年に噴 火 したワ^{シ ン} ト^ン州^{の セ ン} ト^{ヘ レ ンズ}火 山が

，

約

40

万 トンのイ オ ウ酸 化 物 を 噴 出 したが

，

^{こ の}量は

，

人 型

の石 炭 火 力発 電 所

一

_{某 が}

一

_{年 問に排 出 する イ オ ウ酸化 物}

に匹 敵 する にす ぎ な^い （

石 ，1992

）

． 酸

^性

化

^{し た}

雨 ，

雪

，

霧^など を分 析 するとほと^ん ど^の場 合

，

硫 酸

，

硝 酸

，

塩 酸がふ くま れて^いる

．

水 溶 性^の硫 酸 塩

，

硝 酸 塩な ど^の 塩 も溶 けて^い る

．

これ らは

，

^いず れ も発 生 源である イ オ ウ酸 化 物 や 窒 素酸 化 物 が

，

大 気 中^の化 学 反 応で作 られ た も^のである^ので

，

源^の酸 化 物 を 鉱 物 学 的に 調^べ る必 要が ある

．

石 炭

，

火 山 灰

， 黄

^砂の鉱 物 組 成 を 知ると と もに

，

発 生 源^の岩

石 ，

地 層

，

地

質 年代

^や地

質構

^{造 も知 らな けれ} ばな らず

，

ま さ に 環境 地 質 学^の貢献 する と^ころ が大で あ

る

．

A

　 湾 岸 戦 争に よ る広 域 大 気汚染

　 1991 年

^の

湾岸戦 争

^の

折 ，

ク ウェ

ー

_ト

_領

_内の

_多

_数の油田

が 炎 上 し

，

蜩 辺^の 大

気

^{汚 染の みな らず}

，

偏 西 風 下^の上 空 にも燃 焼 物 質が飛 来し

，

大 気 中^の イ オ ^ウ酸 化 物は 通常^の

目

本

^の某

準値

^の

数 白倍

^{になっ た}

．1988 _年

以

降 継続

^して

（

79

）

N工 工

一

_{Eleotronio 　Library}

The Association for the Geological Collaboration in Japan (AGCJ)

NII-Electronic Library Service

The 　Assooiation 　for 　the 　Geologioal 　Collaboration 　in 　Japan 　（AGCJ _｝

254

田

　崎 和 　

江

島根大学

^理

学 部

^{環 境}

自

^{主ゼ ミナ}

ー

_{ル は}

，

島根 県にお け る

大気 中

^の

風

^{送 塵 をエ ア}

ー

_{サンプ ラ}

ー

_{を 用い て採 集 し}

，

走 査 型 電 子 顕 微 鏡 ^と

X 線

粉

末

回

折 分

^{析で検 討 を 行っ て き} た

．

折 し も

1991

年

2 _月下旬

に

島根 県

^に黒い

雪

^が

降

^り

，

そ れに^ふ くまれ^{て いた イ オ ウ を}調^{べ た ところ}異

常

^に高い値 を

示

^した

．

通 常

，

大 気 中^のイオ ウ化 合

物

^は， 二

酸化

^{イ オ}

ウ （

SO2

）

，

^三酸 化^{イ オ ウ} （

SO3

）

，

^{亜 硫}

酸

^（

H2SO3

）

，

硫 酸 （

H2SO4

） 硫

酸

ア^{ン モニ} ウ ム

（（ NH4 _）

2SO4 ） な ど が 大

気

^中の

水

分 と化 学 反 応 を 行^{っ て い る}

．

湾 岸

戦争

^の

折

に は

，

大 気 中^の水 分 と反 応 しない硫 酸 塩 鉱 物^の

微 粒

予 も 多量 に 認^め られた

． 2

月下 旬^に

，

山

陰

^地

方

^に

降

^{っ た黒い}

雪

^{を 電}

子顕微

^{鏡 を}

用

^{い て観 察 した ところ}

，

石

英 ，

長

石 類 ， 雲母

^{な どの鉱}

物

^の表

面

^{を 被 膜 が 被っ てお り}

，

多 量^の イ オ ウ がエ ネ ル ギ

ー _分

_{散 分 析で確認 された}

．

また

，

低

結

晶度^の指 紋

状

構 造 を

持

^{っ た}

炭素

^の微 細 粒 子 も透 過 型 電 子 顕 微 鏡^で認^{め られ た}

． 炭

^{素は イ オ ウと同 様}

，

化 石 燃 料^の 急 速な燃 焼^の結 果と して生じ

，

大 気 中^の

CO2

は

，

大 気 物 質 循 環^にお^いて ，

極

^{め て重}

要

^な産

物

^の

一

_っである

．

さ ら

に

，

^当

時

^の

雪

^{の中の塵の}

X

線 粉 末 回 折 分 析^は

，

硫

酸

^{カ リ} 鉱 （

K3Na

（

SO4

）2）^の存 在 を 示 した

． _中

近

東

^の

原 油

^は

イ オ ウ

含有

^量の

高

^{い ことで知 られてい るが}

，

^その燃 焼^に よ り

， 酸

^{性 雨の原 因の}

一

_{っであ る イオ ウ酸 化}

_物

_{の ほ か}

に

，

低結晶性^のイ オ^ウ微 粒 子や硫 酸^{カ リ}鉱 も日

本

^に飛

来

し た と

推定

^{された （田崎}

， 1992a

）

． B

　火山性 起源^の イ オ ウ成分

　 1992 _年春

か ら夏にか けて

，

1島根 大 学^の大 気 中^の塵^のサ

ンプル に多 量^{の パ} イライ ト （

FeS2

）

，

^{ジ プ サ ム} （

Ca − SO4 ・ 2H2Q

）

，

^バ ライ ト （

BaSO4

）

，

^ロ

ー

_{ゼナ イ ト}

（

FeSO4 ・41120

） 及 び^バ

ー

_{カ イ ト （}

_NaCO3

_（

SO4

）2） な ど^の イ オ ウ成 分 を 持^{っ た}鉱 物^の存 在 を 認^{め た}

．Fig．

1

に 示 した よ うに

，

^ユ

⁹⁹

^］年

8

月

19

日

〜 ₂₄

_{日の松 江 市の大}

気中

^{の塵に は}

，

放

射

^{状に結 品成 長 したジ プサムの結 晶の}

表

面^に

，

細 長^い繊 維 状^の火 山 ガラ^ス （ペレ

ー

_{の毛 ）が付}

着 して観察さ れ た

．

そ^の ジ プサ^ムと ガラ^{ス のエ} ネ^ルギ

ー 分 散 分 析

^（

EDX

）は

，



S

及 び

Ca

を 主 と して

，

少 量^の

Na ，



Si，



Cl

^の

_存

在 を 示 した

．

ま た

， 1991

年

9

月

7

日

〜 14

日^の松 江市 上 空^の大 気 中^の塵^の 中^に も

，

表 面^に石 英^の

粒子

^を

付着

^{させ た 塊 状の バ ライ トの}結 晶 を 観 察 した

．

そ

の^エ ネルギ

ー

_{分 散 分 析 （}

_EDX

_{） は}

，

強^い

S

と

Ba

の ピ

ー

クを示 し

，

そ^の比は

．

約

1

^二

1

で あ^る （

Fig ． 2

）

，

折 しも

，

九

州

^地

方

^{で は}

，

桜 島

，

阿 蘇 山 が 活 動 を 続 けてお り

， _雲仙岳

は

1990

年

11

月 か ら噴 火 が始 ま り

， 1991

年

5

月

には火 山活 動が活 発 化 し

，

大 量^の火 山 灰が大 気 中^に放 出 された

．1991 _年 9 _{月初 旬}

^の

1， 500mb

^の 流 跡 線 は

，

桜 島

の

火 山

^ガス

中

^{のイ オウ酸 化物が飛 来 した可 能 性が強いと}

考

^{え ら れ る （}

中

^{尾 充}

，

私 信 ）

，1991

年 春 か ら秋にか けて 九州北部地域^にお いて

高

^濃

度

^の

SO2

が観 察され た が

，

^こ

の

SO2

が

，

移 動 性 高 気 圧^の周 縁 も^しく^は

後

面^での

下

^降

気

流^によっ て輸 送さ れ た と

報告

^{さ れ てい る （}

国

^{立環境 研 究} 所

， 1991

）

．

　

^{地 球の火 山 活 動に よっ て発}

生

する

H2S

は

，02

^や

⁰³

^に

よ^っ て

SO2

に酸 化 され

，



SO2

は水^に

溶

解 ^して亜 硫

酸

^を

形

成 する （

Stanier



et

α

1 ． ， ¹⁹⁸⁶

^）

．

ま た

、

火 山^の 噴 火に

より多 量^のイオ^ウ酸 化 物 や 塩 化 水 素^ガスが噴 出^し

， 強

^い 酸 性 雨 を 降 らせ るが

，

雲 仙

．

普 賢 居^の

噴火

^と同じ

時期

に

，

^九

州 各

^地で

雨

^が

酸 性 化

^し

，

熊 本 県 益 城 町^{で は}

pH



3

を記

録

^{した （}

石 ， 1992

）

．

島根 県で採 集 した 塵^の中^{の パ} イ ラ イ ト

，

^{ジ プ サム}

，

^バ ライ ト

，

^ロ

ー

_{ゼナ イ ト}

，

^バ

ー

_カ

イ ト^{な どの}鉱

物

^量の

経年変化

を 調^{べ る}必

要

^{が あるが}

，

^こ

れ ら^の

鉱物

^の

表

面に^ペ レ

ー

_{の毛 な どが}

_{付 着}

_{してい ること}

から

火

山

性

^起

源

^{の 口}

J 能性

^が

強

^い

． C 　 黄

^{砂に含 ま れる イ オ ウ成 分の移 動}

　海

^{を 渡る}イ オ ウ広 域 汚 染 も無 視^で き^ない

．1980

年^以

降

，

中国

^の工

業化

^{が 進み}

，

大 量^の石 炭^のす すを大 気 中^に

放 出 す

^{る よ うになっ た が}

，

春 先に黄 砂 ^に混 じ^{っ て}

， SO

号

一 ，



NO3

な どの人 為 成 分 が 偏 西 風に乗^っ て

，

口本

上 空

^に飛

来 す

^る

．

そして， しば しば凵

本海

^{側に酸 性 雨を降} ら^{せ て い る}

， 黄砂

現

象時 ，

目

本

^{に飛 来 する砂 塵は}

，

比 較 的

粒

^度が

粗

^{い石 英}

，

長 石 類

，

カ^ルサ イ ト

，

ジ プ サ ム な ど と

粒

度^の

細

^かい

，

イ ラ イ ト （雲 母 類 ）

，

^カオ リ^ナイ ト

， 緑

^泥

石

， モ ン^モ リ^ロ ナ イ トな ど^の粘 土 鉱 物 が 凝 集 した も

の である

．

砂 塵^の鉱 物 粘

t

鉱 物^の種 類 は必 ずしも

一 一

_定

で は な く，

砂

^{塵の発 生}

場

^{所や発 生 強 度}

，

土 壌^の種 類^や存

在状

^態に加え

，

試 料 採 集 する時 と場 所によ^っ ても異なる

（

井

^ヒ

・ _吉

_田

， 1978

；石 坂ほか

， 1981

；石 坂

， 1991

；田 崎^{ほ か}

，1990，199

^ユ）

。 黄砂

^が大

気

^{中に大 量に含 ま れる}

と大 気^の

性質

^が

変

^{わっ て くる}

． _黄

砂 が 核にな り

，

そ^の粒 了^{の ま わ}り^に

溶 液

^の

膜

^{がで き}

，

大

気

^中の

SOx ，

　

NOx ，

硫 酸 イ オ^ンや

硝 酸

^{イ オンが その}

被膜

^{につ ぎつ ぎに}

取

^り込 ま れ^る

状態

^が

出

現

す

^る

．1987 年

^の観

測

^の

際

^{に採 集 され た} 黄 砂

粒

子^の う ちで

，一

部^の も^の は硫 酸イ オ^ンを 含 む 液 状

の被 膜^で覆^{わ れて い た} （

岩坂

^{ほ か}

，

／

991

）

．一 方 ， ¹⁹⁹¹

年

2

月^の

湾岸 戦争

^の

折

^{に 日}

本

^に

降

^{っ た}

雪

^の

中

^の

微

粒 子 も イ オ ウ を

含

^む液 状^の 被 膜で 覆わ れて ^い た （田崎

， 199

／）

．

　 中

国

北

西

部

^で

発

^{生 し た}

黄砂

^は

， 朝鮮半 島

^{を 経て 日本 列}

島

^を

横切

^り

，

北太 平

洋

^に及ぶ が

，

中国に隣 接 する韓 国で も工 業 化 が 進 み

，

同 時^に広

域

汚

染下

^にあ^る

。 1987年 5 月

（

80

）

N工 工

一

_{Eleotronio 　Library}

The Association for the Geological Collaboration in Japan (AGCJ)

NII-Electronic Library Service

TheAssociationfor the GeologicalCollaboration m Japan

{AGCJ)

ttitblecnjgboiieLtw･,1-#op 255

ut-c=oo s

Na si

Cl

Ca

O energy(keV) 5

ii'ig. 1. Scanning

electron mierograph of

plat>,

^crystalhne

material of volcanic

glass (pele's ^hair)

ⁱⁿ atmospheric

dust )v'Iatsue, in August 19-24, 1991. The

energy

disper'sive X-ray S,Ca,Na, Cl

and

Si

signals suggesting

presence

^of

gypsum

(SiOz)･

(81)

10

material ot'

gypsum

^{with a}

lung fibrous

sampLe co[lected at

Shimane University,

spectrum of

the

aggregatc shows strong

(CaS04' 2IT,O), haliLe (NaCl)

and

quartz

The Association for the Geological Collaboration in Japan (AGCJ)

NII-Electronic Library Service

The 　Assooiation 　for 　the 　Geologioal 　Collaboration 　in 　Japan 　（AGCJ _｝

256

田 　 崎 　和 　 江

8

日に

， _航

空

機

^{に より}

，

日

木

^と

韓 国

^の

国境付

^{近のエ アロ}

ゾ ル物 質^の垂 直 分 布 観 測^を行^{っ た}結 果

，NO3 一

と

SO

，

1

一

の量 に

，

^正の相 関 関 係が 認 め ら れ た

．

火山性ガス の場 合 は

，

両

者

^の間^{に は}

相

関 関

係

が 認 め ら れ ないた め

， 観

測^さ れ た 汚 染 物 質 は人 為 起 源^の可 能 性 が 高^い （国 立環 境 研 究

所 ，

⊥

991

）

，

D 

大

気

汚

染

^と植 物^への影 響

　

^大

気 汚染

^で

樹木

^が

枯

^{れる メ カニ ズムにっ い て は}

， 複雑

な要 因が絡 み 合^っ て不 明な点 が 多^い

，

酸 性 雨^により

葉

^の

0 energy （ keV _） 5 ¹⁰

Fig ．2 ．



Scanning

　

e

！

ectron

　micrQgraph 　Qf　aggrega むe　of　mineral 　

grains



in

　atmospheric 　

dust

　sample 　col

− lected

　at　

Shimane

　

University ，



Matsue ，

　

in

　

September

　

7 − ₁₄ ，

^ユ

⁹⁹¹ ．

　

The

　energy 　

dispersive

　

X −

_{ray 　spec}

− trurn

　of　

the

　aggregate 　shows 　

presence

^of

barite

　and 　

quartz ，

（

82

_）

N工 工

一

_{Eleotronio 　Library}