微生物による浄化法の試み
著者 田崎 和江, 長谷川 香織, 松本 和也
著者別表示 Tazaki Kazue, Hasegawa Kaori, Matsumoto Kazuya
雑誌名 地球科学
巻 56
号 2
ページ 87‑104
発行年 2002‑03‑25
URL http://doi.org/10.24517/00061694
doi: 10.15080/agcjchikyukagaku.56.2_87
Creative Commons : 表示 ‑ 非営利 ‑ 改変禁止
地球科学
56
巻, 87 〜
⊥04
(2002
年 )Earlh
Science
(Chiky
!l
Kagaku
)vQl、 56 . 87104 . 2002 87
神 通川 流域 にお けるダ ム 堆積物 中 の 重金属 の 挙動 と 微 生 物 に よ る 浄化法 の 試 み
田 崎和江
*・ 長谷 川 香織
**・ 松 本和 也
***Characteristics
()f
dam
sediments
with
heavy
metals
at
the
Jinzu
River ,
T
()yama
,Japan
,and
the
experiment
of
bacterial
bioremediation
TAZAKI
Kazue
*,HASEGAWA
Kaori
* *and
MAI 「 SUMOTO
Kazuya
***Abstr
照C
〔,ntamlna しion
ef water and soilsis
one ofgras ’
eproblems
at mining area,
Kam
}okaMine ,
one ollthe
]argest
Zn − Ph
mineinGifu
prefect
しircin
Japan .
ha8
becn
the
sourcc Qfhcav
ンme1alpollution
in
Jinzu
Rive
】Cd , Pb .
Z
[L
andFe
have
been
re [easedf
童・
〔)m all abandoneddulnp
intQ
由 eTakahara − Jinzu
Rlve
監−
sy・
stem,
and serioushealth
prob
]em
occurred
in
thc
down
strcam areas.
Heavy
Inetals, Cd ,
in
particular ,
is
regardedt
()bc
lhe
pathogcnic substance
causing
Itai − 1
[ai
Disease .
The
Cd
pollution
pr
〔}b
玉cms
have
notyet
been
solved.
S
〈,metailing
ponds
with neutralizing coagulation
trcatmem
(slakedlime
)arepresent
in
the
Kamioka
Mine .
Heavy
metal−
contaminated wasted waterfrom
1ailing
anddumping
areas wcrediscbargcd
intQ
tlleTakahara
River
〔thc
upperstream
of1he Jjnzu
River
).
In
thjs
stud }」five
dam
sedi董ncnts alon8the
Takahai ’
a− Jinzu
Riv
℃r
wcrc
coUcc
にd,
in
order
to
clarify
characteristics 〔>
f
sedimcnts withheav
}・
melalg.
Each
sanlple was analy ∠edby
using anX −
raypowdcr diffractometcr
(XRD
〕and an energydispersive
X −
rayl ’ luore
〜cence analyzer (
ED − XRF
)in
orderto
clarifythc
mincralogical and chemical compositions し}「由 edam
sediments、
As
a result、 1he
sedimentfrom
Asaida
dam
on 血cupper
course
of
the
Kamioka
M
}nehas
little
Cd ,
clay mlneralsand
organjcmatterL
whereas
Shininotal
】idam , Jinzu
lst
darn ,
Jinzu
2nd
dam ,
Jinzu
3rd
dam
in
the
down
sIream
of
lhe
Kamioka
Mine
havc
much sludge,
slnectite and
hea
、・
y
metals , such asZn
andCd、
Smcc
[ite
and organic matterhave
been
conccntratcd withhea
、y
meta ]s 由
the
down
strca匚ndam
sedimcnts ofJinzuRivc
匚In
thisstudy ,
arrange of experimental observatiollhas
oarried outin
orderto
estjnlate
the abiht ン ofheavy
mctals
lbr
the
purificadon
of 臘leL
Thc
resutts suggest 匸hat
biorcmediation
methods usingbac
【eriais
effective as afixing
hcavy
meta ]s. 1
/’ ilamentousbacteriain
biof1
〔}c 〜electivel } accunlula 【eくl
Pb ,
Zn 、
andCd
on 由c 1 urface of coll wallill
圭aboratory expcrimental systenl af[er one wcek aging.
The
bacteria
ha
〜ean abi }ity
as abiorelnediation ,
play
akc
ンrQloin
山 cfixat
めn ofbeavy
nleτalsi
旧he
down
streamdam
sediments at 曲 nlng 置rea.
働
,
賜 庸 :Dam
scdiments ,
heavy
me
ωs,
Cd ,
Jinzu
Rivc
匚K
とLi
〔》ka
Mine ,
smcc
しite ,
organic
matt.
¢r,
bidloc ,
bacteria ,
bk
兀elnediationは じめ に
我 が 国の高 度 経 済 成 長 とバブ ル 経 済は
,
自然環 境の破壊や地 域
住
民の 生活を始
め と し,
健 康を も著し く害した (飯 島2000
).一
方,
有用 な資 源を 産 出 しつ づ け た鉱山 や鉱
床は,
今 や重 金 属 元 素の汚 染 発 生源の一
つ となっ て いる.
かつ て,
選鉱過 程で行 う鉱 石の粉 砕 や 濃 縮 処理
,
鉱 山 廃水 を 伴 う採 掘 な どの工程は多
量の重 金 属を外 界へ 排 出し,
操業
をやめ た今
口 で も 環 境 汚染の 原 因 と なっている.
その典 型的な 例 が 富 山 県 の神 通川流 域にお けるカ ドミウム汚 染である, 1910
年 代か ら富 山 県 神 通 川 流 域で原 因 不 明の奇 病 が 発 生 し,
その病 名 は患 者
が体
を動
かす だ けで身体
各所
の骨が折れ, 耐
え難
い痛
み
20Ql
年9
月19
日受 付, 2
〔,Ol
年/2
月13
日ノ受理.
*北陸支部
,
金沢大学 理学部,
〒9201192
石川県金沢市角間 町.
のため 「イタイ イタイ」 と
悲鳴
をあげていた ことか ら イタイイ タイ病と名
付
け ら れ た.
後に,
こ のイタイ イタイ病 は 岐 阜県の
神
通 川上 流の高 原 川 沿いに あ る 三井金属 鉱 業株 式会 社 神1
司鉱 業 所 (現 神 岡 鉱 業株 式会社
)の鉱
由 活 動 に伴っ て排 出され た カ ドミウ ム が高 原川 に流入したために引 き起こされ たこ と が 明 ら か と なっ た (神 岡
1987
;川 名1987
;落
合1991
: 神通 川 流 域 カ ドミウム被 害 団体 連 絡 協議会 1992
:畑1994
;安 部
・
淡 路1995
).
神 岡鉱山 の選 鉱場 か ら生じ る重 金 属を多 量 に含
む廃滓
は,
堆 積 場に固 形 物 と して沈 殿し ている,
また, 選鉱
過程
で牛 じる 上澄液に も重 金 属が多く含ま れ て お り,
消 石灰Ca
(OH
)2を投 人すること で, 溶
存し ている重金 属 を沈 殿 池に沈 殿さ せ て い る.
さ ら に.
神 岡鉱 山に は多 くの休 廃 坑 や
Faculty
ofScience ,
Kanazawa
Universi
[}1,
Kakuma ,
Kanazawa ,
Jshikawa
920 − 1
】92
Japan ,
**〒
921 − 8064
石 川 県 金 訳 市 八 自市1 − 54 − 3 .
Y
〔}kaichi
l − 54 − 3 ,
Kanazawa ,
Ishikawa
921− 8064
Japan ,
***〒
932 − 0804
富1
[1
県小 矢部市下 中282 ,
Shimonaka
282,0yabe,
TQyama
932−0804
Japan .
(
25
)88
田崎 和 江・
長 谷 川 香 織・ t
本 和 也旧廃石捨 搦が
存
在し, 未
だに棺物
が根 付
か な い芹 庵
地と なって いるが
,
こ のよ うな 場 所 も里 金属 汚 染の発1卜原 となっ てい る (神
通川流 域カ ドミウム被 穴 団体 連 絡 協 議 会 ⊥992
).
ま た, 神
岡菰
山の鉱業
活動
に と もなって発 生 する鉱 山尻 水は
,
最 終 的に は高 原 川一
神 通 川 水系
に流入する.
こ の高原
川一
神 通川水 系に は い くつ かのダムが 存 在し
,
毎年
被 害 団 体,
科学 者
,
神 岡鉱 業 株 式 会 社L
よっ て共 同で水 質 や 底 質の 周査が行
われている, 神
岡鉱
業株式会社
の下 流 域に位 置す る ダ ム底 質のCd
含 有 量 はこ こ ⊥0
{F
間ほとんど変 化は な く約L6
ppm
を推 移して い る
.
神 岡昿 業 株 式 会 社の“H
ti
書q999
)によ れ ば,
上流域 に位置 す る浅 井団ダムの底 質のCd
含 看 量 (約O . 3 PPm
) と比 較 する と, 今
なお汚
染さ れ続
け て い る こ と が明’
かであ る (第
1
表 ).
一 方 , 神
岡 市街
か ら約2
・!km −L
流には,
南 方に乗 鞍 岳を源 流とする平 湯川 と北 方}槍
ヶ岳を源 流と す る蒲 田川 が あ り,
二 つ の川 が 合 流 して高 原 川 となる
.
こ の丁
湯川の潭流部
に は 平 湯 鉱[亅「が,
また.
蒲田川L
旋 域にも管∫岳 鉱 山 を は じめ2 , 3
の鉱徴地 が あ る が,
±日在はいず
れ も荒 廃して い る.
ま た, 平
湯川 に沿っ て は平湯・
福 地な どの,
蒲 田 川 流 域に は新 穂 高 などの温 駐地 帯がある
.
これらの源 流部
の鉱
山や温泉
は,
重 金 属の濃隼
が著
しい地 帯であると新田 (1972
)は 縦告して い る.
すな わ ち,
カ ドミウム汚染 は そ れ ら に 由来する 自然汚染 であって,
神 岡鉱 山の操業
と は直接
結 びつか な い と報 告し て い る.
神 岡鉱 山の上流に位 置するF
湯 鉱[[j
の採 掘はユ657 年
といわれ
,
主 と して含
鉗 方鉛鉱
を刻 象に稼 行と休山 を くり返 し, 明治期
の琵後
の操業
以降
は.
大TF
期に小 規 模な試 掘 が 行 わ れたにす ぎ ない (神通川流域 カ ドミ ウ ム被 害
団体連
絡協
議1 委
託 研 究 班1978
).
しかし,
現 存 廃 山になったil 湯鉱 山が70
年 後に も な お汚染源に な り う る とい うのが、
新田 (1972
)の主 張である
.E
流域 1 休
廃坑
が現 存 する以上,
そのような 主張も可能ではあ るが,1
/流 側 か らの負 荷が神岡鉱 山の負 荷 と比べ て桁違
いに少ない とい う事
実を瞹 昧にする効 果もこ の 主張の中に はこめ られて いる(倉 知ぼか1979
).
ま た.
木 羽・
松 本 (
1978
)は,1973
⊥976
年の間に,
神 通 川 最上流 域 か ら下流
域にかけ て河 底泥 を採 取し11羊細 な 重 金 属 漕 度の分 析を 行って いる.
泓滓 堆 積 場か ら流入する和佐
保谷の合
流 点 付近の
分
析flU ’ 1
をみ る と 上流
か ら下
流に かけて、
和 佐保谷
の高 沸 度の
Cu ,
Zn ,
Pb ,
Cd
な どが高原1
[1
に影 響を 及ぼし て い る.
し か し, 和佐
保 谷 合 流 点 から藤 波 橋にいたる1 . 7km
の問で菩し い組 成上 の分 別 が起こったこと に な り,
さ ら に詳細 に検 討すべ き問題 が残っ てい ると報 告して い る
.
そ こ で
本
研究
で は, 高
原 川一 神
通 川 汗 域の重 全属 汚 染の発1 源
を源流
か ら探
る と と も に, 高
原 川.
神 通 川 水 系に存 在 する
,
浅 井田ダム,
新 猪谷ダム,
神通 川 第1
ダム,
神通川第2
ダム,
“*tirg
川 第3 ダ
ム の5
つ のダム底 貞に含有 する重 金属 の 挙 動と堆積形態を明らか にすること を目的と した,
その糺 果,
神 岡鉱 業 株 式会 社 鹿 間
.
匸場の ヒ流 域に位
置 する浅井
田ダム と,
下渟域に位 置す る
4
つ のダム とで は底 負,
粘上 鉱 物,
重金属の
合有
量に ノくき な差が認め ら れ,
神 岡班幸蛛
式会社
から羌生 する市 金属の実態 を 明 ら か に し た.
ま た,
汚 染 さ れた河川水の浄化 法を探るため
,
神岡鉱 業 株 式 会 社 鹿間T
/場の煙灰溶 液 を 用いた 基 礎夬験 を 行っ た. ppm 〜 ppb
オー
ダー
の重丁 属 を
含
む煙灰溶
液を水diil
に入れ る と. 微
生物は, 数
口問で.
Cd
な どの重 金 属 を選 択 的に細胞に取り込 むこと が明ら か になっ
たの で報 告する
.
調査地域
高原 川
一
神通 川水 系高 原 川
一
伸 通川水 系は北アル プス に}1
を発し,
斗i
”川.
蒲 田川自
流 後,
双六川 をIrして浅井田ダ
ム に汗 人 する 上流 部, 浅
井田ダム〜 耕
猪谷
ダム間
の神
岡鉱
山地 域を流
下 する中流部
お よ ゴ岐 阜
一
富 山県境で宮川水 系と合流して伸通 川第1
ダム,
神 通 川 第
2
ダム才’
よび神 通 川 第
3
ダムと流 ドし富LII
平 野に達 す る ト流部
か ら な る (第 1
図).
平 湯 川 源 流部
に は平嗣 払山が存在
し. 平
湯 川に沿って平 勧 温泉
や福
地温泉
がある. 浅井
田 ダムに貯 留さ れ た高原川 河 川水の大部
分は, 浅井
旧ダム〜 新
猪 谷 ダム間の神 岡 鉱 山 地 域 を 通 過 する北 陸 電 力 発 電 用 水 路
(北電 水 路 )を通り
,
牧 発電 所の地 点で高原 川に放 流され る.
す な わ ち
,
北 亀 水 路には 和 (1
保 堆 積 場の水 を は じ め と し,
亜鉛 電 解工場の廃 水
,
高 原 川および山田 川の取対く,
中の岱の谷水 が 流 入 する
,一
方,
高 原 川には,
和 佐 保 川,
鹿 間 谷 川 などの
休
廃坑 , 廃
石捨場
の影響
を受 けた河川水と鹿 間総合廃
水の 流入 が あ る.
す な わ ち,
高原 川一
神 通 川 水 系 に は多くの支 流 があ り,
それ らか ら も特 性の異 なる砕 屑 物が流 人 してい る(木 羽
・
松 本1978
).
また,
農 業用 水は,
神 通 川第2
ダ ム 右 岸の大沢 野 川水と神通 川甫3
ダム孑
厂r の大久
保用水 ,
左岸
の}
i ’
, .
首用 水かb
取水されて いる.
高匱川 神 通 川 水系の地 質につ いて は 山
.
ドぼか (
1988
)の 報 告が あ り,
そ れ に よ れば,
福地 温泉周 辺 は飛 騨 外 縁 帯で,
オル ド ビ ス
〜
ペ ル ム 系の古 生界 が せ まい範囲に分布
し て い る. 奥
飛騨贏泉
郷オー
トキャ ンプ 場 周 辺に は東 北 東一
西 南 酋 方 向の断 層 がい くつか あ り
,
船 津 花 崗岩 と手 取 層群 が 断層でポ し ている.
ま た,
浅 井出ダム か ら神 通川第3
ダムま での地質は 船 津花 崗 岩および飛騨 片 麻 岩であり,
船 津 花 崗 岩は,
外 側に石 蠖閃緑 岩
〜
トー
ナ ル岩・
花 崗 閃 緑 岩 が,
内側 に は桃 色の粗 粒〜
細 粒の長 石類を含
む花 崗岩 が 累 帯 構 造 を 作コている,
ま た,
飛騨 片 麻石 は塩 基 鬥三片 麻 岩か ら泥貫〜
砂 質片
麻 岩まで,
変化に富んで い る
. 神
岡鉱山神 岡鉱 山は岐阜 県 神岡町に位 置し
, a ’
[. i
」平野か ら約 30
km
上 流の高 原川 に面し た 山岳 地 帯に あ る (第⊥図 )
.
神 岡鉱山の 鉱 体は大 規 模 な 塊 状の接 触 交 代 鉱 床で あっ て, 方
釦 鉱 および 閃亜鉛鉱
を 主体と し.
その周り を変 質 体が鞘 状に取り巻いている (
Sakamaki
andK
⊂)bayashi
1998
),
神岡鉱 山は1786
年 (明ヂ
7
年 )から三井 資 本に よっ て採 掘 が 行われており,
現在は栃 洞
.
円山 串 よび 茂 住の三鉱山から採 掘した 閃 亜 鉛 鉱,
神 通川流 域におけるダム堆 積 物 中の重 金属の挙動 と微 生 物による浄 化 法の試み
89
第
1
図,
試料採取地域の位置図, Hg .
1 .
L
〔}cality m乏甲 od’
snmp }
ing
pojnts
a 】ongthe
Jil17 .
uRive1 ’
aITeyama
Prefecture
in
Japan ,
方 鉛 鉱
, 黄銅鉱
などの鉱
石 を原 料と して.
鹿 間工場 で は鉛と 硫 酸を,
六郎工場では 亜 鉛 とカ ドミウ ム を生産
し て い る (発 生 源 対 策 専 門 委 員会 ・
発生源 対策 協
力 科 学 者 グ ルー
プ1995
>.
神 岡
鉱
山 か ら採 掘 され る鉱 石にはカドミウムが含
ま れ ている た め
.
すべ て の作 業.
r .
程 が 汚染
の発生源
に な りうるが,
特に
,
選鉱 場か ら生じ る廃 滓は水 分が多
い た め,
現 在,
鹿 間谷堆 積 場
.
和 佐 保 堆積 場お よび増 谷 堆積場におい て固 形物と して 沈 殿 さ せ ている
.
ま た.
上澄 液にも消
石灰 等の 処 理 剤 を 投入 し
,
溶 存 重 金 属を沈 殿さ せ てい る,
平 湯 鉱 山
平 湯
鉱
山 は岐阜
県 盲城 郡 上宝 村 平 湯の大滝
沢 源流部
に位 置 して お り,
神 岡鉱山 か ら約40km
ヒ流,
平 湯 温 泉 か ら約4 . 5 km 南
方にある 〔第1
図),
地 質は古生層の黒 色 粘 板 岩〜
砂 岩互 層で
,
走行 はN −S
か らN60 “
W ,
傾 斜 はほぼ 垂 直に近い.
鉱 床はこの層理 に ほぼ調和 的 な 南 北 系の石英
脈粘
土脈 群 とみられ
.
現 在 露 頭は崖 錐の下に なっ て お り,
ご く.・ 1
祁しか観 察で きない (神 通 川 流 域カ ド ミウ ム
被
害 団 体 連 絡 協 議会 委 託 研 究班1978
),
平湯 鉱山の採掘 は
1657
年といわ れ,
以後 .
主 として含銀 方鉛鉱
を対 象に稼行と休由 を く り返 し てい る,
幕末 期には飛騨
の主 要鉱 山の ひ とつ と なっ て, 嘉
永から安 政にか けて は飛 騨 第・
の鉛山であっ た (三井 金 属 鉱 業 株式 会社 修史委 員
会1970
).
明治期の 最後の操 業以 降は,
大正期に 小規模 な 試 掘 が行
わ れ た にす ぎないが,
乗 鞍 岳 火山の一
峯
である大丹生岳か ら東 北に延び る 主稜
線
直 下の北斜 面には7
つの坑II
跡が 残っ て いる,
現在.一
つ の坑口からのみ坑水
の流
出が確 認 され ている
.
その周 囲の廃 石 中に は,
黄銅鉱
黄 鉄 鉱,
閃 亜 鉛鉱
などが含 まれ,
まれ に孔 雀石 などの.
次 鉱 物も認め ら れ る
.
(
27
)試 料 お よ び 分 析 方法
堆
積物試 料
本
研 究で用いた 堆 積 物試料
は高 原 川一
神 通 川水 系に おける浅 井田
ダ
ム, 新猪 谷
ダム.
神 通 川第1 ダ
ム.
神 通川第 2
ダムお よ び神通 川第
3
ダム か ら採 取した ダムの底
質である.
各試 料は自
然 乾 燥 させた 後,
乳 鉢を用い て粉
末にし.
鉱 物,
粘上 鉱 物 組 成 を知る た め にX
線 粉 末回折 分 析 (XRD
分析
)お よ び 化 学組
成を知るた め に,
エ ネルギ t一
分散
型 蛍 光X
線 分 析(
ED −XRF 分析
)の試 料と し た.
以下 に.
そ れぞれの詳細につ い て記載 する
.
ダム底 質 試 料
高 原川
一
神 通川水 系の浅 井田ダ
ム、 新猪 谷
ダム,
神 通 川 第1 ダ
ム, 神
通川第 2
ダムお よ び 神 通 川第3
ダム か ら1998
年3
月
14
日 に,
ス ミス マ ッ キンタ イヤー
採 泥 器で堆 積 物 を採 取し た
.
いず
れのダ
ムの底質
試 料 もダム 貯 水池
の堤体
の際
で採 取し.
水深は0. 3 〜 0 , 5nl
の場 所で あ る.
また,
採 泥 層 は 堆積
物の最
表面 0 〜 0 , 05m
の ところ を採 取し た (第3
表).
神 岡 鉱 業 株 式 会 社の上流
域に位 置 する浅 井 出ダ ムの底 質は 灰色の砂 お よび 泥か ら
,
神 岡鉱 業 株式会社
のド
流 域に位 置 する新猪 谷
ダ
ムの底質
は灰 色〜
黒 色の シル トお よび泥 から,
さら に一
ド流
の神 通 川 第1
ダム の底
質では濃 褐 色〜
黒 色のシ ル トお よび 泥 から な り
, ド
流になる に従ワて細 粒かつ黒 色を 呈する.
特に
,
神 通川第2
およ び第3
ダム の底 質は濃 褐 色〜
黒 色 を 呈し て お り硫 苗臭を放っ てい る (第
3
表).
す なわ ち、 神
岡鉱業 株 式
会 社の下 流 域に位 置す
るダ
ム の底質
は 細 粒 で 有 機 物 が多
く 汚 泥化し ているのが