酸性雨と酸性雪の水質特性: 1990〜2014年期間の札幌巿降水試料

摘要

酸性雨と酸性雪のpH特性の差異を明らかにすることを目的とし，以下の結果を得た。1)降水試料の一般分析項目の平均値を比較した場合，雪は雨に比べてpH,降水量で低く，EC,Na,Mg，Cl,SO_4,COD,炭水化物で高かった。このことから，雪のpHが雨より低い理由は，硫酸イオン，海水元素イオンおよび有機性物質で高いことが一因であると考えられた。2)雨と雪の試料を4段階のpH範囲で比較すると，雨，雪ともにEhのみpH範囲の低下順に上昇した。一方，pH5.6以下の酸性降水試料について，3段階のpH範囲で比較すると，雨はEC,Eh,SO_4,NH_4-N,NO_3-N,アミノ酸-N，COD,蛋白質，炭水化物，E_(220)，E_(250)の11項目，雪はEC,Eh,Zn,SO_4，NH_4-N,NO_3-N,アミノ酸-N，炭水化物，E_(220)，E_(260)の10項目でおのおのpH範囲の低下順に増加した。これらから，雨および雪のpHは支配因子として酸化還元電位，酸性因子として硫酸ィオン，硝酸•アンモニウム•アミノ酸の窒素化合物，イオン総量物質，紫外吸光度物質および有機性物質を含む酸化複合体によるものと考えられた。3)降水試料のPHと各測定物質との相関開係を比較すると，全降水試料の場合，pH-Ehの相関係数が雨，雪ともに最も高く(-0.557,-0.454),一方，他の有意な項目はCaを除き低かった。pH5.6以下の酸性降水試料の場合，雨はEh＞SO_4＞E_(220)＞NH_4-N＞7ミノ酸-N＞EC＞COD＞蛋白質の順でー0.398〜-0.118の範囲，雪はE_(220)＞Eh＞NO_3-N＞SO_4＞NH_4-N＞7ミノ酸-N＞E_(260)＞EC＞Znの順で-0.346〜-0.118の範囲であった。これらから，降水試料のPHは，雨，雪ともに酸化還元電位により支配され，一方，酸性因子として，雨は，硫酸イオン，220nm紫外吸光度物質，アンモニウム.アミノ酸の窒素化合物，雪は220nm紫外吸光度物質，硫酸イオン，硝酸•アンモニウムの窒素化合物が影響を及ぼすものと推察された。したがって，酸性降水のpHは，雨，雪ともに支配因子として酸化還元電位，酸性因子として硫酸イオン，アンモニウム•硝酸•アミノ酸の無機-有機窒素化合物，220nm紫外吸光度物質を含む酸化複合体によるものと考えられた。4)強酸成分のSO_4，NO_3-Nおよび紫外線酸化の影響が推察されるE_(220)と各測定物質との相関係数を比較すると，雨の場合，SCMまNH_4-N＞EC＞E_(220)＞アミノ酸-N＞NO_3-N＞CODの順で0.705〜0.417の範囲，NO_3NはE_(220)＞NH_4-N＞SO_4＞アミノ酸-Nの順で0.603〜0.488の範囲，E_(220)はNH_4-N＞NO_3-N＞SO_4＞E_(260)＞アミノ酸-N＞COD＞蛋白質＞ECの順で0.630〜0.401の範囲であった。同様に雪の場合，SO_4はEC＞Cl＞Na＞Mg＞NH_4-Nの順で0.671〜0.452の範囲，NO_3-NはE_(220)で0.655，E_(220)はNO_3-N＞E_(260)＞NH_4-Nの順で0.685〜0.560の範囲であった。以上のことから，雨は硫酸イオン，アンモニウム•硝酸•アミノ酸の無機•有機態窒素化合物，有機性物質および紫外吸光度物質を含む酸化複合体，雪は遊離形態の硫酸イオン，海水元素イオン，硝酸•アンモニウムの窒素化合物および紫外吸光度物質含む酸化複合体によるものと考えられた。5)pH4.0未満降水試料は2009年以降に8点検出され，うち7点は冬期間の雪で認められた。7点の雪試料について，平均値に比べて明瞭に高い項目をみると，Eh，NO_3-Nで7点，EC,SO_4,NH_4-N,E_(220)で6点，Zn，アミノ酸-Nで5点認められた。このことから，強酸性雪の成因物質は，硫酸イオン，硝酸-アンモニウム•アミノ酸の無機•有機窒素化合物および紫外吸光度物質を含む酸化複合体によるものと考えられた。