JPH07117599B2 - 地下水の短距離追跡法 - Google Patents
地下水の短距離追跡法Info
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- JPH07117599B2 JPH07117599B2 JP13411093A JP13411093A JPH07117599B2 JP H07117599 B2 JPH07117599 B2 JP H07117599B2 JP 13411093 A JP13411093 A JP 13411093A JP 13411093 A JP13411093 A JP 13411093A JP H07117599 B2 JPH07117599 B2 JP H07117599B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地下水の短距離追跡法
である。
である。
【０００２】
【従来の技術】地下水の追跡方法には、今世紀の始め
に、食塩や色素のような水溶性物質を投入する方法と、
地下水に含まれている塩素や炭酸水素のような特定の水
質を指標にする方法とが開発され、１９５０年代に入る
と、沃素−１３１や臭素−８２のような追跡能が著しく
高い放射性同位体の投入法が、１９６０年代にはトリチ
ウムや炭素−１４のような地下水にさらに低濃度で含ま
れている同位体を指標とする方法が、そして１９７０年
代にはルビジウムやスカンジウムのような追跡時には放
射線を放出しないで極低濃度の追跡ができるような放射
化追跡子法がそれぞれ開発されてきた。
に、食塩や色素のような水溶性物質を投入する方法と、
地下水に含まれている塩素や炭酸水素のような特定の水
質を指標にする方法とが開発され、１９５０年代に入る
と、沃素−１３１や臭素−８２のような追跡能が著しく
高い放射性同位体の投入法が、１９６０年代にはトリチ
ウムや炭素−１４のような地下水にさらに低濃度で含ま
れている同位体を指標とする方法が、そして１９７０年
代にはルビジウムやスカンジウムのような追跡時には放
射線を放出しないで極低濃度の追跡ができるような放射
化追跡子法がそれぞれ開発されてきた。
【０００３】これらの方法での問題点としては、水に含
まれている物質を指標にする方法では広域の解析ができ
ても、実用性の高い短距離の追跡で詳しい地下水流の実
態を解析することが困難なことである。
まれている物質を指標にする方法では広域の解析ができ
ても、実用性の高い短距離の追跡で詳しい地下水流の実
態を解析することが困難なことである。
【０００４】短距離の実態解析に適している追跡子を投
入する方法では、トリチウム以外のすべての追跡子が地
層との化学反応を多量に生じ易く、水分子との比重差も
あって、追跡子の動きが水分子の動きと大きな差異を生
じること、そしてトリチウムを含めたすべての追跡子を
投入することが環境の汚染を招くとして、その利用に大
幅な制約を受けていることである。
入する方法では、トリチウム以外のすべての追跡子が地
層との化学反応を多量に生じ易く、水分子との比重差も
あって、追跡子の動きが水分子の動きと大きな差異を生
じること、そしてトリチウムを含めたすべての追跡子を
投入することが環境の汚染を招くとして、その利用に大
幅な制約を受けていることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、地
下水の短距離追跡を追跡子で行なう方法であり、その動
きが水分子の動きと一致し、かつ環境汚染を全く生じな
い追跡子としてラドン−２２２を全く含まない水を追跡
子とすることによって、地下水質の汚濁測定を行なう方
法を提供することを目的とする。
下水の短距離追跡を追跡子で行なう方法であり、その動
きが水分子の動きと一致し、かつ環境汚染を全く生じな
い追跡子としてラドン−２２２を全く含まない水を追跡
子とすることによって、地下水質の汚濁測定を行なう方
法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、まずその水に
含む浮遊物質をスクリーンで取除き、土粒子等を濾過装
置で取除き、要監視水質が許容濃度以下になるように
し、次にこの水に含まれたラドン−２２２を真空脱気装
置とこれに引続く追跡子の注入口に至るまでのパイプ内
において取除くことによってラドン−２２２を含まない
追跡水とし、この追跡水を追跡開始地点に注入し、その
後の地下水中での挙動を注入地点より下流にある任意地
点での地下水のラドン−２２２の濃度の低下現象から解
析する地下水の短距離追跡法である。
含む浮遊物質をスクリーンで取除き、土粒子等を濾過装
置で取除き、要監視水質が許容濃度以下になるように
し、次にこの水に含まれたラドン−２２２を真空脱気装
置とこれに引続く追跡子の注入口に至るまでのパイプ内
において取除くことによってラドン−２２２を含まない
追跡水とし、この追跡水を追跡開始地点に注入し、その
後の地下水中での挙動を注入地点より下流にある任意地
点での地下水のラドン−２２２の濃度の低下現象から解
析する地下水の短距離追跡法である。
【０００７】
【実施例】地層に固有な含有量で必ず含まれているラジ
ウム−２２６が放射性崩壊をしてラドン−２２２になる
ときには、その物理的状態が固体から不活性気体に変る
ので、地層の粒子内や粒子間に生成したラドン−２２２
の一部は、地層の間隙にある気体や水の部分に移動し、
そこに蓄えられていく。
ウム−２２６が放射性崩壊をしてラドン−２２２になる
ときには、その物理的状態が固体から不活性気体に変る
ので、地層の粒子内や粒子間に生成したラドン−２２２
の一部は、地層の間隙にある気体や水の部分に移動し、
そこに蓄えられていく。
【０００８】時刻ゼロでラドン−２２２の濃度のゼロの
水が地層内に侵入したときに、時間とともにこの水のラ
ドン−２２２の濃度が地層からのラドン−２２２の移行
で増加していく状態は理論的に図１の関係で示され、約
２０日で平衡な濃度に落着く。
水が地層内に侵入したときに、時間とともにこの水のラ
ドン−２２２の濃度が地層からのラドン−２２２の移行
で増加していく状態は理論的に図１の関係で示され、約
２０日で平衡な濃度に落着く。
【０００９】地層内に長期に存在する一般の地下水のラ
ドン−２２２濃度は地層ごとに固有値をもつことにな
り、わが国で実測した濃度の分布範囲は１００〜数十万
Ｂｑ／Ｍ3 にあった。
ドン−２２２濃度は地層ごとに固有値をもつことにな
り、わが国で実測した濃度の分布範囲は１００〜数十万
Ｂｑ／Ｍ3 にあった。
【００１０】ラドン−２２２の濃度測定方法として試水
のラドン−２２２を溶媒抽出法でトルエンに抽出し、こ
れを液体シンチレーションカウンタで測定する方法を使
うと、その検出限界は１〜１０Ｂｑ／Ｍ3 になり、地下
水のラドン−２２２の濃度は十分に有効数字２〜３桁で
定量できることになる。
のラドン−２２２を溶媒抽出法でトルエンに抽出し、こ
れを液体シンチレーションカウンタで測定する方法を使
うと、その検出限界は１〜１０Ｂｑ／Ｍ3 になり、地下
水のラドン−２２２の濃度は十分に有効数字２〜３桁で
定量できることになる。
【００１１】そこで、ラドン−２２２の濃度がゼロの水
を追跡子として任意地点の地下水に投入すると、その後
の追跡子の存在は下流にある地下水のラドン−２２２濃
度の低下で示され、低下状態から流れの状態を定量解析
できることになる。
を追跡子として任意地点の地下水に投入すると、その後
の追跡子の存在は下流にある地下水のラドン−２２２濃
度の低下で示され、低下状態から流れの状態を定量解析
できることになる。
【００１２】追跡に利用する水は降水・地表水・追跡し
ようとする帯水層の流れを乱さない地下水のいずれを用
いても良い。利用しようとする水はまず、図２の事前処
理装置に示すように、スクリーン１で浮遊物質を取除
き、次に濾過装置２で土粒子等を取除き、さらにその水
の要監視水質の存在濃度を汚染濃度検出器３で測定し、
いずれかの水質に許容濃度を超えるものがあるときは除
染装置４を通しておく。
ようとする帯水層の流れを乱さない地下水のいずれを用
いても良い。利用しようとする水はまず、図２の事前処
理装置に示すように、スクリーン１で浮遊物質を取除
き、次に濾過装置２で土粒子等を取除き、さらにその水
の要監視水質の存在濃度を汚染濃度検出器３で測定し、
いずれかの水質に許容濃度を超えるものがあるときは除
染装置４を通しておく。
【００１３】このようにして事前処理を受けた水を図３
に示す真空脱気装置５を通し、追跡子の投入口６が地下
水面以下となるような条件で注入する。真空脱気装置内
で水を水滴状に落下させることと、この装置から追跡子
の投入口６までのパイプ７内の流れで生ずる水分子の乱
れとによって、水に含まれたラドン−２２２はほぼ完全
に取除かれるようになる。
に示す真空脱気装置５を通し、追跡子の投入口６が地下
水面以下となるような条件で注入する。真空脱気装置内
で水を水滴状に落下させることと、この装置から追跡子
の投入口６までのパイプ７内の流れで生ずる水分子の乱
れとによって、水に含まれたラドン−２２２はほぼ完全
に取除かれるようになる。
【００１４】８は投入口６から所定の地層への注水口で
ある。
ある。
【００１５】解析時には、追跡水の中に地層から移行し
てきたラドン−２２２の量を配慮する必要がある。この
移行現象が存在するために、追跡期間は１０〜１４日以
内に制限される。
てきたラドン−２２２の量を配慮する必要がある。この
移行現象が存在するために、追跡期間は１０〜１４日以
内に制限される。
【００１６】ところで、地球ではその形成時に数多くの
放射性核種が生成され、それらはシリカやアルミナと共
に地殻へ集まったとされている。それらの放射性崩壊は
核種ごとに固有の半減期（最初の数が半数になるまでの
時間）をもち、崩壊後は一般に放射性崩壊をしない安定
核種になる。
放射性核種が生成され、それらはシリカやアルミナと共
に地殻へ集まったとされている。それらの放射性崩壊は
核種ごとに固有の半減期（最初の数が半数になるまでの
時間）をもち、崩壊後は一般に放射性崩壊をしない安定
核種になる。
【００１７】半減期の１０倍の時間が経つと、最初の数
は１／２10＝１／１０２４に減少するので、地球形成後
約４６億年の間に、ほとんどの放射性核種は安定核種に
変った。しかし、半減期が１０億年以上で、かつ当初の
存在量が多い６種の核種は、平均が数ｐｐｍ台になる地
層ごとの固有値で地層には必ず含まれている。
は１／２10＝１／１０２４に減少するので、地球形成後
約４６億年の間に、ほとんどの放射性核種は安定核種に
変った。しかし、半減期が１０億年以上で、かつ当初の
存在量が多い６種の核種は、平均が数ｐｐｍ台になる地
層ごとの固有値で地層には必ず含まれている。
【００１８】６種のうちで、ウラン−２３８、トリチウ
ム−２３２、ウラン−２３５の３種は、放射性崩壊後の
核種がまた放射性になるという特別な放射性崩壊を十数
代も続け、その崩壊の過程ではいずれもがラジウムを経
てラドンになる。ウラン−２３８ではラジウム−２２６
を経てラドン−２２２に、トリウム−２３２ではラジウ
ム−２２４を経てラドン−２２０に、ウラン−２３５で
はラジウム−２２３を経てラドン−２１９になる。
ム−２３２、ウラン−２３５の３種は、放射性崩壊後の
核種がまた放射性になるという特別な放射性崩壊を十数
代も続け、その崩壊の過程ではいずれもがラジウムを経
てラドンになる。ウラン−２３８ではラジウム−２２６
を経てラドン−２２２に、トリウム−２３２ではラジウ
ム−２２４を経てラドン−２２０に、ウラン−２３５で
はラジウム−２２３を経てラドン−２１９になる。
【００１９】親核種からラジウムに至る間は生成する核
種がいずれも物理的に固体で存在するから、生成核種は
地層粒子を構成する岩石の結晶の中や結晶の間に存在し
ているが、ラドンになる不活性元素の気体に変る。
種がいずれも物理的に固体で存在するから、生成核種は
地層粒子を構成する岩石の結晶の中や結晶の間に存在し
ているが、ラドンになる不活性元素の気体に変る。
【００２０】そこで、ラドンの一部は結晶の外である粒
子外に移行し、一般には地下水に蓄えられる。この場
合、ラドンの半減期はラドン−２２２が３．８２４日、
ラドン−２２０が５５．６秒、ラドン−２１９が３．９
６秒であるから、試水の採取後に測定できる濃度を保つ
時間の限界を半減期の約３倍に見込むと、ラドン−２２
２は約１１日、ラドン２２０は約３分、ラドン−２１９
は約１２秒となり、試水の測定で見出すことができるラ
ドンのほとんどはラドン−２２２で占められる。
子外に移行し、一般には地下水に蓄えられる。この場
合、ラドンの半減期はラドン−２２２が３．８２４日、
ラドン−２２０が５５．６秒、ラドン−２１９が３．９
６秒であるから、試水の採取後に測定できる濃度を保つ
時間の限界を半減期の約３倍に見込むと、ラドン−２２
２は約１１日、ラドン２２０は約３分、ラドン−２１９
は約１２秒となり、試水の測定で見出すことができるラ
ドンのほとんどはラドン−２２２で占められる。
【００２１】ラドンの空気と水に対する溶解度比は図４
のようになり、１５℃では空中濃度の約１／３が水に解
ける。しかし、地下水では気体がほとんどないので、地
層からの移行ラドンのすべてが地下水に溶存する。ラド
ンの水への溶解度は０℃，１気圧で０．５１ｃｃ／１ｃ
ｃＨ2 Ｏである。
のようになり、１５℃では空中濃度の約１／３が水に解
ける。しかし、地下水では気体がほとんどないので、地
層からの移行ラドンのすべてが地下水に溶存する。ラド
ンの水への溶解度は０℃，１気圧で０．５１ｃｃ／１ｃ
ｃＨ2 Ｏである。
【００２２】これに対し、地下水のラドン濃度は１００
〜数十万Ｂｑ／Ｍ3 の範囲にあり、それは１０-18 〜１
０-15 ｃｃ／１ｃｃＨ2 Ｏとなるから、ラドンの飽和層
濃度よりはるかに低濃度で存在していることになる。
〜数十万Ｂｑ／Ｍ3 の範囲にあり、それは１０-18 〜１
０-15 ｃｃ／１ｃｃＨ2 Ｏとなるから、ラドンの飽和層
濃度よりはるかに低濃度で存在していることになる。
【００２３】ラドンは不活性元素であるから、地層や地
下水に含むイオン等との化学反応は全くなく、また密度
は９．９６ｇ／ｌと軽いものであるが、帯水層中の上部
に集まる現象も認められず、水中での分散係数も７×１
０-4ｃｍ／ｓｅｃのため、短距離の数日間における分散
の影響はほぼ無視できる。
下水に含むイオン等との化学反応は全くなく、また密度
は９．９６ｇ／ｌと軽いものであるが、帯水層中の上部
に集まる現象も認められず、水中での分散係数も７×１
０-4ｃｍ／ｓｅｃのため、短距離の数日間における分散
の影響はほぼ無視できる。
【００２４】
地層内の地下水流追跡 同じ帯水層の上下流間ばかりでなく、多層を横切る垂直
や斜め方向の流れ、異なる地層間の混合流等、投入点か
ら１０〜１４日以内の短距離で到達するすべての流れに
適用できる。長距離の流れ状態は、短距離の流れ状態に
区切ることとで解析できる。
や斜め方向の流れ、異なる地層間の混合流等、投入点か
ら１０〜１４日以内の短距離で到達するすべての流れに
適用できる。長距離の流れ状態は、短距離の流れ状態に
区切ることとで解析できる。
【００２５】不飽和層から飽和層への流れ 追跡子は、大気に含まれるラドン−２２２を吸収するの
で、追跡子の投入口は地表面下５０ｃｍ以下にすること
が望ましい。
で、追跡子の投入口は地表面下５０ｃｍ以下にすること
が望ましい。
【００２６】調査段階でのダム漏水の予測 ダムの調査段階では数多くの試掘孔が設けられている。
ダムの堤体を建設する予定地点にある試掘孔で、孔内の
地下水位が計画貯水位となるように追跡水を注入し、こ
の追跡水の動きを下流の試掘孔や湧水等のラドン−２２
２濃度の経時変化によって求めることから、貯水によっ
て発生する漏水系の存在の有無、漏水速度、漏水量等を
事前に評価することができる。
ダムの堤体を建設する予定地点にある試掘孔で、孔内の
地下水位が計画貯水位となるように追跡水を注入し、こ
の追跡水の動きを下流の試掘孔や湧水等のラドン−２２
２濃度の経時変化によって求めることから、貯水によっ
て発生する漏水系の存在の有無、漏水速度、漏水量等を
事前に評価することができる。
【００２７】パイプからの漏水検出 油送管等の漏水箇所の検出方法として、管内に追跡水を
流すか又は貯えて、管に接する地層にある地下水のラド
ン−２２２濃度を測定し、それが経時的に減少したり、
流れ方向に前後の位置で測定した濃度よりも低い濃度を
示すような地点を見出すことによって漏水の存在を検出
し、漏水量を評価することができる。
流すか又は貯えて、管に接する地層にある地下水のラド
ン−２２２濃度を測定し、それが経時的に減少したり、
流れ方向に前後の位置で測定した濃度よりも低い濃度を
示すような地点を見出すことによって漏水の存在を検出
し、漏水量を評価することができる。
【００２８】また、管内に追跡子を定速で流下させ、管
内の任意地点の地下水のラドン−２２２濃度を測定し、
それが増加することを指標として地下水が油送管に流入
する区間と流入量とを知ることができる。
内の任意地点の地下水のラドン−２２２濃度を測定し、
それが増加することを指標として地下水が油送管に流入
する区間と流入量とを知ることができる。
【図１】地層から地下水のラドン−２２２の移行量の経
時変化を示すグラフ
時変化を示すグラフ
【図２】事前処理装置の配置図
【図３】真空脱気装置と注水孔部の配置図
【図４】ラドンの空気と水に対する溶解度比を示すグラ
フ
フ
３ 汚染濃度検出器 ４ 除染装置 ５ 真空脱気装置 ６ 投入口 ７ 注水パイプ
Claims (1)
- 【請求項１】 まずその水に含む浮遊物質をスクリーン
で取除き、土粒子等を濾過装置で取除き、要監視水質が
許容濃度以下になるようにし、次にこの水に含まれたラ
ドン−２２２を真空脱気装置とこれに引続く追跡子の注
入口に至るまでのパイプ内とにおいて取除くことによっ
てラドン−２２２を含まない追跡水とし、この追跡水を
追跡開始地点に注入し、その後の地下水中での挙動を注
入地点より下流にある任意地点での地下水のラドン−２
２２の濃度の低下現象から解析する地下水の短距離追跡
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13411093A JPH07117599B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 地下水の短距離追跡法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13411093A JPH07117599B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 地下水の短距離追跡法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324200A JPH06324200A (ja) | 1994-11-25 |
| JPH07117599B2 true JPH07117599B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=15120695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13411093A Expired - Fee Related JPH07117599B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 地下水の短距離追跡法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117599B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19780447C1 (de) | 1996-05-14 | 2001-06-28 | Ufz Leipzighalle Gmbh | Verfahren zur Unterscheidung von Grund- und Standwasser in Grundwassermessstellen zwecks Bestimmung optimaler Abpumpzeiten bei der Probennahme und zur Realisierung einer Bohrlochsonde oder einer Durchflussmesszelle |
| CN118534092B (zh) * | 2024-07-25 | 2024-10-01 | 河北省地质环境监测院 | 非水相液体污染源区划定方法、装置、设备及存储介质 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP13411093A patent/JPH07117599B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06324200A (ja) | 1994-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |