Study on elucidation of complex hydrological properties of limestone areas using underwater radon and its applicability

水下氡解析石灰岩地区复杂水文性质及其适用性研究

• 批准号: 20J12397
• 负责人: 仲宗根 峻也
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J12397/
• 关键词: ラドン; トリチウム; 水素および酸素安定同位体; 地下水滞留時間; 石灰岩地域; 南西諸島; 鍾乳洞; 地下水; 滞留時間; ラドン収支; 沖縄県

離水サンゴ礁を主体とした第四紀琉球石灰岩は、南西諸島における伝統的かつ貴重な淡水資源を貯留する地層であるが、水利特性が複雑であることから、地下水の滞留時間（降雨から湧出までの時間）などについて不明な点が残されている。そこで本研究では、沖縄島南部の琉球石灰岩分布域を主フィールドとし、琉球石灰岩中に形成された鍾乳洞（玉泉洞）の天井部から滲み出す滴下水、および石灰岩体周縁部から湧出する地下水（受水湧水、米須海岸湧水）を毎月採水し、これらに含まれる天然放射性核種および安定同位体を用いて、水利特性の解明を試みた。令和３年度は、予定していたサンプリングや分析も順調に進められ、土壌・岩石中のウラン系列核種であるラドン（222Rn）およびトリチウム（3H）をトレーサーとした地下水滞留時間の解析手法を中心に研究が実施され、その成果は複数の論文として発表された。鍾乳洞内においては滴下水量の連続観測も実施し、ラドンを基にした解析結果による地下水滞留時間の検証を行った。成果の概要は次のとおりである。ラドン濃度の減衰開始位置を土壌層と下位の石灰岩体が接する境界とし、ラドン減衰式から降水の浸透時間を玉泉洞滴下水のデータを用いて算出した結果、玉泉洞を胚胎する石灰岩体については7～10日となった。同様に、受水では12～21日間、米須では12日～19日間の滞留時間と推定された。また、琉球石灰岩とこれを覆う土壌の透水係数・層厚に関する報告値を用いたモデル計算を行ったところ、玉泉洞における土壌層と琉球石灰岩体を合わせた浸透時間は約10～184日となった。さらに、玉泉洞内における滴下量（１地点のみ）と、玉泉洞近傍に所在するAMeDAS糸数（気象庁）における降水量の時間変動を比較したところ、降雨から約2～3ヶ月後に洞内滴下していると考えられ、ラドンを用いた推定値と矛盾のない結果となった。

主要由水生珊瑚礁组成的第四纪琉球石灰岩是南西群岛储存传统且宝贵淡水资源的地质地层，其时间仍存在一些不确定性。因此，本研究主要以冲绳本岛南部的琉球石灰岩分布区为中心，调查了从琉球石灰岩中形成的石灰岩洞穴（玉泉洞）顶部渗出的滴水和地下水（接收每月收集从石灰岩体外围涌出的水样（泉水、米洲海岸泉水），并利用这些样本中所含的天然放射性核素和稳定同位素来阐明水的利用特性。 2021年度，计划采样和分析进展顺利，重点开展了利用土壤和岩石中铀系核素氡（222Rn）和氚（3H）示踪剂分析地下水停留时间的方法研究，并发表了结果。在几篇论文中。还对石灰岩溶洞内部的滴水量进行了连续观测，并利用基于氡气的分析结果来验证地下水的停留时间。结果总结如下。将氡气浓度开始衰变的点设定为土层与下层石灰岩体的边界，利用玉泉堂滴水数据，根据氡气衰变公式计算出降水的渗透时间，结果发现玉泉洞所在的石灰岩体需要7-10天的时间。同样，在受纳水中的停留时间估计为 12 至 21 天，在 Komesu 中的停留时间为 12 至 19 天。此外，当我们使用琉球石灰岩及其覆盖的土壤的水力传导率和层厚度的报告值进行模型计算时，我们发现玉泉洞中土层和琉球石灰岩体的合并渗透时间大约是10到184天。此外，当我们将玉泉洞内的滴水量（仅在某一点）与位于玉泉洞窟附近的 AMeDAS Itokazu（日本气象厅）降水量的时间波动进行比较时，我们发现洞内的滴水量降雨后约 2 至 3 个月开始，结果与使用氡气的估计结果一致。

项目成果

Temporal and Spatial Variation of Radon Concentrations in Environmental Water from Okinawa Island, Southwestern Part of Japan

日本西南部冲绳岛环境水中氡浓度的时空变化

• DOI: 10.3390/ijerph18030998
• 发表时间: 2021
• 作者: Nakasone Shunya;Ishimine Akinobu;Shiroma Shuhei;Masuda Natsumi;Nakamura Kaori;Shiroma Yoshitaka;Ooka Sohei;Tanaka Masahiro;Kato Akemi;Hosoda Masahiro;Akata Naofumi;Yasuoka Yumi;Furukawa Masahide
• 通讯作者: Furukawa Masahide

近年の琉球列島における環境水中トリチウム濃度の分布

近年来琉球群岛环境水中氚浓度分布

• 发表时间: 2021
• 作者: 仲宗根峻也; 伊志嶺聡伸; 中村夏織; 石津裕二; 城間吉貴; 田中将裕; 赤田尚史; 柿内秀樹; 真田哲也; 古川雅英
• 通讯作者: 古川雅英

Relationship between Tritium Concentration, Hydrogen and Oxygen of Stable Isotope Ratios, and Major Ion Components for Monthly Precipitation in Southwestern Part of Japan

日本西南部月降水量的氚浓度、氢氧稳定同位素比与主要离子成分的关系

• DOI: 10.5453/jhps.56.265
• 发表时间: 2021
• 作者: NAKASONE Shunya;NAKAMURA Kaori;ISHIZU Yuji;SHIROMA Yoshitaka;TANAKA Masahiro;AKATA Naofumi;ISHIMINE Akinobu;ISHIKAWA Yoshio;KAKIUCHI Hideki;SANADA Tetsuya;FURUKAWA Masahide
• 通讯作者: FURUKAWA Masahide

Characteristics of temporal variation for tritium concentration and stable isotope ratio in environmental water collected from Okinawa Island, subtropical region of Japan

日本亚热带冲绳岛环境水中氚浓度和稳定同位素比值随时间变化特征

• 发表时间: 2021
• 作者: S. Nakasone; A. Ishimine; K. Nakamura; Y. Ishizu; Y. Shiroma; M. Tanaka; N. Akata; H. Kakiuchi; T. Sanada; M. Furukawa
• 通讯作者: M. Furukawa

Temporal and Spatial Variation of Radon Concentrations in Environmental Water from Okinawa Island, Southwestern Part of Japan

日本西南部冲绳岛环境水中氡浓度的时空变化

• DOI: 10.3390/ijerph18030998
• 发表时间: 2021
• 作者: Nakasone Shunya;Ishimine Akinobu;Shiroma Shuhei;Masuda Natsumi;Nakamura Kaori;Shiroma Yoshitaka;Ooka Sohei;Tanaka Masahiro;Kato Akemi;Hosoda Masahiro;Akata Naofumi;Yasuoka Yumi;Furukawa Masahide
• 通讯作者: Furukawa Masahide