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第二章 酸性の川とのたたかい
1 とくべつ酸性の強い川
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吾妻(あがつま)川流域は、南の浅間山にたいし、北に白根山(しらねさん)がそびえている。
その白根山から発して吾妻川へはいる諸支川は、わが国でももっとも強い酸性の水質河川として知られている。
とくに、草津温泉付近の湯川水系は、昔から死の川として恐れられ、魚はもちろん、川虫や川藻も見あたらない川であった。
治水や利水のための構造物をつくろうとしても、コンクリートや鉄は、酸のため腐食してしまう。
水道管も塩化ビニール管ができるまえは、松からつくった管を用いていた。
右の写真は、クギを湯川の水に入れた揚合に、一〇日でどのようにやせ細ったかの検査結果を示している。
もちろん、この川の水は農業用水にも使えず、発電施設もつくることはできない。
湯川水系のなかでも、とくに酸性の強い湯川の水質は、pH が二・〇、谷沢川か三・五、大沢川が二・九という強酸性である。
pH は水質の酸度、アルカリ度を示す値で、中性が七・〇で、これ以上がアルカリ、以下が酸性であり、河川自然水で三以下というのはきわめてめずらしい。
一般に、日本の河川水質は酸性の強い川が多い。日本は火山や温泉が多く、珪酸など酸性が強い反面、カルシウムやマグネシウムの含有量は少ない。
カルシウム、マグネシウムの多い水を硬水、少ない水を軟水という。 |
湯川につけたクギ。
左はしが原形、右へ順に、1日目、2日目となり、右はしが10日目。
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そのため、日本の水は工業用水として使う場合には都合がよいが、日本の岩石や土壌には石灰分が少なく、国全体に酸性土壌がひろく分布し、農業にはたいへん不都合である。
そこで、日本の農民は酸性土壌を克服するために、いろいろと苦労をかさねている。
日本の動植物も人間も、カルシウムの少ない水をいつもとっているため、軟水に慣れている日本人のなかには、外国へいって硬水を飲んでおなかをこわす人もいる。
2 火山の多い国の特徴
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日本はもちろん、東南アジアなどの河川水質を、長年研究している小林純博士の調査によれば、カルシウム成分が、日本の河川で平均八・八 ppm
(以下同じ単位)、台湾四四・四、フィリピン三〇・九などという値が示されており、日本はセイロン、マラヤなどとならんで、世界でもカルシウムがもっとも少ないという。
一方、珪酸は、フィリピンがとくに多く、平均三〇・四にもたっするが、日本も平均一九・〇で、世界河川のなかでも、とくに多い地域にぞくしている。
一般に、火山国河川に珪酸が多く、日本の陸地面積のうち、水成岩系統の地質は六六パーセントであるが、火山岩系統が三四パーセントにもたっし、このような高率を火山岩系でしめられている国はめずらしい。
日本でも、珪酸がとくに多い河川は、九州の阿蘇山や霧島火山系、本州では富士火山系、那須火山系、八甲田山、北海道の阿寒岳などからでている川である。
同じく小林純博士の調査によると、酸性型河川の地域では、脳卒中死亡率が高く、秋田、岩手両県がそのよい例であるという。
小林博士の研究にヒントを得たアメリカのシュレーダー博士によると、硬水を飮む地区では心臓疾患が少なく、軟水地区ではそれか多いという。
アメリカで心臓病が死因の第一であることに注目した同博士が、アメリカ各地の水道局から水質データを集めて、死因別死亡統計と比較した結果である。
いずれにせよ、日本でもとくに酸性の強い河川では、昔から河川水を利用することかできず、その対策も見つからず、こまりきっていた。
火山や温泉が多いことは、日本特有な風光明媚な景観、無数の温泉をめぐんでくれたが、一方では、火山の爆発、酸性の川、酸性の土地、さらには地震など、私たちの生活をおびやかすことも多い。
私たちにあたえられた自然環境は、つねに私たちにめぐみをあたえるとともに、脅威をもあたえるのが普通である。
その片方の面のみを見て、簡単にものごとを判断してはならない。
台風や豪雨にしても、災害をおこす原因になるとともに、豊富な水資源をあたえるという点も、見のがしてはならないのである。
3 科学と技術
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湯川、それが合流する吾妻川、さらに吾妻川合流後の利根川と、少しずつうすめられるとはいえ、強い酸性は、ずっと下流まで影響する。
したがって湯川の水質問題は、たんに湯川の水を利用できないとか、湯川にコンクリート構造物ができない、魚が住めないということだけではないのである。
利根川の下流はもちろん、その分派河川である江戸川の水を利用する人々とも無関係ではない。
なんとかして、この“死の川”を生きかえらせる方法はないか。
酸性の川であるから、アルカリをくわえて中和させればよい。だれにでも簡単にわかる化学の常識である。
実験室でならきわめて容易なことだ。
しかし、自然河川でたえまなく流れてくる酸性の水を、つねに中和させるのは、その具体的方法、さらに経費の点で、ほとんど不可能と考えられていた。
実験室とか、理論で科学的に解明できたからといって、ただちに私たちの日常生活に役立つわけではない。
科学で明らかになっていること、明らかにされたことを、私たちの生活に役立てるための現実的手段を見つけだすのが技術である。
現場で行うことのできる方法、安全性、経済性などを総合的に検討して、新しい技術を開発し、適用しなければならない。 |
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つまり、技術手段としてすぐれていても、安全性に疑問のあるようなこと、経費が高すぎる工事を行うことはできない。
また、河川工事のように、それぞれの地域に住む人々と直接かかわりのある工事は、地元の人々の合意がなければ行うことはできない。
4 どのように中和するか
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酸性の河川水を、実験室でなく、現場において中和しつづけるにはどうしたらよいか。
世界のどの酸性河川でもなしえなかった技術的手段を、群馬県の役所の人々は、第二次大戦以後、真剣に考えはじめた。
昭和三二年よりその調査をはじめ、昭和三六年度から吾妻川総合開発事業として、この仕事ははじめられた。
その方法は、アルカリ性である石灰質材料を湯川に連続的に注ぎこみ、河川水を中和させて、下流に流すことであった。
それだけ聞けば、非常に簡単なことのように思えるかもしれない。
しかし、湯川のどの地点に投入するのが効果的か。
注入した石灰質がよくまざって川の水質全体を中和してくれるだろうか。
川の流量は時々刻々、季節によってもことなる。
それにおうじて、自然水の水質もちがう。
渇水の時も洪水の時も、同じように中和させるにはどうしたらよいか。洪水の時に流れ去るような施設では役に立たない。
第二常時注入する石灰質材料をどこからどのようにして常時運搬し、貯蔵しておくか。
それになんといっても、あまりに経費がかかるようでは、この事業はできない。
なるべく少ない費用で行うにはどうしたらよいか。
それにはこの事業によって得られる利益もキチンと計算しなければならない。
理論や実験室では解明されていても、それを実社会に実現するには、そのために新たに解明したり苦労しなければならない点が、けっして少なくない。
5 品木ダムの役割
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湯川の場合は、まず湯川への石灰投入施設として中和工場をもうけ、その下流約三キロの地点に、中和反応によって生ずる沈澱物をためておく貯水池として、高木ダムを建設することにした。
昭和三八年、草津中和工場竣工、高木ダム着工。昭和四〇年に品木ダム、発電所が完成した。
なおこれら施設は、昭和四三年から、県から国へと管理が移されている。
中和工場は、草津温泉のすぐ下流に建設された。その位置は、中和のための石灰をとどけやすいこと、川への注入場所に近いこと、などを全体的に考えてさだめられた。 |
草津中和工場と品木ダムの仕組み。
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ここで石灰乳が製造され、その八〇パーセントは湯川へ、二〇パーセントはパイプ輸送で、同じく強酸性の谷沢(やざわ)川へ送られて放流される。
品木ダムは、他の多くのダムの役割とはまったくことなり、洪水調節とか、貯水して渇水にそなえる利水目的でもない。
このダムは、湯川水系の酸性水に石灰乳を注入し、中和するときに生ずる金属の水酸化物を沈澱させるためのものであり、それによってダム下流には、澄んだきれいな上澄みだけを放流させることができる。
したがって、つねに満水状態にしていなければならない。
ダムの高さは四三・五メートル、生ずる貯水池の総貯水容量は一六六・八万立方メートルにすぎず、四章で紹介するダムにくらべれば、規模ははるかに小さい。しかし、小規模とはいえ、発電もおこしている。
ダムの下のほうにバルブがあって、洪水時には、ここから貯水池にたまった中和沈澱物を下流に流し、沈澱池が長く使用できるようにしている。 |
石灰を入れて中和しているところ
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この沈澱物は無害であって、洪水時に下流にだしても被害をあたえるわけではない。
6 安心して使える水に
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以上のように、中和工場や品木ダム建設を中核とする、吾妻川総合開発事業がおこなわれた結果、吾妻川の酸性の水質は大幅に改善された。
吾妻川水系には、湯川水系以外にも強酸性の川もあるか、湯川水系が吾妻川を流れる酸の総量の六〇パーセントにあたるので、だいたい半分以上の酸を中和処理していることになる。
したがって、現在では、湯川の下流部や、湯川合流点より下流の吾妻川には、鉄やコンクリートによる堰とか、ダムのような構造物をつくることかできるようになった。
また、吾妻川合流直後の利根川から取水する農業用水は、酸性化していたために、土の酸度は高かったが、それもへって、それまで多量の中和用石灰を使用していた農業経営者は、その消石灰使用量を、非常に節減できるようになった。
酸性土壌のために生じていた稲の秋落ちや、病気もへり、収量も増加している。
吾妻川合流後の利根川沿岸では、養魚池に川の水を安心して使えなかったが、現在そのような状況はほとんどなくなったし、吾妻川下流々、利根川との合流点下流では、釣りもかなりできるようになった。
酸性河川であるための不利な自然環境を、技術によって克服したまれな例である。
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