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極域雪氷コアに記録された地球規模環境汚染 Global Anthropogenic Pollution Recorded in Polar lce Cores 藤井理行 Yoshiyuki FUJII 　国立極地研究所北極圏環境研究センター Arctic Environment Research Center, National lnstitute of Polar Research

要旨：極域の雪氷コアは、過去の地球規模の気候・環境変動を良く保存している。北極グリーンランドのコアは、産業革命以降の人間活動により、降水の酸性化が1860年頃から起こり初めたことを示している。これは、主に石炭の消費によるSOXの増加によるものである。また、この降水の酸性化は1960年代にピークを迎えるが、これは石油の消費に起因するNoxの急激な増加によると思われる。一方、南極では降水の酸性化の兆候は見られず、南半球では対流圏を通じての汚染物質の極地への拡散は無視できることを示している。成層圏を経由しての物質の拡散は、両極で認められる。その例として、1960年代の大気圏核実験により大気中に拡散された放射性物質は、時期のずれはあるものの北極でも南極でも検出される。 Abstract: Polar ice cores well preserve global climate and environment changes. Arctic ice core shows acidification in precipitation since 1860 AD due to the increase in solid fossil fuel combustion after the lndustrial Revolution Era. Particularly， the acidity shows the maximum in 1 960s due to the rapid increase in anthropo9enic nitrate emitted by liquid fossil fuel combustion. However, the anthropogenic effect has not appeared in the Antarctic ice core probably due to removal of pollutants by precipitation and dry deposition durinｇ long-range transport and due to much less anthropogenic activity in the Southern Hemisphere. Anthropogenic radio active pollutants emitted by atomic and hydrogen bomb tests were transported to both Arctic and Antarctica throughstratosphere in 1960s. Key words: ice core, tritium， sulfate， nitrate， Arctic， Antarctica

１．はじめに 　極域の氷河・氷床コアは、過去数千〜数十万年にわたる地球規模あるいは広域の気候や環境変化を良く保存している。これは、極域では夏期の雪の融解がないか少ないため、年々堆積した物質の化学的二次変態が起こりにくいことによる。産業革命以降の人間活動による大気環境汚染についても、極域の雲水コアは極めてよく記録しており、近年この分野の研究が盛んに行われてきている。 　ここでは、そのうち対流圏を通じて極域まで拡散した人間活動指標物質として、酸性度、硫酸イオン、硝酸イオンを、また、成層圏経由のものとして核実験により放出された核分裂物質について、その挙動を述べる。 ２．降水の酸性化 　ここでは、1989年に掘削したグリーンランドのSITE-」（標高2050m）地点での205mコアと、1991年に掘削した南極みずほ高原H15地点（標高1035m）の120mコアの解析結果から考察する（Fujii，Kamiyama and Watanabe，1997）。コア年代は、複数の方法により決定した。1815年のタンボラ火山などの大規模火山のシグナルは、両コアで検出でき、年代を特定するのに有効であった。それぞれの地点での年平均堆積速度は、39ｇcm-2、26gcm-2である。 　酸化が進行する北極：コアのpH、硫酸イオン、硝酸イオンの分析結果を図１に示す。北極圏では、１９世紀中頃から酸性化が進行している。こうした酸性化の進行は、スバルバール諸島のスピッツベルゲンのコアでも認められる（Kamiyama et al.,1989）。産業革命以前のバックグランドレベルからの酸性度の増加は、グリーンランドSITE-ｊで1.4倍､スバルバール諸島で1.9-2.0倍である。コアサンプルの化学主成分分析の結果は､硫酸イオンの増加が1860年頃から増加している。また、硝酸イオンは硫酸イオンとともに1960年代に急激に増加している。図２は、1860年以降の石炭と石油の生産量の変化（The　Carbon Dioxide lnformation Analysis Center, 1990）を示すが、グリーンランドにおける硫酸イオンの増加と硝酸イオンの増加は､それぞれ石炭と石油の消費と密接に関連している｡産業革命以降の化石燃料の消費による大気汚染の北極圏への拡散を如実に示すものである。 　酸性化が認められない南極性：一方、南極圏では産業革命以降のpHの顕著な低下（酸性度の増加）、硫酸イオンと硝酸イオン濃度の増加は認められず、北極と大きな相違を示している｡1980年以降の酸性化も自然のゆらぎの範囲であると言える。なお、1809年の火山と1815年のタンボラ火山の酸性物質の降下は、北極圏以上の量であった。 ３．核分裂物質 　1950年代以降､大気圏における核実験により、多量の各分れる物質が大気中に放出され、極域にも輸送された。水爆実験では、水素の同位体であるトリチウムが、また原爆実験では90Srや137CSなどが放出された。トリチウムは水素の同位体なので水蒸気として挙動し、90Srや137Csは固体微粒子として挙動するため、輸送のされ方が異なる。また、核実験の場所と季節により南半球と北半球ではその降下の時期も異なる。極域の氷河や氷床コアで検出される核分裂物質のシグナルを、表１に示す。両極での降下の相違については、以下のような特徴がある（藤井・神山・渡辺、1989）。 　�@90Srや137Csは、夏にプロードな極大、冬にプロードな極小となる。 　�Aトリチウム濃度は、南極では８−９月に、北極では３月頃に、それぞれスプリングピークと呼ばれる極大を示す。 　�Bトリチウム濃度は、9oSrや137Csのピークより約1年半遅れる。 　�C北半球における核実験に対しては、南極では北極に比べ1-3年遅れる。 　図３は、南極ドームふじの積雪ピットにおけるトリチウム濃度のプロファイルを示す（Kamiyama,A9eta and Fujii ， 1989）。このプロファイルは､1958年11月から1961年9月までの核実験停止に対応した1960-61年の低濃度、1961-62年の大気圏での核実験に対応した1963/64年のピークを示している。こうしたシグナルは、コアの年代決定にも利用されている（藤井、1995）。 4.おわりに 　ここでは、極域の雲水コアに記録された人為起源物質の中で、化石燃料消費と核実験により大気中に放出された物質について、筆者らの研究を中心に述べた。雪氷コア中には、その他の人為起源物質としてさまざまな物が取り込まれている。また、コア中の気泡は過去の大気そのもので、これを抽出し分析することで、二酸化炭素の変遷も検出されている。極域の雪氷コアは、過去の大気環境のタイムカプセルと言われる所以である。こうした、過去の状況の把握から環境変動のメカニズムを探る研究が、極地の雪氷コアにより精カ的に進められている。 参考文献 The Carbon Dioxide lnformation Analysis Center (1990):Trends ‘90-a compendium of data on 9lobal chan9e-， 257PP. 藤井理行・神山考吉・渡辺興亜(1989):氷床・氷河のコア解析による推定年代方法、南極資料、33、156-190. Fujii，Y･,Kamiyama,K･, Kawamura, T･, Kameda, T･, lzumi，K･,Satow,K･，Enomoto,H･,Nakamura,T･,Ha9en,｣,0･,Gjessin9，Y, and Watanabe, 0. (1989):6000-yearclimate records in an ice core from the Ho9hetta　ice dome in northem Spitsber9en. Annals of Glaciolo9y， 1 4，85-89. 藤井理行(1995):氷河・氷床コアの年代決定．第四紀研究、34、151-156. Fujii，Y･,Kamiyama,K. and Watanabe, 0,(1997):Contrastive　anthropo9enic acidification in Arctic and Antarctic ice cores.Submitted to Science. Kamiyama，K･,A9eta,Y. and F uj i i ， Y.(1989):Atmospheric and　depositional environments traced from uniqe chemical　compositions of the snow over an inland hi9h plateau，Antarctica. Journal of Geophysical Research， 94，18515-18519. Kamiyama， K･, Fujii， Y･, Watanabe, 0･, lzumi， K･, Satow， K･,Kameda,T.and Kawamura,T.(1989):ln-situ measurements of electrical　conductivity and pH in core samples from a 9lacier in　Spitsberｇen， Svalbard. Journal of Glaciolo9y，35， 292-294.