ラドンと栄養塩の質量収支法を用いた、インド・カンヤクマリ海岸に沿った海底湧出地下水と関連フラックス

波の下に隠れた淡水

インド南端を含む多くの海岸線では、大量の淡水が海底を通じて海へ静かに流れ出しています。この目に見えない流れは海底湧出地下水と呼ばれ、陸から海へと生命維持に関わる栄養塩を運ぶ一方で汚染物質も運ぶ可能性があります。本稿の基になった研究は、アラビア海とインド洋が出会うカンヤクマリ海岸を対象に、自然に水中に存在する気体を追跡することで、この隠れた流れがどこで起き、どの程度の強さがあり、沿岸生態系や地域の水安全にとって何を意味するかを明らかにしています。

三つの海が出会う海岸

インド最南端に位置するカンヤクマリ郡は、岩だらけの岬、砂浜、河川や湿地に裏打ちされた豊かな河口域が混在しています。ここは南西および北東の季節風（モンスーン）からの豊富な降雨を受け、地下帯水層が涵養されます。地表の下には風化岩、砂、粘土の層があり、飲料や灌漑に使われる地下水を蓄えています。しかし、その一部は井戸や河川に到達せず、透水性の沿岸堆積物を通じて直接海に浸み出します。こうした交換は目に見えないため、地下水不足、海水侵入、農業・下水・産業由来の汚染が進むこの地域では、その把握が極めて重要です。

天然の気体をトレーサーとして使う

地下から海への隠れた流れを計測するために、研究者らはラドン‑222という天然に生成される放射性気体を利用しました。地下水は地下の鉱物を通過する際にラドンを取り込み、通常は海水よりもはるかに高いラドン濃度を持ちます。陸側の井戸水や浜辺の間隙水を満潮・干潮の両時期、さらにモンスーン前後に採取し、ラドン濃度と基本的な水質、主要な栄養塩を測定しました。次にラドンの「質量収支」—供給源と損失をすべて勘定する手法—を適用して、観測された濃度を説明するためにどれだけの地下水が沿岸水に浸出している必要があるかを推定しました。

地下水と栄養塩の季節的脈動

測定の結果、地下水中のラドンは近隣の海水より1〜2桁高く、この海岸におけるラドンの主な供給源が海底からの湧出であることが確認されました。質量収支法により、海底湧出地下水は日当たり海底1平方メートルあたり約0.01立方メートルからほぼ1立方メートルまで変動し、モンスーン後に高い値を示しました。モンスーン後の涵養は地下水位と圧力を上げ、より多くの水を海へ押し出します。同時に、化学組成の解析では、ラドンが高く塩分が低い領域はより淡い地下水の流入を示し、塩分が高くラドンが低い領域は海水が単に海底を出入りしている場所であることが示されました。

生命の糧—そして赤潮の燃料

ラドンと共に、研究者らは溶存窒素、リン、ケイ素の溶存形態—海洋生物を養う栄養塩—も追跡しました。これらの栄養塩は一般に地下水中で表層海水より高濃度であり、その海への供給は季節によって変化します。モンスーン前は希釈が少ないため、地下水は相対的に多くの溶存窒素とケイ素を運び、沿岸域での藻類繁茂や低酸素状態を引き起こすリスクを高める可能性があります。モンスーン後は地下水の流量が増える一方で希釈も進むため、放出水の栄養塩濃度は総水フラックスが増加しているにもかかわらず低くなりました。

沿岸と地域社会にとっての意味

簡潔に言えば、この研究はカンヤクマリ海岸の海底が漏れる境界のように機能し、地下の淡水が時に清浄に、時に汚染された状態で海へ絶えず流れ込んでいることを示しています。ラドンを目に見えない染料として用いることで、研究者らはどこで漏れが最も強いか、乾季と雨季でどのように変化するか、そしてそれが沿岸の食物網を支える一方で過剰なら害を及ぼす栄養塩をどのように供給するかを明らかにしました。彼らの結果は、モンスーンの影響を受ける地域で沿岸水質管理を行う際、河川と地表流だけでなく砂下で起きていることも考慮する必要があることを示唆しています。陸上での肥料や廃水の管理、地下水の過剰な汲み上げの抑制は、沖合の沿岸海域の健全性を直接左右します。

引用: George, A.K., Gandhi, M.S., Muthukumar, P. et al. Submarine groundwater discharge and associated fluxes along the Kanyakumari coast of India using radon and nutrient mass balance approach. Sci Rep 16, 8655 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37950-9

キーワード: 海底湧出地下水, 沿岸帯帯水含水層, ラドントレーサー, 栄養塩フラックス, アラビア海