地下水浄化の多様なプロセス

地下水は土壌の空隙や岩石層の中に存在する水で、米国では飲料水の50％、欧州では80％を供給する重要な水源です。産業化や農業生産に伴う汚染が深刻化しているため、安全な水供給を確保するための効果的な浄化手法が求められています。

汚染物質

地下水には環境・健康にリスクをもたらすさまざまな汚染物質が含まれます。重金属は中性・アルカリ性では沈殿しますが、低pH下では可溶化します。ケロシンやディーゼルなどの炭化水素は比重が低く地下水表面に浮きますが、ハロゲン化炭化水素は比重が高く含水層（帯水層）に浸透します。ホルモン、抗生物質、化粧品などの医薬品は下水処理場や廃棄物の浸透により地下水に流入します。

人工地下水リチャージ（再充填）

人工地下水リチャージは、砂や砕石層を人工的に設置し、自然のろ過・沈殿・沈降プロセスを利用して地下水の量と質を向上させる浄化手法です。堆積平原や河川谷で主に実施され、無機・有機汚染物質の除去に有効です。具体的な技術は利用可能な土地面積や求められる浄化レベルに応じて選択されます。

植物修復（ファイトレメディエーション）

植物修復は、遺伝子組み換え植物や微生物を活用して地下水中の有害物質を除去する方法です。植物や微生物は有毒化合物を代謝できますが、自然状態のものはポリ塩化ビフェニル（PCB）などの高度に安定した化合物を完全に分解できません。そのため、2007年以降、年間約3億米ドルが遺伝子改変生物の研究開発に投資されています。

鉄技術

鉄は還元性と吸着性を持ち、地下水中の汚染物質除去に利用されます。3価の鉄は微生物の呼吸過程で電子を供給し、微生物はその電子をクロムやウランなどの金属に渡して沈殿させ、回収しやすくします。ナノサイズの鉄粒子は比表面積と移動性が高く、反応性が向上するため浄化効率が上がります。また、透過型反応バリア（PRB）として地下水流路に設置し、汚染物質を捕捉・分解する技術にも用いられます。