(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定水域におけるカリウムイオン及び／又はカルシウムイオンの濃度と硫酸イオンの濃度とを測定し、該カリウムイオン及び／又はカルシウムイオンの濃度と該硫酸イオンの濃度の比率から青潮の発生を予測することを特徴とする青潮の予測方法。
【請求項２】
（硫酸イオンの濃度）／（カリウムイオンの濃度）の値が４．２以下である場合に青潮の発生を予測することを特徴とする請求項１に記載の青潮の予測方法。
【請求項３】
（硫酸イオンの濃度）／（カルシウムイオンの濃度）の値が１．６以下である場合に青潮の発生を予測することを特徴とする請求項１に記載の青潮の予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漁業や水環境に多大な影響を与える青潮の予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青潮は、海水に含まれる硫酸塩が還元され硫黄コロイド化した単体として析出し、海水が白濁する現象である。これが発生している海は薄い緑から青色に見えるので、赤潮と対比して青潮と呼ばれている。青潮発生時の海水は嫌気性が強まり酸素不足となっているため、魚介類の大量死を引き起こすことから、漁業や水環境に多大な損失を与えることとなる。
【０００３】
青潮の被害を防止するためには、養殖いかだを青潮が発生しない領域に移動させる等の対策が必要となる。このため、青潮の発生を事前に予測する技術が求められている。
【０００４】
従来、拡散の数値シュミレーションによって青潮などの拡散予測を行うシステムが開発されている（例えば特許文献１）。しかし、この方法では、発生した青潮がどのように拡散していくのかという予測はできても、青潮が発生する前に予測することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６３４５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、青潮が発生する前に予測することが可能な青潮の予測方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は青潮の発生を予測する指標として被測定水域による硫酸塩が電離した硫酸イオンの濃度に注目した。青潮発生直前は貧酸素状態となっており、嫌気性バクテリアが優勢となり、硫酸イオンの酸素が消費されて硫酸イオンの濃度が低下するからである。
しかしながら、硫酸イオンの濃度は、海水と淡水が混じりあう汽水域においては、海水と淡水の混合割合によっても変化してしまうため、硫酸イオンの濃度だけでは、青潮の発生を予測することができない。
発明者は、海水が淡水と混じりあうことによる硫酸イオンの濃度低下の影響をキャンセルする方法として、硫酸イオン以外のイオン成分との比を用いることを考えた。海水固有の成分組成は、真水で薄められても海水の各成分の濃度比率は片かしないからである。しかしながら、実際には海水と混じりあう淡水にも固有の成分が含まれているため、その影響も考慮しなければならない。このため、どのようなイオンの濃度と硫酸イオンの濃度とを比較すればよいかを見出すべく、汽水域での測定を長期間にわたって観測した結果、硫酸イオンの濃度と、カリウムイオンやカルシウムイオンの濃度とを比較することにより、青潮の発生を予測できることを発見し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の青潮の予測方法は、被測定水域におけるカリウムイオン及び／又はカルシウムイオンの濃度と硫酸イオンの濃度とを測定し、該カリウムイオン及び／又はカルシウムイオンの濃度と該硫酸イオンの濃度の比率から青潮の発生を予測することを特徴とする。
【０００９】
本発明者の試験結果によれば、（硫酸イオンの濃度）／（カリウムイオンの濃度）の値や、（硫酸イオンの濃度）／（カルシウムイオンの濃度）の値は青潮発生の予測のための良い指標となる。このため、被測定水域におけるカリウムイオン及び／又はカルシウムイオンの濃度と硫酸イオンの濃度とを測定し、該カリウムイオン及び／又はカルシウムイオンの濃度と該硫酸イオンの濃度の比率から青潮の発生を予測することができる。具体的には、（硫酸イオンの濃度）／（カリウムイオンの濃度）の値が４．２以下（さらに確実には３．８以下）になると高確率で青潮が発生し、（硫酸イオンの濃度）／（カルシウムイオンの濃度）の値が１．６以下になると高確率で青潮発生する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】名古屋市内の都市河川Ａ川の河口ａ地点からの距離と、硫酸イオン及びカリウムイオンの濃度との関係を示すグラフである。
【図２】河口からの距離と青潮係数（Kベース）の関係を表したグラフである。
【図３】名古屋市内の都市河川Ａ川の河口ａ地点からの距離と、カリウムイオンの濃度との関係を示すグラフである。
【図４】名古屋市内の都市河川Ａ川の河口ａ地点からの距離と、硫酸イオンの濃度との関係を示すグラフである。
【図５】青潮が発生していない日の硫酸イオン濃度に対するカリウムイオン濃度の関係を示すグラフである
【図６】青潮が発生していない日の硫酸イオン濃度に対するカルシウムイオン濃度の関係を示すグラフである。
【図７】名古屋市の都市河川Ａ川下流域における硫酸イオン濃度と青潮係数（Kベース）との関係を示すグラフである。
【図８】名古屋市の都市河川Ａ川下流域における硫酸イオン濃度と青潮係数（Kベース）及びカルシウムイオン濃度と青潮係数（Caベース）の関係を示すグラフである。
【図９】名古屋市の都市河川Ａ川中流ｂ地点における硫酸イオン濃度、カリウムイオン濃度、硝酸イオン濃度、色度及び青潮発生状況について、2008年4月1日〜7月8日の経時変化を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】名古屋市の都市河川Ａ川の河口ａ地点における硫酸イオン濃度、カリウムイオン濃度及び青潮発生状況についての経時変化を示すグラフである。
【図１１】青潮が発生していない場合の硫酸イオンの濃度と、（硫酸イオン濃度）／（カリウム濃度）及び（硫酸イオン濃度）／（カルシウム濃度）との関係を示すグラフである。
【図１２】青潮が発生していない場合における硫酸イオンの濃度と、（硫酸イオン濃度）／（塩素イオン濃度）及び（硫酸イオン濃度）／（マグネシウム濃度）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜青潮の発生原因＞
青潮は、貧酸素状態の底層域で生成された硫化水素が、風等で上層に湧き上がり、酸素と接触することによって硫化水素が酸化されてコロイド状の硫黄に変化し、これが太陽光を散乱して青白く見えるものである。
すなわち、まず、都市部から窒素、リン等の栄養塩類、有機物等を含有する生活廃水や工業廃水が河川等の外部から流入し、海水が富栄養化する。これにより、栄養塩類を栄養源とする植物性プランクトンが異常発生して増殖し、それに伴い動物性プランクトンも増殖する。これらの両プランクトンの死骸や上流から流入した有機物が底部に沈積していく。底部に沈殿した有機物は、好気性微生物によって、海水中の酸素を利用して分解されるため、底部が貧酸素状態となり、好気活性の微生物に代わって、嫌気活性の硫酸還元菌が海水中の硫酸イオンを利用して有機物を酸化分解し始める。そして、有機物の酸化分解により硫酸イオンが還元されて硫化水素となり、底部における硫化水素濃度は上昇していく。さらに、陸から海に向けて風が吹くと、上層の海水が沖に運ばれると同時に、それに引き上げられるようにして底部における貧酸素・無酸素水塊が上層に湧昇する。湧昇水塊が上層の溶存酸素や表層で大気中の空気に触れると，硫化水素が粒子状硫黄や多硫化物イオンに酸化される。粒子状硫黄はコロイド粒子であり、太陽光を散乱するので、海水固有の色と重なり合って青白色又は青緑色として目に届く。これが青潮である。
【００１２】
＜青潮の発生予測の原理＞
上記のように、青潮が発生する際には、硫酸イオンが嫌気活性の硫酸還元菌によって還元され、硫化水素が発生する。このため、硫酸イオンの濃度は、青潮発生の指標となることが予測される。
しかし、青潮は海岸沿岸部や汽水湖や河川下流域において発生することが多く、海水と淡水の混合割合によっても硫酸イオンの濃度は変化するため、単に硫酸イオンの濃度を測定しても青潮発生の指標とすることはできない。
そこで、硫酸イオンの濃度と他のイオンの濃度の割合を比較することを考えた。硫酸イオンが淡水によって希釈される場合には、他のイオンも同様の割合で希釈されるからである。しかしながら、実際には、淡水の成分には生活排水などが混ざっており、真水と異なり様々なイオンが含まれているため、その影響も考慮しなければならない。
本発明者は、硫酸イオン以外のどのようなイオンとの相対濃度を測定すれば、青潮の予測を行うことができるかを、伊勢湾岸やこれに流れ込む堀川等において長期間観測を行った。その結果、硫酸イオンの濃度とカリウムイオンやカルシウムイオンの濃度と比較すれば、青潮の発生予測をすることができることを見出したのである。以下、実際の測定結果について、詳細に述べる。
【００１３】
＜河口から距離と硫酸イオン及びカリウムイオンの濃度との関係＞
（青潮が発生していない場合）
青潮が発生していない場合において、都市河川Ａ川の河口ａ地点からの距離と、硫酸イオン及びカリウムイオンの濃度との関係を測定した（測定日時：２００７年７月２１日）。
カリウムイオン濃度は、現場では簡易自動計測器は（株）堀場製作所製のＬＡＱＡｔｗｉｎ（コンパクトカリウムイオンメータＢ-731）及び、室内では（株）共立理化学研究所製のラムダ-9000（型式：L-9000）を用いて測定した。また、硫酸イオン濃度は、現場では簡易自動計測器はHANNA社製のHI96751及び、室内では（株）共立理化学研究所製のラムダ-9000（型式：L-9000）を用いて測定した。
結果を図１に示す。この図から、河口ａ地点から距離に比例して硫酸イオン及びカリウムイオンの濃度は低下することが分かる。
ここで青潮係数（Kベース）を以下のように定義する。
青潮係数（Kベース）＝（硫酸イオン濃度）／（カリウムイオン濃度）
そして、河口ａ地点からの距離と青潮係数（Kベース）の関係を表したグラフを図２に示す。このグラフから、海水が希釈された上流域でも青潮係数（Kベース）はほぼ一定であることが分かる。この結果から、淡水との混合による硫酸イオン濃度の変動の影響は、青潮係数（Kベース）によって評価すれば、防ぐことができることを意味している。また、もし青潮係数（Kベース）の値が小さくなれば、それは硫酸イオンが、嫌気活性の硫酸還元菌によって還元されたと推定できる。このため、青潮係数（Kベース）を指標として、青潮の発生予測をすることができると推定される。
【００１４】
（青潮が発生した場合）
青潮が発生した日も含めて、経時的に、名古屋市内の都市河川Ａ川の河口ａ地点からの距離と、カリウムイオン及び硫酸イオンの濃度との関係を測定した。結果を図３及び図４に示す。図３に示すように、カリウムイオンは、河口から２０００ｍぐらいまでは、河口からの距離が長くなるにしたがって濃度が低下し、それ以上の上流ではほぼ一定となる傾向にあった。これに対して、硫酸イオンは、図４に示すように、河口から２０００ｍぐらいまでは、河口からの距離が長くなるにしたがって、濃度は低下するが、それ以上の上流では大きな変動があった。
さらには、青潮が発生していない日のカリウム及び硫酸イオンの濃度データ約１００件を抽出し、硫酸イオン濃度に対するカリウムイオン濃度の関係を調べた。結果を図５に示す。また、青潮が発生している日のカリウム及び硫酸イオンの濃度データ約５０件を抽出し、硫酸イオン濃度に対するカリウムイオン濃度の関係を調べた。結果を図６に示す。
その結果、図５に示すように、青潮が発生していない日における（カリウムイオン濃度）／（硫酸イオン濃度）の値は、傾き０．１６６３の直線に沿って分布しているのに対し、青潮が発生している日における（カリウムイオン濃度）／（硫酸イオン濃度）の値は、図６に示すように、傾き０．２１６９の直線に沿って分布していることが分かった。以上の結果から、（カリウムイオン濃度）／（硫酸イオン濃度）の値は青潮の発生指標として有用であり、この値が０．２２を超えると、青潮が発生し易いことが分かった。青潮係数（Kベース）＝（硫酸イオン濃度）／（カリウムイオン濃度）であるので、青潮係数（Kベース）が３．８以下で青潮が発生し易いということができる。
【００１５】
名古屋市の都市河川Ａ川下流域における硫酸イオン濃度とカリウムイオン濃度の長い期間における数多くの計測結果を図７に示す。図７のグラフにおいて青潮係数（Kベース）が３．８以下の〇印における全てで青潮が発生していた。一方、青潮係数（Kベース）が３．８を超える四角印及び△印における全てで、青潮は発生していなかった。
【００１６】
また、名古屋市の都市河川Ａ川下流域における硫酸イオン濃度と青潮係数（Kベース）及びカルシウムイオン濃度と青潮係数（Caベース）の長い期間における数多くの計測結果を図８に示す。図８のグラフにおいて青潮係数（Caベース）が１．６以下において青潮が発生していた。
【００１７】
＜経時的観測及び結果＞
１）名古屋市の都市河川Ａ川中流ｂ地点における観測
名古屋市の都市河川Ａ川中流ｂ地点における硫酸イオン濃度、カリウムイオン濃度、硝酸イオン濃度、色度及び青潮発生状況について、2008年4月1日〜7月8日の経時変化を測定した。カリウムイオン濃度は、現場では簡易自動計測器は（株）堀場製作所社製のＬＡＱＡｔｗｉｎ（コンパクトカリウムイオンメータＢ-731）及び、室内では（株）共立理化学研究所製のラムダ-9000（型式：L-9000）を用いて測定した。また、硫酸イオン濃度は、現場では簡易自動計測器はHANNA社製のHI96751及び、室内では（株）共立理化学研究所製のラムダ-9000（型式：L-9000）を用いて測定した。また、色度は水道法における水質基準に準じ、色度標準液（塩化白金酸カリウムと塩化コバルトの塩酸溶液）を用いて黄色〜黄褐色の領域の色の濃さを比較する方法で測定した。測定機器は（株）共立理化学研究所製のラムダ-9000（型式：L-9000）を用いた。
結果を図９に示す。図９のグラフにおける縦軸の規格化した青潮指数Kベースとは次の値を示す。
規格化した青潮指数（Kベース）＝((硫酸イオン濃度)/((カリウムイオン濃度)×3.8))×100
=(青潮係数（Kベース）)/3.8)×100
また、グラフにおいて楕円で囲ったところは、青潮発生の予兆を確認した時期である。青潮発生の確認は最終的には色度が急激に上昇したときである。また青潮発生の予兆は青潮指数（Kベース）＝（青潮係数（Ｋベース）／4.2）×100の式で表され数値が100以下となる時点であった。すなわち青潮係数（Ｋベース）が4.2以下となる時点である。
この結果から、規格化した青潮指数（Kベース）が１００以下において青潮が発生しており、青潮指数（Kベース）の経時的測定によって青潮発生の予測をすることが可能であることが分かった。一方、グラフにおける一番左の楕円で示された2月26日及び3月26日の青潮では色度や硝酸イオンはさほど上昇しておらず、色度や硝酸イオンによる青潮の予測は困難であった。これは弱い青潮と考えられる。また６月１5日前後に大きな青潮が発生し、色度、硝酸イオン（ＮＯ3）が大幅に変化し、肉眼でも青潮が観察された。この場合、本方法の青潮係数では5月２３日から青潮の予兆となり６月１５日に青潮が発生した。約２３日前に青潮を予知できた。強い青潮が９月６日に発生した。この場合、本方法では９月２日に青潮係数が青潮発生とみなしており、４日前に予知することができた。
【００１８】
２）名古屋市内の都市河川Ａ川の河口ａ地点における観測
名古屋市の都市河川Ａ川の河口ａ地点における硫酸イオン濃度、カリウムイオン濃度及び青潮発生状況について、2015年1月1日〜4月16日の経時変化を測定した。結果を図１０に示す。このグラフから、規格化した青潮指数（Kベース）が１００以下となり肉眼では分からないが数値的に青潮の兆候を示し2月27日から７日経過した3月6日に青潮が発生し、さらに3月10以降から3月26日にかけて強い青潮が発生した。したがって青潮発生の約7日前から青潮発生の予測を行うことができた。以上の結果から、硫酸イオンとカリウムイオンの濃度比から求めた青潮指数（Kベース）が青潮発生予測の良好な指標となることが分かった。
【００１９】
＜青潮が発生していない場合の硫酸イオンと各種イオンの濃度との関係＞
青潮が発生していない場合において、前述した名古屋市の都市河川Ａ川の上流から下流までの様々な地点において、硫酸イオンの濃度と、カリウム以外の各種イオン（カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン及びマグネシウムイオン）の関係を測定した。
その結果、図１１に示すように、カルシウムイオンはカリウムイオンと同様に、硫酸イオンとの濃度比は、硫酸イオンの濃度に関わらず、ほぼ一定の係数を示し、淡水による硫酸イオンの変動は、カルシウムイオンの濃度との比で比較すれば、淡水との混合による硫酸イオン濃度の変動の影響はキャンセルでき、青潮発生の予測の良い指標となることが分かった。
これに対し、塩素イオンやマグネシウムイオンの濃度と硫酸イオンの濃度との比は、図１２に示すようにバラツキが大きく、淡水との混合による硫酸イオン濃度の変動をキャンセルすることはできず、青潮発生の予測の良い指標とはなり得ないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の青潮の予測方法を用いることにより、青潮が発生前にこれを予測することが可能となり、養殖いかだを青潮が発生しない領域に移動させる等の対策をとることにより、青潮の被害を防止することができる。
【図１】
0006468680.tif 000002
【図２】
0006468680.tif 000003
【図３】
0006468680.tif 000004
【図４】
0006468680.tif 000005
【図５】
0006468680.tif 000006
【図６】
0006468680.tif 000007
【図７】
0006468680.tif 000008
【図８】
0006468680.tif 000009
【図９】
0006468680.tif 000010
【図１０】
0006468680.tif 000011
【図１１】
0006468680.tif 000012
【図１２】
0006468680.tif 000013