琵琶湖における水質管理のあり方に関する研究と課題
Current research and issues concerning water quality management in Lake Biwa
早川 和秀

1＊

・佐藤 祐一 ・岡本 高弘 ・永田 貴丸 ・後藤 直成 ・冨岡 典子 ・中野 伸一
1

1

1

1

1

2

1

3

1

4

2

Kazuhide HAYAKAWA , Yuichi SATO , Takahiro OKAMOTO , Takamaru NAGATA , Naoshige GOTO ,3
4
Noriko TOMIOKA and Shin-ichi NAKANO
滋賀県琵琶湖環境科学研究センター
2
滋賀県立大学 環境科学部
3
国立環境研究所 地域環境研究センター
4京都大学 生態学研究センター
1
Lake Biwa Environmental Research Institute2
School of Environmental Sciences, University of Shiga Prefecture
3
Center for Regional Environmental Research, National Institute for Environmental Studies
4Center for Ecological Research, Kyoto University
1

摘

要

琵琶湖をはじめとする国内の指定湖沼の一部では著しい水質汚濁が減少した一方で，生態系の異変が起きている。水質を維持しつつ生態系を保全するためには，両者のバランスをとる評価指標が必要である。本稿では私どもがこれまでに実施した琵琶湖における有機物の収支解析の結果を示すと共に，関連する湖沼水質保全分野のレビューを紹介する。有機物の収支解析の結果，琵琶湖沖帯の生物生産は，微生物食物連鎖に比べて生食食物連鎖が主体であることが確認された。さまざまな状況証拠か
ら，湖沼の水質管理では，栄養塩を減らすだけでなく，魚介類資源の保全に適度な濃度を設定できる可能性が示された。よって，水域の有機物や栄養塩の収支解析は，水質と生態系保全を両立させるための評価手法として有効と考えられる。

キーワード：湖沼，水質管理，物質循環，有機物収支
Key words：lakes, water quality management, material cycles, organic matter budget
1．はじめに日本の湖沼では，生活環境を守るための水質環境基準として化学的酸素要求量（Chemical Oxygen
Demand : COD）， 全窒 素（Total Nitrogen : TN），全リン（Total Phosphorus : TP）を導入して水質汚濁を防止し，有機汚濁負荷や富栄養化の削減に大きな役割を果たしてきた。その結果，近年，琵琶湖や諏訪湖，宍道湖といった国内の指定湖沼の一部では汚濁削減対策が進み，著しい水質汚濁が改善してきた。
一方で，水質改善と相まって進むはずであった水中の生物の生息量や種数の改善は進まず，上述の湖沼では水草の異常繁茂や漁獲量の減少といった問題が起きている。また，水利用の変遷や多様化によって，水質汚濁の防止だけでなく，豊かな水辺や快適な生活空間の創造等まで期待されるようになってきた（環境省，2011）。環境基本法の制定をきっかけとして，湖沼環境においても国内の水環境の保全のあり方の見直しが普及しつつあり，従来の公害規制型から自然環境保全や地球環境等の分野も包括した環境保全・管理型の取り組みが求められている。本稿
では，琵琶湖における水質管理の状況を踏まえつ
つ，滋賀県琵琶湖環境科学研究センターを中心とする研究グループで取り組んできた水質評価の手法研
究と水質管理のあり方に関する検討と課題を紹介する。
2．琵琶湖の状況
琵琶湖は我が国最大の淡水湖であり，近畿 1,450
万人の生活と経済的発展を支える貴重な水資源となっているだけでなく，多くの水産資源や固有種が生息する重要な生態系を有する湖沼である。1960 年
代以降，社会経済活動の高成長や都市化の進展に伴う流域人口の増加により，琵琶湖に流入する有機物
や栄養塩の負荷量が増え，湖の富栄養化が進んだ。
その結果，異臭味を生成する植物プランクトンの発生や北湖での淡水赤潮の発生等の水質汚濁の問題が生じた。1970 年代に水質汚濁に対する対策が始まり，水質汚濁防止法，富栄養化防止条例に基づく排受付：2020 年 8 月 31 日，受理：2020 年 10 月 27 日＊
〒 520 - 0022 滋賀県大津市柳が崎 5 - 34，E-mail：hayakawa-k@lberi.jp
2020 AIRIES79

早川ほか：琵琶湖における水質管理のあり方

水規制に加え，1984 年には，湖沼水質保全特別措置ある。さらにそれら有機物の代表となる琵琶湖水の法（湖沼法）が制定された。これらの法令に基づいて有機物から抽出されたフルボ酸による水生生物の急性毒性試験は陰性であり，湖水の難分解性有機排水規制や下水道整備などの汚濁負荷削減対策が行
物は有害なものとは認められなかった（早川ほか，
われた結果，水質には一定の改善がみられてきた。
2015a）。しかし，難分解性有機物が湖沼生態系へ与滋賀県環境白書によると，2002 年以降では「湖の富える長期的な影響は微生物による有機物利用の観点
栄養化は抑制されてきた」と表現され，2008 年以降からも不明な点があり，引き続き注視することにしは「TN，TP 濃度が経年的に低下している」としてた。
いる（滋賀県，2002－2018）。
『COD の課題と有機物指標の再構想』：COD の増
しかし，琵琶湖の水環境はいまだ問題を抱えてお加は，指標の本来の意味では有機汚濁の増加であり，異臭味の発生による利水障害，内部負荷によるる。しかし，琵琶湖集水域からの COD 負荷推定量
水質への影響，外来魚の繁殖，水草の異常繁茂，在は，1990 年代以降で経年的に減少していて，かつ，
来魚類や二枚貝等の著しい減少をはじめとした生態
湖水 COD の 6 割は難分解性有機物であったことか系の異変が現れている（滋賀県，2012）。水資源の有ら，水中の酸素を消費するような “水質汚濁” とは
効活用や治水，利水を目的とした多大な事業は，別のものであった。また，COD にはさまざまな課
人々の生活に安全・安心，衛生的で快適な暮らしを題があった。COD の酸化剤である過マンガン酸カもたらしたが，湖岸提の建設等による湖辺のヨシ帯
リウムの酸化率の低さゆえに分析精度に課題があるや自然湖岸の減少，農業用排水路の整備等による魚（早川ほか，2018）。流域における有機物指標は，浄類の生息環境の減少などにつながった（滋賀県，
水 は 全 有 機 炭 素（Total Organic Carbon : TOC）， 河
2000）。滋賀県では，その反省をふまえ，2000 年より琵琶湖総合保全整備計画（マザーレイク 21 計画） 川 は 生 物 化 学 的 酸 素 要 求 量（Biochemical Oxygen
Demand : BOD），湖沼は COD 酸性法，沿岸海洋はを策定し，新たな保全の方向性を打ち出した。第 1
COD アルカリ法であり，流域管理における指標の期 10 年間の目標を水質保全，水源涵養，自然的環
不統一がある。その他 COD のさまざまな課題か
境・景観保全と定めた（滋賀県，2000）。
ら，COD に代わり水域の有機物の総量や質を評価
2000 年代以降の琵琶湖では，アオコ・カビ臭などできる有機物指標の構築が期待され，有機物総量のの富栄養化の問題が継続しつつ，新たな問題が起き指標には TOC が挙げられた。この成果をもとに，てきた。特に，南湖における水草の異常繁茂やアユ
琵琶湖の第 7 期湖沼水質保全計画には TOC の目標
等の漁獲量の減少，北湖の水温上昇は大きな問題と水質が新たに書き込まれた。
なった（滋賀県，2012）。マザーレイク 21 計画の第『新たな水環境問題への対応』：琵琶湖では富栄養
2 期では，第 1 期以降の新たな問題が現れたことへ化の抑制が進む一方で，水草の異常繁茂や漁獲量のの対応と，それまで保全に重きを置いてこなかった減少などが起きている点に対しては，水質保全とは
琵琶湖流域の生態系保全や暮らしと湖の関わりの再
別に生物の生息環境や産卵環境の保全が必要であ生に重点を置くよう計画が改訂された（滋賀県，る。生物の課題に対応する上で，生物群集相互やそ2012）。この計画改訂では，それまで計画で優先されを取り巻く環境との作用を考えると，生物の現存れてきた水質保全だけではなく，生態系保全が前面
量や物質の流れを把握する物質循環の理解が有効でに出された点で画期的であった。
ある。マザーレイク 21 計画の第 2 期計画改訂では，将来の目標像として，良好な水質と生物のにぎわい
3．COD の増加と有機物管理の両立が掲げられた。そのため，両者のバランスを琵琶湖の富栄養化の抑制が進む一方で，水質項目とる指標が必要とされ，後述するが，有機炭素の現のうち，COD は 1984 年以降の増加から横ばいが続存量と収支を評価することが期待された。
いており，1990 年代以降の琵琶湖の環境問題の 1 つ
4．水環境行政における生態系保全の普及となっていた。COD の増加の問題に対して，国立環境研究所や琵琶湖環境科学研究センターでは，水中水環境における水質だけでなく生物も含めた総合の難分解性有機物の存在の検証をはじめ，さまざま的な保全の考え方は，国の水環境行政においても進な研究を行った。本稿では課題点を以下に記す。研んできた。1993 年に制定された環境基本法に基づく究成果の詳細は他の文献（岡本・早川，2011；津田ほ
第一次環境基本計画には，「水質，水量，水生生物，
か，2014；早川ほか，2015a, b）を参照いただきた
水辺地を総合的にとらえ…水域生態系を保全するな
い。
ど，対策を総合的に推進する」の文言がある。その『難分解性有機物の存在』：琵琶湖水の COD で検後，1994 年の環境省内の水環境ビジョン懇話会，出される有機物の 6 割は，100 日の生分解試験でも2003 年の健全な水循環系構築に関する関係省庁連絡
分解しない難分解性有機物であることが明らかにさ会議，2004 年からの環境省における水環境健全性指れた。すなわち，水中の酸素を消費しない有機物で80地球環境 Vol.25 No.1&2

標の開発を通じて，水環境の総合的な保全の考え方が醸成されてきた（水環境の総合指標研究委員会，
2013）。
2011 年には環境省にて「今後の水環境保全の在り方について」が取りまとめられ，良好な水環境を実現するためには，水質，水量，水辺地，水生生物等について個別の望ましい目標を設定しつつ，それらを総合的に考慮した望ましい水環境像を提示し，健
全な水循環系の確保とともに，良好な水環境が本来有している機能を発揮できるよう，保全に向けた取り組みを進めていくことが望ましいとされた（環境省，2011）。
実際には総合的な保全に向けていくつかの取り組
みがある。取り組みの 1 つには，化学物質が生物や生態系に及ぼす影響から水生生物の保全のための環境基準が導入された。従来の我が国の水環境保全行
政は，人にとっての良好な環境の保全が中心で，水生生物やその生息環境を中心に据えた施策は講じられていなかった。しかし，生物に対する化学物質の影響の重要性が認識されるようになり，第一次環境基本計画において，化学物質による生態系に対する影響の評価と管理の推進が掲げられた。そして，2003 年に水生生物の保全に係る水質環境基準として亜鉛が導入され，その後ノニルフェノール，直鎖ア
ルキルベンゼンスルホン酸及びその塩（LAS）が追加された。クロロホルム，フェノール及びホルムアル
デヒド等も要監視項目として設定されている（環境省，2013）。
別の取り組みとしては，生物や水環境の健全性を指標から評価して保全に役立てる取り組みがある。
国内では古くから汚水生物学としての「生物学的水質評価法」による水域の水質階級判定があり，日本
版平均スコア法もまとめられている（環境省，2017）。
河川管理においても，1997 年の河川法改正によって，自然豊かな河川環境の保全・再生が求められ，いくつかの指標を用いた河川生態環境の評価が進められている。2009 年に環境省，水環境学会で取りまとめられた水環境健全性指標（環境省，2009）は，水質のみならず生物群集や生息環境などさまざまな要
素を導入して，総合的に考慮した望ましい水環境を保全することを目的としている（水環境の総合指標
研究委員会，2013）。
国外においても，例えば，欧州連合（EU）の水枠
組み指令（Water Framework Directive: WFD）では，
地表水における良好な生態学的状態と化学的状態が目標となっていて，生態学的状態を判定する要素に生物群集の質が要件として掲げられている（Reyjol
et al., 2014）。そのため，WFD では生態系の健全性をみるための生物群集の属性や特性，またそれらを支える水域の特性を評価する手法が多く開発されてきた（Birk et al., 2012）。これらの方法は，理想とす
る生態系と現実の環境とのギャップを簡易に見分け79 - 86（2020）

ることができる。しかし，生態系の保全対策までに踏み込んで考えるためには，生態系の機能や安定性/ 回復力などのメカニズムを理解することが必要となる（Reyjol et al., 2014）。
5．琵琶湖における水質と生態系の保全の両立に向けて
琵琶湖においても，生態系保全の取り組みとして水生生物の保全のための環境基準が導入されている。さらに 2015 年に，琵琶湖の公共用水域水質測定計画には，全国でも数少ない「植物プランクトン」を測定項目に追加した。また，近隣の大学や研究機関を中心に生物モニタリングや，生息環境等に関する研究も行われており，それらの知見に基づく生態系環境の問題点も指摘されつつある（滋賀県琵琶湖環境科学研究センター，2015）。一方で，前述したように，良好な水質と生物のにぎわいの両立を満たすような施策を考えるためには，水質管理と生態系保全を横断的に見渡すものが必要とされた。
すべての生物は自らの細胞を形成する有機物や窒素，リンといった物質が必須であり，炭素，窒素，
リンは親生物元素と呼ばれている。これらの元素が植物による同化から植食者による摂食，排泄，遺骸の分解を通じて循環しているため，湖沼生態学において，各過程における元素の量的な関係を考える「化学量論」が発達してきた（Brönmark and Hansson,2005）。例えば，動物プランクトンや魚など高次の生物ほど体内のリン要求性が高いため，捕食―被食の関係には，摂食のサイズだけでなく，摂餌の栄養比率（例えば炭素：リン比）も重要な要素となる。そのため，食物連鎖構造における栄養動態は化学量論による議論が盛んである（たとえば Hessen et al.,2013）。
一方，水質管理において考えられてきた有機物や窒素，リンの制御の問題は，湖沼内の物質循環を抜きに考えることはできない。湖内には有機物や栄養塩の湖底への蓄積と湖底からの再溶出による内部負荷の現象があり，さらに，生物体による栄養塩の取込と食物連鎖を通じた高次捕食者への栄養塩の分配という現象も，広い視野からみれば湖内物質循環の一部である。それゆえ，湖内の水質管理と食物連鎖構造における栄養動態は基本的に結びついている。
2014 年より琵琶湖の水質管理について議論が行われてきた滋賀県の「琵琶湖における新たな水質管理のあり方懇話会」では，良好な水質と生物のにぎわいの両立を見定めるためには，湖内の水質形成と生態系の食物連鎖に共通する有機物や栄養塩に着目して物質循環を把握することが必要という考え方が示された。特に，前述の COD にかかる課題から，琵
琶湖における微生物による有機物の利用とその有機
炭素フローや，湖内の食物連鎖構造における有機炭81

早川ほか：琵琶湖における水質管理のあり方

素フローを実測して湖内物質循環の実像を把握する。さらにその物質循環のフローに滞りや偏りがな
いかを評価することで水質保全との折り合いをつける生態系保全の可能性が提案された。例えば，動物
プランクトン / 植物プランクトン生産量比が高いほど，生産された有機物が効率良く高次生物に利用される。すなわち，これからの水質管理は，集水域からの有機物や栄養塩の流入負荷を減らし続けるのではなく，水域の物質循環を効率的に滞りなく働かせることで，水質に余分な栄養を残すことなく魚介類
資源を豊かにするという方向である。
6．琵琶湖の貧栄養化と微生物食物連鎖
琵琶湖では，近年，水産関係者から，主な漁獲対象魚であるアユにとっての餌不足が指摘されるようになった（酒井ほか，2015）。この一因として，栄養塩の流入負荷の減少により植物プランクトンの生産量が減少し，それを餌とする上位の生態系にも影響が生じる貧栄養化の問題が指摘されている（山本・
花里，2015）。通常の水中の生態系では，植物プラ
ンクトンが動物プランクトンに捕食され，それらがプランクトン食魚に摂食される食物連鎖（生食食物連鎖）が知られている（図 1）。一方で，水中の生態系には，細菌群集の増殖を起点に繊毛虫や鞭毛虫な
どの原生生物が細菌を摂食し，さらに動物プランク
トンの捕食へとつながる微生物食物連鎖が存在する（図 1）。
海洋では，植物プランクトンを起点とする生食食
物連鎖だけでなく，微生物食物連鎖も高次捕食者の餌資源として貢献することが知られている（たとえば Azam, 1998）。湖沼では，微生物食物連鎖の起点となる細菌生産速度は，植物プランクトンの一次生
産の 20％～30％とされる（Cole et al., 1988）
が，国内においては実測例が不足しており不明な点が多い。
近年の琵琶湖では，貧栄養化に向かう経過において，一次生産の減少によって相対的に微生物食物連鎖の重要性が増すとの考え（加藤・増田，2014）があり，細菌を起点とした微生物食物連鎖による湖内の物質循環への貢献が注目される。
そこで我々の研究グループは，琵琶湖における物

図1

82

生食食物連鎖と微生物食物連鎖の模式図．

質循環の把握手法の導入として，琵琶湖における生食食物連鎖と微生物食物連鎖の生産とフラックスを評価する研究を行った（滋賀県琵琶湖環境科学研究センターほか，2019）。特に，従来から湖の一次生
産や細菌生産の測定は煩雑であることに加え，細菌生産では放射性核種を使用しなければならない技術的な課題もあった。よって，それを簡略化できる新
たな技術導入も試みた。以下に成果の概要を示す。
植物プランクトンの一次生産量の測定手法として，蛍光式クロロフィル計とパルス変調式クロロ
フィル励起蛍光法を組み合わせた光学的手法を用い，従来の手法より時空間的に高解像の測定を行った（太田ほか，2013）。その結果，気象イベントに応答する植物プランクトンの一次生産速度の変化を観測できた。これらは従来の測定法では捉えることができなかった植物プランクトン動態に関する現象であり，琵琶湖北湖における水質や一次生産を考える上で有用な知見となった。
15
細菌生産では，安定同位体の N-デオキシアデノ
シンを用いた定量化手法を適用した（Tsuchiya et al.,2020）
。この手法により，これまでは水域現場での測定が困難であった細菌生産を，国内に類を見ない多地点，多頻度で測定を行えるようになった。その結果，これまで知られていなかった琵琶湖内の地点間や深さ方向の細菌活性の違い，長期的な琵琶湖の細菌生産の変化を明らかにした（Tsuchiya et al., 2020）。
原生動物については，生産速度や摂食量を評価するとともに，現存量と種レベルの群集組成をメタゲ
ノミクス解析によって解明した（Mukherjee et al.,2017）。動物プランクトンの生産速度や摂食量も，現存量調査や摂食実験を行って推定した（永田ほか，
2018）。以上より，琵琶湖の沖帯表層における有機炭素循環の様相を明らかにした。
－2 －1
琵琶湖沖帯の一次生産量は年間平均 1.11 gC m d（0～20 m 深， 総 生 産 推 定 値 ）と 算 出 さ れ（図 2），
1990 年代以降に実測された一次生産量と同等であった。琵琶湖では 2000 年代以降，水中の透明度の上
昇や全窒素濃度の減少があったにもかかわらずそのような結果であったことは，透明度の上昇にともなう有光層深度の増加や水温上昇による生分解速度の増加によって栄養塩回帰速度が高まっているなどの影響があるかもしれない。
細菌の炭素要求量は一次生産量の約 50％に相当していた（図 2）。しかし細菌の呼吸を引いた細菌生産量は小さく，微生物食物連鎖の上位の捕食者への有機物供給は乏しいことが明らかとなった。高次捕食者への有機炭素の伝達には，微生物食物連鎖よりも
生食食物連鎖の方が主体であった。加藤・増田（2016）
は，琵琶湖の概念的な生態系モデルにおいて微生物
食物連鎖による高次捕食者への物質伝達を推定して13いる（表 1）。本研究において， C 安定同位体トレーサーを用いた取り込みにより炭素の同化速度を求め

地球環境 Vol.25 No.1&2

79 - 86（2020）

今後は，中・小型の植物プランクトンが優占的に成長しうる環境を実験やフィールド調査で探究するとともに，琵琶湖の水質・生態系モデルを改訂して，そのような環境を再現・予測できるものを構築していく予定である。
図2

表1

琵琶湖において実測された一次生産と細菌生産量．
（gC m－2 d－1）
琵琶湖沖帯における動物プランクトンの同化量か
ら見た植物プランクトンと細菌生産量の合計量に対する細菌生産量の割合（％）．
加藤・増田モデル＊＊永田

C 実験＊＊

13

1985 年

2010 年

2018 年 7 月

2018 年 9 月

22.1

32.8

26.9

21.0

: 加藤・増田（2016）: 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター（2019）＊＊

た実験の結果からは，微生物食物連鎖の同化割合が24％（7 月と 9 月の平均値）と試算された（表 1）。
琵琶湖の現状における微生物食物連鎖の割合は，モデルで考えられた 2010 年の比率よりは低かった（表 1）。ただし，本研究の結果はまだデータの蓄積が十分でなく，今後更に検討を進める必要がある。
琵琶湖沖帯の一次生産は，水中の栄養塩濃度の減少に見られるほどには著しい減少はなく，また，微生物食物連鎖に比べて生食食物連鎖が主体である
ことが確認された（滋賀県琵琶湖環境科学研究セン
ターほか，2019）。さらに，動物プランクトンのモ
ニタリングデータでは，琵琶湖の動物プランクトン
現存量は，1980～1990 年代と同程度の水準にある（Liu et al., 2020）。こうした状況は，アユの餌不足と相反する状況にあり，アユ不漁の原因については，
アユの生活史や被食関係に踏み込んだ詳細な調査が必要である。
一方で，近年の琵琶湖にはツヅミモ科の大型緑藻の増殖がみられる（Hodoki et al., 2020）。これらの藻類は，細胞サイズが 45 µm を超えるため
（これを大
型と呼ぶ）
，動物プランクトンに摂食されにくい。
このような状況から，生食食物連鎖が効率的に高次の捕食者にまで伝達されるには，大型でない（中・小型と呼ぶ，45 µm 未満）
細胞サイズの植物プランクトンの発生が好ましい（滋賀県琵琶湖環境科学研究センターほか，2019）。一般に細胞サイズのより小さな植物プランクトンほど栄養塩濃度が低い環境下で成長が有利である（Brönmark and Hansson, 2005）。
このように見てくると，湖沼の水質管理では，富栄養化対策のためには栄養塩を極力減少させることを目指すが，湖内の食物連鎖を考慮すると，栄養塩を減らすばかりでなく，中・小型の植物プランクトンが成長しうる濃度という適度な着地点がありそうである。

7．WFD の取り組み
我々の研究は，まだ途中の段階にある。一方，生態系の評価と保全を目指す欧州の WFD の研究には先行していることも多く，我々の研究の先を考える
ための示唆となる。
WFD の生態系保全に関する研究プロジェクトには 10 の課題があり，並行して研究が進められている（Reyjol et al., 2014）。中には，水域の生態系の状
態を，水域の生物群の “生物学的質的要素”（BQE）によって，栄養塩環境の変化や酸性化など水域のさま
ざまな環境改変要因との関係を解析することでそれらの影響を評価する手法も検討されている（Hering
et al., 2013）。しかし，いまだに湖沼生態系の評価では生物調査手法に課題が多いとされる（Reyjol et al.,2014）。
10 の研究課題の 1 つとして，生態系機能の評価がある。生態系の保全対策を考えるためには，生態系の機能を理解することが 1 つの方策と考えられている。その方法の 1 つとして，生態系システムを介した栄養ネットワークと物質（有機物）とエネルギーのフラックスの解析が提案されている（Reyjol et al.,2014）。これには，生態化学量論のアプローチが用
いられ，生態系におけるエネルギーと親生物元素のバランスが生物にどのように影響し，影響を受けるかを考慮する（Frost et al., 2005）。水中の食物網における栄養段階の効率や栄養元素のリサイクルなど研究にはよく扱われる（Hessen et al., 2013）。例えば，生態系の高次消費者の元素組成に関する情報は，食物網の元素の不均衡を特定し，栄養素循環にかかる
課題プロセスを見出すことができる（Gilbert, 2012）。
また，生物間のエネルギーと元素のバランスや栄養
ネットワークの構造が，生態系の安定性と回復力に関する示唆を与える可能性があるとみられている（Arreguín-Sánchez, 2014）。他にも生態系機能を評価する手法として，生物サイズに基づく生態系構造の解 析（た と え ば Sprules and Munawar, 1986）や， 生
態系の熱力学的概念に基づく解析（Jørgensen et al.,2010）などがある。
現代の河川や湖沼の生態系の壊変が，酸性雨などの 1 つの問題で起こるのでなく，複数の要因によって引き起こされている（Hering et al., 2013）。生物モ
ニタリングでは，複合的な影響や累積的な影響をとらえることができる一方，直接的な因果関係の解析に弱い。EU では湖沼における環境改変には，富栄養または貧栄養化などの栄養塩環境の変化と，気候83

早川ほか：琵琶湖における水質管理のあり方

変動による水温や降雨の変化による影響が大きいとされている（Hering et al., 2013）。その点からも，それらについて栄養・有機物のフラックスの解析は，生態系の異変の原因の確定と対策につながる可能性が高く，効率的であると考えられる。
8．今後の課題
琵琶湖の水質管理のあり方について，“良好な水質と生物のにぎわいの両立” を目指し，栄養塩の流入
負荷を減らし続けるのではなく，水域の物質循環を滞りなく活発なものにして，魚介類資源を豊かにしていくことが考えられている。望ましいとされる目標が水質と生態系保全の両立にあったため，我々の研究アプローチは有機物循環の評価となったが，豊かな水産資源や生態系の構築の観点からみて，滞りなく活発な物質循環が健全な生態系に通じるかについては，まだ議論が十分でない。
また，水質面での課題も残っている。琵琶湖の課
題に立ち返ると，継続するアオコ・カビ臭などにつながる富栄養化，温暖化による湖水の水温上昇や近年の集中豪雨の増加など，水質にかかる環境改変の圧力が後を絶たない。琵琶湖では，湖沼水質保全計
画における水質予測について，陸域の水・物質動態
及び湖内の流動・生態系を考慮した三次元動態モデ
ル「琵琶湖流域水物質循環モデル」を構築済みで（佐藤ほか，2011），気象や社会条件等を考慮した非定常解析が可能となっている。しかしながら，アオコ発生などの植物プランクトンの発生予測や，豪雨等による短期の降雨変動による水質変化予測については，十分な予測能力を有していない。それらのメカニズム解明やモデル構築には，我々が研究を推進してきた生態系を介した有機物と栄養動態の解析が有効と考えられ，湖底からの内部負荷や沿岸域での水質形成などを含めた研究が必要である。
国の総合戦略として地方創生が示され，湖沼においても，多様な利水用途や水産資源の活用など重要な地域資源として最大限の活用が目指されようとしている。今後の施策によっては水質保全とトレード
オフとなる事象や新たな生態系の変化が起きるとも限らない。湖沼では，水質から水産資源，生態系までを包括した総合的な視点に基づく効果的な施策の立案と実施が求められている。そのためにも，我々が研究を推進する生態系を介した有機物と栄養動態の解析やそれに基づく管理指標やモデルの構築を適応的に進めていく必要がある。
謝辞

滋賀県「琵琶湖における新たな水質管理のあり方
懇話会」，環境研究総合推進費 5-1607「琵琶湖における有機物収支の把握に関する研究」を通じて，本84

課題についてご意見をいただいた以下の方々（敬称略 順不同）に感謝する。津野洋，今井章雄，清水芳久，田中宏明，高村典子，近藤竜二，小野雅司，
小松直樹，三和伸彦，奥田一臣，滋賀県琵琶湖環境部の皆様，環境省環境省水・大気環境局水環境課の皆様。本研究の一部は滋賀県琵琶湖環境科学研究センター政策課題研究，環境研究総合推進費 5-1607 の支援により行われた。
引用文献
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spectra in relation to ecosystem productivity, size,

早川和秀／Kazuhide HAYAKAWA

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター総合解析部門 部門長兼総括研究員。名古屋大学大学院 理学研究科大気水圏科学専攻修了，博士（理学）。水圏の有機物動態や循環が専門。地球化学的アプローチによる海洋や湖沼の有機物動態に取り組んできた。現職場の配属から琵琶湖の水質管理の問題に従事。湖は社会を映す鏡であることを日々実感している。モンゴルや中国での湖沼水質の調査経験もあり，大きな湖沼での水質形成に興味がある。

佐藤祐一／Yuichi SATO

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター総合解析部門 専門研究員。京都大学大学院
工学研究科環境地球工学専攻修了，博士（工学）。シミュレーションモデルを用いた環境動態解析（水質や生態系のシミュ
レーション）をメインとしつつ，環境・社会調査，オペレーションズ・リサーチ，市民参画による環境計画づくり，多主体協働による環境保全・再生事業，ワー
クショップのファシリテーターなど，とにかく広く関わることで見えてくる「何か」を探して研究活動中。

岡本高弘／Takahiro OKAMOTO

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター
主任専門員。琵琶湖水質調査（測定，分析，解析）に従事。琵琶湖の有機物の測定やCOD が減少しない要因等について調査，解析を行ってきた。琵琶湖の水環境を対象に行われている調査・研究の成果が，豊かな琵琶湖につながるよう，現場での活用に取り組んでいる。1963 年生まれ。

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山本民次・花里孝幸（2015）海と湖の貧栄養化問題：
水清ければ魚棲まず．地人書館，東京

永田

貴丸／Takamaru NAGATA

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター総合解析部門 主任研究員。信州大学大学院
工学系研究科地球環境システム科学専攻を修了（理学博士）。プランクトン生態学が専門で，枝角類（ミジンコ類）等の動物
プランクトンに着目して湖沼の食物網構造や，動物プランクトンが関わる物質フローを解析している。
現在は，琵琶湖を研究の対象水域にしている。過去には，諏
訪湖等の長野県内の湖沼の他に，沿岸海洋でも研究を行ってきた。

後藤直成／Naoshige GOTO

滋賀県立大学環境科学部。名古屋大学
大学院理学研究科博士後期課程修了，博士（理学）。水圏生態系における生元素動
態を生物地球化学的・環境科学的に研究している。主には，微細藻類（植物プラ
ンクトン，底性微小藻類）の有機物生産とそれに関わる生元素の動態について研究を行ってきた。最近では，温暖化が湖沼生態系に及ぼす影響に関しても研究を進めている。

冨岡

典子／Noriko TOMIOKA

国立研究開発法人 国立環境研究所 地域
環境研究センター 主任研究員。千葉大学
大学院 園芸学研究科中退，博士（農学）。
アオコ原因生物 Microcystis aeruginosa の生理及び動態を中心に研究に取り組んできた。霞ヶ浦を中心に，タイ国，ラオス，
カンボジアのダム・湖沼のシアノバクテリアの動態の研究にも従事。今回の共同研究により初めて琵琶湖の微生物生産の研究に従事した。

中野

伸一／Shin-ichi NAKANO

水域生態系中の微生物学的諸プロセスに注目し，微生物ループ（細菌と原生生
物との食物連鎖）の構造と機能及び植物
プランクトンの生態について，研究を行っている。主な研究対象水域は琵琶湖などの湖沼であるが，その他にも沿岸海
洋や河川においても研究を行ってきた。また，富栄養化湖沼
でアオコ問題を引き起こすシアノバクテリアの生態学的研究も進めてきた。最近では，湖沼のベントスの生態についても研究を進めている。