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水環境の現状物質循環からみた森－川－海のつながりに関する一考察西村修

東北大学大学院工学研究科土木工学専攻

osamu.nishimura.d2@tohoku.ac.jp

図

環境基準達成率の推移（BOD又はCOD）

出典：環境省水・大気環境局，令和2年度公共用水域水質測定結果，令和4年1月
ᅗ㸯㸫㸰ᗈᇦⓗ࡞㛢㙐ᛶᾏᇦ࡟࠾ࡅࡿ⎔ቃᇶ‽㐩ᡂ⋡ࡢ᥎⛣㸦㹁㹍㹂㸧

河川の水質は改善しているのに，湖沼の水質に顕著なᅗ㸰㸫㸯 Ỉᇦ⩌ูỈ㉁ࡢ᥎⛣㸦㹀㹍㹂ཪࡣ㹁㹍㹂ᖺ㛫ᖹᆒ್㸧
改善は見られない．海域に至っては，


31

その理由は，富栄養化させ，その結果として溶存酸素

富栄養化

㻠㻚㻡
㻠㻚㻜

N，Pの流入

N，P濃度の増加

㻮㻻㻰䞉㻯㻻㻰䠄㼙㼓㻛㻸㻕㻟㻚㻡

透明度の低下㻝㻚㻡

有機物の流入
有機汚濁

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

ᾏᇦ

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ᖺᗘ

図 ᅗ㸰㸫㸰
水域群別水質の推移（BOD又はCOD年間平均値）
Ἑᕝ࡟࠾ࡅࡿ㢮ᆺูỈ㉁ࡢ᥎⛣㸦㹀㹍㹂ᖺ㛫ᖹᆒ್㸧
出典：環境省水・大気環境局，令和2年度公共用水域水質測定結果，令和4年1月

䠝
䠞
䠟
䠠
䠡

悪臭の発生
景観の悪化
レジャー障害ければならない。
一方，同時期に環境基準化が検討された沿岸透明度は，海域において海草・海藻の生育に必
要な光量の確保を目指すものであり，きれいさを確保するための指標そのものである。
しかし，
沿岸透明度と海の豊かさとの関係については未解明の課題も多富栄養化と有機汚濁による利水障害発生に至るく，地域環境目標と定められた。
プロセスの概念
出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009）
4
沿岸に高い透明度を求めるため
図３
富栄養化と有機汚濁による利水障害発生に至るプロセスの
出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009）に，必要以上に植物プランクトンを減少させることにつながっ

Ἑᕝ඲య
䠝䠝

㻮㻻㻰㻔㼙㼓㻛㻸㻕

3

底質の悪化

概念

㻝㻢㻚㻜

㻢㻚㻜

図



DOの低下
（貧酸素水塊，青潮の発生など）


COD濃度の増加

㻜㻚㻜㻤㻚㻜

有機物濃度の増加

Ἑᕝ

㻜㻚㻡

㻝㻜㻚㻜

漁場の変化
魚介類の斃死㻞㻚㻜㻝㻞㻚㻜

がらないのか）を明らかにしな
魚介類の種の変化

㻞㻚㻡

㻝㻠㻚㻜

量の管理につながるのか（つな植物プランクトンの大量増殖（赤潮の発生等）

㻟㻚㻜

㻝㻚㻜

2

一時の瀕死の状態から脱しつつある内湾・内海ては本末転倒である。一方で，海域の生産者としにおいて，きれいさのみならず豊かさが求められて海草・海藻は，植物プランクトンと栄養塩を巡る時代となり，環境基準においても2016年に底層る競争関係にある。そして，海草・海藻の葉上に

溶存酸素量が追加され，直接的に魚介類等が生息生育する付着珪藻は，沿岸生態系においてきわめできる溶存酸素（DO）の確保を行ない，また，間て重要な一次生産者である。流入する栄養塩が赤

接的に底層の貧酸素化による青潮の発生リスクを潮を発生させるのか，珪藻から出発する海の生態ᣦᐃỈᇦ㸸ᮾி‴ࠊఀໃ‴ࠊ℩ᡞෆᾏᣦᐃ㡯┠㸸໬Ꮫⓗ㓟⣲せồ㔞㸦㹁㹍㹂㸧ࠊ❅⣲ࠊࡾࢇ100䛆⥲㔞๐ῶᇶᮏ᪉㔪ࠚ࣭ᣦᐃỈᇦࡈ࡜࡟⎔ቃ኱⮧ࡀ⟇ᐃ࣭๐ῶ┠ᶆࠊ┠ᶆᖺᗘࠊ๐ῶ࡟㛵ࡍࡿᇶᮏⓗ஦㡯9080㉥₻䛾Ⓨ⏕௳ᩘ䠄௳䠅

人口、産業の集中等
により汚濁が著しい
広域的な閉鎖性海域の水 質汚濁を防止するための制度䛆⥲㔞๐ῶィ⏬ࠚ࣭⥲㔞๐ῶᇶᮏ᪉㔪࡟ᇶ࡙ࡁࠊ㒔ᗓ┴ࡈ࡜࡟▱஦ࡀ⟇ᐃ࣭Ⓨ⏕※ู㸦⏕ά⣔ࠊ⏘ᴗ⣔ࠊࡑࡢ௚⣔㸧ࡢ๐ῶ┠ᶆ㔞࣭๐ῶ┠ᶆ㔞ࡢ㐩ᡂࡢ᪉㏵
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70
60
50

ᮾி‴

40
30
20

COD㸦ୖᒙ䠅䠄mg/L㸧䛆๐ῶᣦᑟ➼ࠚ࣭ᑠつᶍ஦ᴗሙ
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୍࣭⯡ᐙᗞࠉ➼኱㜰‴

東京ゲートブリッジ付近に発生した赤潮(令和3年5月6,7日)

4.0

S48
S49
S50
S51
S52
S53
S54
S55
S56
S57
S58
S59
S60
S61
S62
S63
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
H9
H10
H11
H12
H13
H14
H15
H16
H17
H18
H19
H20
H21
H22
H23
H24
H25
H26
H27
H28
H29
H30

昭和53年に導入され，44年経過0䛆⥲㔞つไᇶ‽࡟ࡼࡿつไࠚ࣭᤼Ỉ㔞ࡀ50m3/᪥௨ୖࡢࠉᕤሙ࣭஦ᴗሙࡀᑐ㇟
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4.5

10

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ఀໃ‴

5.0

3.5

出典：東京都環境局 令和3年度
東京都内湾赤潮速報

ὀ㸧᫛࿴ 54㹼ᖹᡂ 15 ᖺࡲ࡛ࡣᖺḟෆࠊᖹᡂ 16㹼29 ᖺᗘࡣᖺᗘෆࡢⓎ⏕௳ᩘࢆ♧ࡍࠋ
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S54-58ᖺᗘ
2.5
ᖹᡂ 25㹼29 ᖺᗘ㸸
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2.0ᖺ 3 ᭶㸧
H1-5ᖺᗘ

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図 水質総量削減制度の概要

図

出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009）5

1.5

ᅗ 36 ᮾி‴࡟࠾ࡅࡿ㉥₻Ⓨ⏕௳ᩘࡢ᥎⛣東京湾における赤潮発生件数の推移
1.0

出典：総量削減専門委員会，第９次水質総量削減の在り方について，令和3年3月
0.5
180

0.00

0.05

0.10

㉥₻䛾Ⓨ⏕௳ᩘ䠄௳䠅

140

ᮾி‴

100
80

6

0.0

160

120

H6-10ᖺᗘ
H11-15ᖺᗘ
H16-20ᖺᗘ
H21-25ᖺᗘ
H26-30ᖺᗘ

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Ỉᇦ㠃✚ᙜ䛯䜚䛾COD㈇Ⲵ㔞䠄t/᪥/km2㸧ὀ㸧㹁㹍㹂㈇Ⲵ㔞࡟ࡘ࠸࡚ࡣ➨㸯ḟ㹼➨㸶ḟ⥲㔞๐ῶ㛤ጞᖺᗘࡢ್ࢆࠊỈ㉁࡟ࡘ࠸࡚ࡣྛ⥲㔞๐ῶᮇ㛫୰ࡢᖹᆒ
Ỉ㉁ࢆ⏝࠸ࡓࠋ
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㸦⎔ቃ┬㸧ࠊࠕⓎ⏕㈇Ⲵ㔞➼⟬ᐃㄪᰝࠖ
㸦⎔ቃ┬㸧

60

ᅗ 76

Ỉᇦ㠃✚ᙜࡓࡾࡢ㹁㹍㹂㈇Ⲵ㔞࡜㹁㹍㹂⃰ᗘࡢ᥎⛣

40
20℩ᡞෆᾏ䠄኱㜰‴䜢㝖䛟䠅

0

ఀໃ‴
኱㜰‴

COD㸦ୖᒙ䠅䠄mg/L㸧

4.5

ᣦᐃᆅᇦ㸦ᮾி‴㸧

኱㜰‴

℩ᡞෆᾏ

℩ᡞෆᾏ
㸦኱㜰‴ࢆ㝖ࡃ㸧

4.0ᣦᐃᆅᇦ㸦ఀໃ‴㸧

3.5

ᣦᐃᆅᇦ㸦℩ᡞෆᾏࡢ࠺ࡕ኱㜰‴㸧

3.0

ᣦᐃᆅᇦ㸦኱㜰‴ࢆ㝖ࡃ℩ᡞෆᾏ㸧

2.5࠙㛵ಀ㒔ᗓ┴ࠚ

2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.00

ᮾி‴
ఀໃ‴
℩ᡞෆᾏࡢ࠺ࡕ኱㜰‴኱㜰‴ࢆ㝖ࡃ
0.05
0.10
℩ᡞෆᾏ

㸦㸲㒔┴㸧
㸦㸱┴㸧
㸦㸳ᗓ┴㸧
0.15

㸦11 ┴㸧
0.20

S54-58ᖺᗘ
S59-63ᖺᗘ
H1-5ᖺᗘ
ᇸ⋢┴ࠊ༓ⴥ┴ࠊᮾி㒔ࠊ⚄ዉᕝ┴
H6-10ᖺᗘ
ᒱ㜧┴ࠊឡ▱┴ࠊ୕㔜┴H11-15ᖺᗘ
H16-20ᖺᗘி㒔ᗓࠊ኱㜰ᗓࠊරᗜ┴ࠊዉⰋ┴ࠊ࿴ḷᒣ┴H21-25ᖺᗘ
H26-30ᖺᗘ

出典：第９次水質総量削減の在り方について（総量削減専門委員会報告案）- 38 -

1.2

ᅗ 37

ఀໃ‴࡟࠾ࡅࡿ㉥₻Ⓨ⏕௳ᩘࡢ᥎⛣1.0
S54-58ᖺᗘ
S59-63ᖺᗘ
H1-5ᖺᗘ
H6-10ᖺᗘ
H11-15ᖺᗘ
H16-20ᖺᗘ
H21-25ᖺᗘ
H26-30ᖺᗘ

0.8

0.6

0.0

0.00

0.05

0.10
0.15
0.20
- 99 Ỉᇦ㠃✚ᙜ䛯䜚䛾TN㈇Ⲵ㔞䠄t/᪥/km2㸧

- 139 TN㸦ୖᒙ䠅䠄mg/L㸧

1.0
0.8

0.6

S54-58ᖺᗘ
S59-63ᖺᗘ
H1-5ᖺᗘ
H6-10ᖺᗘ

0.30

出典：第９次水質総量削減の在り方について（総量削減専門委員会報告案）

኱㜰‴

1.2

0.25

図 水域面積あたりの窒素負荷量と窒素濃度の推移
ᅗ 77 Ỉᇦ㠃✚ᙜࡓࡾࡢ❅⣲㈇Ⲵ㔞࡜❅⣲⃰ᗘࡢ᥎⛣
7

1.6
1.4

኱㜰‴

ὀ㸧❅⣲㈇Ⲵ㔞࡟ࡘ࠸࡚ࡣ➨㸯ḟ㹼➨㸶ḟ⥲㔞๐ῶ㛤ጞᖺᗘࡢ್ࢆࠊỈ㉁࡟ࡘ࠸࡚ࡣྛ⥲㔞๐ῶᮇ㛫୰ࡢᖹᆒỈ㉁ࢆ⏝࠸ࡓࠋ
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㸦⎔ቃ┬㸧ࠊࠕⓎ⏕㈇Ⲵ㔞➼⟬ᐃㄪᰝࠖ㸦⎔ቃ┬㸧

ᅗ 76 Ỉᇦ㠃✚ᙜࡓࡾࡢ㹁㹍㹂㈇Ⲵ㔞࡜㹁㹍㹂⃰ᗘࡢ᥎⛣
図 水域面積あたりのCOD負荷量とCOD濃度の推移℩ᡞෆᾏ䠄኱㜰‴䜢㝖䛟䠅℩ᡞෆᾏ䠄኱㜰‴䜢㝖䛟䠅

0.2රᗜ┴ࠊዉⰋ┴ࠊ࿴ḷᒣ┴ࠊᒸᒣ┴ࠊᗈᓥ┴ࠊ
0.25
0.30
0.35
0.40
ᒣཱྀ┴ࠊᚨᓥ┴ࠊ㤶ᕝ┴ࠊឡ፾┴ࠊ⚟ᒸ┴ࠊ኱ศ┴ὀ㸧㹁㹍㹂㈇Ⲵ㔞࡟ࡘ࠸࡚ࡣ➨㸯ḟ㹼➨㸶ḟ⥲㔞๐ῶ㛤ጞᖺᗘࡢ್ࢆࠊỈ㉁࡟ࡘ࠸࡚ࡣྛ⥲㔞๐ῶᮇ㛫୰ࡢᖹᆒᅗ 2 ᣦᐃỈᇦཬࡧᣦᐃᆅᇦ
Ỉ㉁ࢆ⏝࠸ࡓࠋ
ฟ඾㸧ࠕᗈᇦ⥲ྜỈ㉁ㄪᰝࠖ
㸦⎔ቃ┬㸧ࠊࠕⓎ⏕㈇Ⲵ㔞➼⟬ᐃㄪᰝࠖ
㸦⎔ቃ┬㸧

ఀໃ‴

ఀໃ‴

0.4

Ỉᇦ㠃✚ᙜ䛯䜚䛾COD㈇Ⲵ㔞䠄t/᪥/km2㸧

ᮾி‴

ᮾி‴

1.6
ὀ㸧㉥₻Ⓨ⏕≧ἣࡣᖹᡂ㸳ᖺ࠿ࡽࣔࢽࢱࣜࣥࢢ᪉ἲࡀኚ᭦ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ
ฟ඾㸧᫛࿴ 54㹼ᖹᡂ 15 ᖺ㸸⎔ቃ┬⎔ቃ⟶⌮ᒁỈ⎔ቃ㒊Ỉ⎔ቃ⟶⌮ㄢ㛢㙐ᛶᾏᇦᑐ⟇ᐊ㈨ᩱ
ᖹᡂ 16㹼30 ᖺ㸸
ࠕఀໃ‴࣭୕Ἑ‴ࡢ㉥₻࣭ⱞ₻Ⓨ⏕≧ἣࠖ㸦ឡ▱┴Ỉヨ◊✲ᴗ⦼ࠊᖹᡂ 31 ᖺ㸱᭶㸧ཬࡧࠕ୕
1.4㔜┴ἢᓊᾏᇦ࡟Ⓨ⏕ࡋࡓ㉥₻ࠖ㸦୕㔜┴Ỉ⏘◊✲ᡤࠊᖹᡂ 31 ᖺ㸱᭶㸧TN㸦ୖᒙ䠅䠄mg/L㸧

ఀໃ‴

S49
S50
S51
S52
S53
S54
S55
S56
S57
S58
S59
S60
S61
S62
S63
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
H9
H10
H11
H12
H13
H14
H15
H16
H17
H18
H19
H20
H21
H22
H23
H24
H25
H26
H27
H28
H29
H30

ᮾி‴
5.0

8

藤

ᮾி‴

ఀໃ‴

原

建

紀

℩ᡞෆᾏ䠄኱㜰‴䜢㝖䛟䠅኱㜰‴

近年は，有機汚濁と富栄養化のデカップリング

0.12TP㸦ୖᒙ䠅䠄mg/L㸧

させ，その結果として溶存酸素

富栄養化

0.10

0.08

N，Pの流入

S54-58ᖺᗘ
S59-63ᖺᗘ
H1-5ᖺᗘ
Fig.
Relationship between TN and COD in. （b）Logarithmic
expression in TN.
0.04
H6-10ᖺᗘ
H11-15ᖺᗘ
H16-20ᖺᗘ
0.02
H21-25ᖺᗘ
H26-30ᖺᗘ
下がらない．しかしながら，多くの内湾において，湾奥（みかけの）保存的混合による希釈部分である．この図

N，P濃度の増加

から読み取れることは，TNと COD の関係が湾によっ
0.00
0.01
0.02
0.03 （河口沖）の栄養塩濃度は現在もある程度高く，一次生
0.04て異なっていることと，湾内の保存的混合部分のCOD2㸧Ỉᇦ㠃✚ᙜ䛯䜚䛾TP㈇Ⲵ㔞䠄t/᪥/km

産が栄養塩制限になるレベルにはなっていない（Fig.

水域化している現在では，湾奥部の栄養塩類濃度を昔のレベルにまで下げると，湾内は強い貧栄養（無機栄養塩
COD 分布はFig. Ỉᇦ㠃✚ᙜࡓࡾࡢࡾࢇ㈇Ⲵ㔞࡜ࡾࢇ⃰ᗘࡢ᥎⛣のように変化する．過去には，黒線
ᅗ 78
図 水域面積あたりのりん負荷量とりん濃度の推移
濃度の低下）になり，海藻の栄養失調症（海藻のタンパのような分布をしているのに対し，TN 負荷の減った現
出典：第９次水質総量削減の在り方について（総量削減専門委員会報告案）
9
ク質含量が少なく，葉体の色が薄くなる症状として表れ
在は灰色線のような分布となった．このため，各測点でみると TN は低下したのにもかかわらず，COD は減らる）が起きるようになるであろう．大阪湾と隣接する播ないこととなる．つまり，Fig. （b）にみられた現象が磨灘では，すでにこの段階に達しているとみられる．

がらないのか）を明らかにしな
魚介類の種の変化

透明度の低下漁場の変化
魚介類の斃死有機物の流入有機物濃度の増加

DOの低下（貧酸素水塊，青潮の発生など）

悪臭の発生
景観の悪化
レジャー障害有機汚濁（a）で COD がフラットな部分がある）．
が湾奥部の COD によって決まっていることである．
ὀ㸧ࡾࢇ㈇Ⲵ㔞࡟ࡘ࠸࡚ࡣ➨㸯ḟ㹼➨㸶ḟ⥲㔞๐ῶ㛤ጞᖺᗘࡢ್ࢆࠊỈ㉁࡟ࡘ࠸࡚ࡣྛ⥲㔞๐ῶᮇ㛫୰ࡢᖹᆒỈ㉁ࢆ⏝࠸ࡓࠋ
なお，湾奥部に多くの人工島が作られ，運河状の停滞
これについては，別途詳しく報告予定であるが，このฟ඾㸧ࠕᗈᇦ⥲ྜỈ㉁ㄪᰝࠖ
㸦⎔ቃ┬㸧ࠊࠕⓎ⏕㈇Ⲵ㔞➼⟬ᐃㄪᰝࠖ㸦⎔ቃ┬㸧
ような特性があるため，TN 負荷が減ったとき，湾内の量の管理につながるのか（つな植物プランクトンの大量増殖（赤潮の発生等）

0.06

0.00

31

COD濃度の増加

一方，同時期に環境基準化が検討された沿岸透明度は，海域において海草・海藻の生育に必
要な光量の確保を目指すものであり，きれいさを確保するための指標そのものである。
しかし，
沿岸透明度と海の豊かさとの関

底質の悪化

図 富栄養化と有機汚濁による利水障害発生に至る
出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009）
プロセスの概念
出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009）
図３
富栄養化と有機汚濁による利水障害発生に至るプロセスの概念

ければならない。

係については未解明の課題も多く，
地域環境目標と定められた。
10
沿岸に高い透明度を求めるために，必要以上に植物プランクトンを減少させることにつながっは，大阪湾から播磨灘に栄養塩類を供給するル

一時の瀕死の状態から脱しつつある内湾・内海ては本末転倒である。一方で，海域の生産者とし対し，時間的にみると TN が低下しても COD は下がらート上にある測点（淡路島北東，大阪府浅海定線調査，において，きれいさのみならず豊かさが求められて海草・海藻は，植物プランクトンと栄養塩を巡

ない．

測点

）における DIN の経年変化である．経年的に著る時代となり，環境基準においても2016年に底層る競争関係にある。そして，海草・海藻の葉上にしく低下しており，大阪湾から播磨灘に供給される栄養

溶存酸素量が追加され，直接的に魚介類等が生息生育する付着珪藻は，沿岸生態系においてきわめできる溶存酸素（DO）の確保を行ない，また，間て重要な一次生産者である。流入する栄養塩が赤

接的に底層の貧酸素化による青潮の発生リスクを潮を発生させるのか，珪藻から出発する海の生態起きる．場所的にみると TN が低いと COD が低いのにこれの原因は，内湾の有機物（COD）が湾奥の河口

Fig.

域で作られ，湾内から湾口へと保存的に希釈されながら広がっていくことにあると考えられる（Fig. ）．つまり，湾奥部の COD が下がらなければ，湾内の COD もさらに海域（瀬戸内海）では貧栄養化も系を支える生食連鎖につながるのか，さらに，一「第9次水質総量削減の在り方について(総量削減
度藻場に貯留された栄養塩がその後どのように内魚介類が生息できないことは明白であり，直感的専門委員会報告)」の概要（抜粋）
令和3年3月湾・内海の生態系を支えるのか。海の生態系の理に理解しやすい指標であることがこれまでにない低減することとなった。貧酸素・無酸素の水塊で特徴である。現在，類型指定に向けての検討が進

湾奥部のCODが下がらなければ湾内のCODも下がらない．

- 140 -

Fig.
Schematic illustration of the relationship between TN
図
TNとCODの関係の概略図
and COD.

Fig.

解を深めたうえで，科学的な議論を続ける必要がある。とくに，沿岸域では植物プランクトンを捕1.指定水域全体の水質改善を目的とする窒素・りんの負荷削減は、現状のめられているが，そのつぎの段階としては底層溶対策を維持。(局所的な水質対策として有効な場合の窒素・りんの除去はあ食するカキ，ホタテなど貝類の養殖，栄養塩を必
存酸素量を確保する具体的な方法を検討していくり得る)要とするノリ，ワカメ，コンブなど海藻類の養殖ことになる。このためには，なぜ貧酸素・無酸素
2.COD の負荷削減に当たっては、生活排水対策に力点を置いて実施。
に加えて，投餌型のブリ，タイ，ヒラメなど魚類の水塊が発生するのか，その機構を解明する必要
3.瀬戸内海は、地域における海域利用の実情を踏まえ、必要に応じ、順応の養殖などに高度に活用されており，これらを総がある。図３に示されたDOの低下の機構解明で的かつ機動的な栄養塩類の管理等、特定の海域ごとのきめ細やかな水質管合的に考えて環境管理につなげていくことが重要あり，DO低下に有機物の流入がどのように関与理を行うことが妥当。

DIN at a station in the northwest of Osaka Bay.

出典：藤原建紀，内湾の貧栄養化ー窒素・リン負荷量削減が海域のCOD,――
栄養塩レベルに及ぼす影響ー沿岸海洋研究，52, 1，11-17, 201411である。
しているのか（していないのか），詳細な検討が求(環境基準の範囲内で、かつ、一定のルールの上で、栄養塩類を増加させる
さらに，地球環境時代の内湾・内海のあるべきめられる。極端にいえば，底層溶存酸素量を維持こともあり得る)姿を考えると，次期生物多様性国家戦略研究会報するために有機物であっても酸素を消費しにくい
4.湾奥部等の局所的な水質改善は、流況改善や藻場・干潟の再生・創出といった、負荷削減以外の手法も用いて総合的に実施。
告書（2021年７月30日，次期生物多様性国家戦略
物質（難分解性物質）の流入を削減する必要性は少ない。また，内部生産による有機物も，生食連鎖研究会）にはつぎのように記されている。
「海水温
12で消費されれば，直接的に枯死して腐食連鎖によ上昇，酸性化，酸素濃度減少，さらに最近の海洋り分解される場合に比べて影響が小さいはずであ

プラスチックを含む海洋汚染が沿岸から深海にわる。このように考えれば，窒素・リンの削減が藻たって生態系に影響を及ぼす傾向にある。我が国

類の種レベルでどのように影響を及ぼし，内湾・が有する広大な海洋環境のより一層の保全と持続

内海の生態系における食物連鎖をどのように変化可能な利用に向け，ブルーカーボン生態系と言わVol. 6 4 No. 1（2022）−31由良川における BOD と COD の長期推移㻝㻞

第55号（2010）

た。また、奇数月のみの地点も考察に加えるために、両が季節変動を示したことが影響したと考えられた。また、者のデータがある地点での年増加率の差の検定を t 分布

上田が、由良川の 3 地点での年平均値を用いた相関関係を用い行ったところ、有意水準 1％で差がない結果となっを調査した結果、地点毎で COD と SS との関係が異なり、た。但し、由良川の水質は良好で、絶対値は小さいため、㻜

SS と COD の相関がないことを報告している 12）が、今回

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少しの差が大きな増加率となっていることを考慮する必の結果とは異なっていた。これらのことは、統計解析をᖺᗘ要がある。特に、大野ダム下までは、非常に清浄な水質行う場合、単一の方法での考察の危険性を示しており、が保たれていることを示した。山家橋の BOD が、他と異

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久田橋から下流地点では、BOD、COD と全リン、全窒素

久田橋から下流の BOD の減少は、
上田が報告したように、

2．移動平均値を用いた増加率の増加率が、-0.03 mg/L/ 年（安野橋）から -0.18 mg/L/

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由良川橋

なり増加傾向を示した点については、3. で後述する。以流域における下水処理の整備率の向上や種々の低減対策に相関があるなど、多くの項目間で相関があり、大きな図 2．由良川
6 地点（安野橋、山家橋、以久田橋、音無瀬橋、波美橋及び由良川橋）におけるBOD と COD の推によるものである 。
変動がない水質状況で流下していると考えられた。
移図（1981 年度〜 2008 年度）
一方、COD は、須川橋を除き、増加傾向を示した。SS
12）

日下 哲也

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図 2 に、本川
6 地点の移動平均値に基づくトレンド成⃰ᗘ䚷㼙㼓㻛䠨

要 旨
人為的汚濁が少ない由良川の水温が、都市域と同程度の増加率を示すことについては既に報告した。
京都府保環研年報 第55号（2010）
水温上昇に伴い、水質が悪化することが考えられたため、有機汚濁指標である BOD と COD を中心に
1981 年度から 2008 年度までの長期推移を調査した。BOD は、上流の安野橋では、平均値で 0.5 mg/L
未満と非常に清浄な水質を保ったままであったが、山家橋は増加率 0.023 mg/L/ 年で増加していた。しかし、以久田橋から下流は、増加率が地点別に -0.01 から -0.015 mg/L/ 年と減少傾向を示した。山家橋
では、通年で、年増加率が高く、上流の由良川ダムの影響が推察された。一方、COD は、増加率が 0.006
田口 寛
日下 哲也 から 0.024 mg/L/ 年の範囲にあり、すべての地点で増加傾向を示した。安野橋では、湧水の水温上昇に伴う森林地域から流出する有機物濃度の増加、そして、中流ではダムでの藻類の発生による COD の増
Long-term Changes of BOD and COD in
Yura river
加が考えられた。しかし、最下流の由良川橋の増加率は0.006 mg/L/ 年と小さく、自然浄化作用が働いていると考えられた。

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由良川における BOD と COD の長期推移

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キーワード：由良川、BOD、COD、水温⃰ᗘ䚷㼙㼓㻛䠨

key words：Yura river, BOD, COD, Water temperature
要 旨

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13

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波美橋
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図 由良川６地点におけるBODとCODの推移図（1981〜2008年度）

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⃰ᗘ䚷㼙㼓㻛䠨Hiroshi TAGUCHI Tetsuya KUSAKA

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音無瀬橋

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安野橋

山家橋

人為的汚濁が少ない由良川の水温が、都市域と同程度の増加率を示すことについては既に報告した。
水温上昇に伴い、水質が悪化することが考えられたため、有機汚濁指標である BOD と COD を中心に
はじめに
方法
2
981 年度から 2008 年度までの長期推移を調査した。BOD は、上流の安野橋では、平均値で0.5 mg/L
出典：国土交通省下水道部，下水放流水に含まれる栄養塩類の能動的管未満と非常に清浄な水質を保ったままであったが、山家橋は増加率 0.023 mg/L/
年で増加していた。し理のための運転方法に係る手順書（案），平成27年9月
かし、以久田橋から下流は、増加率が地点別に -0.01 から-0.015 mg/L/ 年と減少傾向を示した。山家橋
気候変動に関する政府間パネル第4 次報告書（IPCC 第解析対象には、「京都府公共用水域及び地下水の水質測では、通年で、年増加率が高く、上流の由良川ダムの影響が推察された。一方、COD は、増加率が 0.006
4 次評価報告書統合報告書政策決定者向け要約（文部科定結果」の 1981 年度から 2008 年度までの由良川水系にから 0.024 mg/L/ 年の範囲にあり、すべての地点で増加傾向を示した。安野橋では、湧水の水温上昇に
学省・経済産業省・気象庁・環境省）:http://www.env.
係るデータを用いた。検討地点は、図 1 に示した、毎月伴う森林地域から流出する有機物濃度の増加、そして、中流ではダムでの藻類の発生による
COD の増go.jp/earth/ipcc/4th/syr_spm.pdf）によれば、地球規模のデータがある由良川本川 6 地点、支川 3 地点で、水質加が考えられた。しかし、最下流の由良川橋の増加率は0.006 mg/L/ 年と小さく、自然浄化作用が働いていると考えられた。
での気温上昇が生じ、それによる影響も明らかとなって
項目は、BOD、COD、水温、pH、溶存酸素、溶存酸素

㻯㻻㻰䛾ᅇᖐ┤⥺COD の多くは溶解性であるといえる。今井らは、森林等分とその回帰直線、表 3 に、移動平均値を用いた BOD、
移動平均値を用いた季節調整法で得られたトレンド成分と、それと年月日（表計算ソフトのエクセルのシリアル値をから河川へ流入する有機物の大部分は、フミン質で生物
COD と水温の年増加率と全データの平均値の結果を示し用いた）との回帰直線を示した。

Hiroshi TAGUCHI Tetsuya KUSAKAきている。水環境への気温上昇の影響は、東京湾 1）や琵㻟
京都府保環研年報

3.2 mg/L、千曲川で 17 mg/L と差があったことと、COD

複数の統計手法を行うことの必要性を示した。また、以以久田橋䠏䠊Ꮨ⠇ู㐠㌿⟶⌮䜢ᐇ᪋䛧䛶䛔䜛ฎ⌮ሙ䠄Long-term Changes of BOD and COD in ヨ⾜䜒ྵ䜐䠅Yura river

良川、BOD、COD、水温a river, BOD, COD, Water temperature⃰ᗘ䚷㼙㼓㻛䠨

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京都府保環研年報 第55号（2010）

田口 寛

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出典：田口寛，日下哲也，由良川におけるBODとCODの長期推移，京都府保環研年報，
第55号，79-83，2010

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以久田橋

由良川橋

14

図 2．由良川 6 地点（安野橋、山家橋、以久田橋、音無瀬橋、波美橋及び由良川橋）における BOD と COD の推移図（1981 年度〜 2008 年度）
㻮㻻㻰䛾䝖䝺䞁䝗ᡂศ㻯㻻㻰䛾䝖䝺䞁䝗ᡂศ㻮㻻㻰䛾ᅇᖐ┤⥺㻯㻻㻰䛾ᅇᖐ┤⥺移動平均値を用いた季節調整法で得られたトレンド成分と、それと年月日（表計算ソフトのエクセルのシリアル値を用いた）との回帰直線を示した。

−81−

飽和率、SS、全窒素、全リン、気温、採水月、年月日と琶湖 2）、淀川水系 3，4） での水温上昇にみられている。それらによると、都市域での水温上昇は、人間活動による影響も大きいことが示されている。そこで、人間活動の

はじめに

方法

影響が少ないと考えられる日本海に注ぐ由良川の水温に関する政府間パネル第 4 次報告書（IPCC 第書統合報告書政策決定者向け要約（文部科

業省・気象庁・環境省）:http://www.env.

cc/4th/syr_spm.pdf）によれば、地球規模が生じ、それによる影響も明らかとなって環境への気温上昇の影響は、東京湾 1）や琵水系 3，4） での水温上昇にみられている。そ、都市域での水温上昇は、人間活動によることが示されている。そこで、人間活動のと考えられる日本海に注ぐ由良川の水温にたところ、気温の経年的な上昇とともに水がすべての調査地点で観測され、その上昇

それと匹敵することが明らかとなった。5）

影響として、湖沼においては、底層水温の結果及び考察・ダムより上流の安野橋等COD増加傾向→森林地域からのフミン質の流入増加
・山家橋でCOD（及びBOD）増加傾向→由良川ダム（の内部生産）の影響の影響についての報告は少ない。従来から、霞ヶ浦 や6）となっていて、そのかい離現象が湖沼だけでなく都市域を流れている淀川水系 8）等でも報告されてきている。しかし、人間活動の影響が大きくなく、汚濁の少ない水系

図 1．由良川及び支川の採水地点での研究 9） は少ない。そこで、有機汚濁の少ない由良川について、有機汚濁指標項目の長期推移と水温との関係を解析したところ、若干の知見が得られたので報告する。

物やリン等の溶出量の増加による富栄養化（平成22年9月1日受理）

念されている。一方、河川における水質へての報告は少ない。従来から、霞ヶ浦 6） や●は、由良川本川の毎月のデータがある採水地点、●は、支川の採水地点、○は、由良川本川の奇数月のデータが研究背景（抜粋）

ある採水地点、 はダムを示す。
図中番号は、以下のとおり① ：黒瀬橋、 ② ：土師橋、 ③ ：天津橋、①：大野ダム、 ②：和知ダム、 ③：由良川ダム−79−

湖沼で、BOD と COD のかい離現象が課題

出典：田口ら，京都府保環研年報、そのかい離現象が湖沼だけでなく都市域動の影響が大きくなく、汚濁の少ない水系

環境研究総合推進費（平成26〜30年度）<研究代表機関> 横浜商科大学（小松輝久）<研究分担機関> 北海道大学（門谷茂），東京工業大学（吉村千洋，藤井学），東北大学（西村修，坂巻隆史）

琵琶湖 7）等の湖沼で、BOD と COD のかい離現象が課題

全層循環時期の変化、貧酸素状態の拡大、底淀川水系 8）等でも報告されてきている。し開放性内湾が連なる三陸沿岸海域における沿岸環境管理法の開発

ついて検討したところ、気温の経年的な上昇とともに水解析対象には、「京都府公共用水域及び地下水の水質測
温の上昇傾向がすべての調査地点で観測され、その上昇定結果」の 1981 年度から 2008 年度までの由良川水系に
5）率は都市域のそれと匹敵することが明らかとなった。
係るデータを用いた。検討地点は、図1 に示した、毎月
水温上昇の影響として、湖沼においては、底層水温ののデータがある由良川本川 6 地点、支川 3 地点で、水質上昇に伴う、全層循環時期の変化、貧酸素状態の拡大、底項目は、BOD、COD、水温、pH、溶存酸素、溶存酸素
質からの有機物やリン等の溶出量の増加による富栄養化
飽和率、SS、全窒素、全リン、気温、採水月、年月日との促進等が懸念されている。一方、河川における水質へ

図 1．由良川及び支川の採水地点少ない。そこで、有機汚濁の少ない由良川

機汚濁指標項目の長期推移と水温との関係

ころ、若干の知見が得られたので報告する。

日受理）

−79−

●は、由良川本川の毎月のデータがある採水地点、●は、支川の採水地点、○は、由良川本川の奇数月のデータがある採水地点、 はダムを示す。
図中番号は、以下のとおり① ：黒瀬橋、 ② ：土師橋、 ③ ：天津橋、①：大野ダム、 ②：和知ダム、 ③：由良川ダム

15

過去の人間活動で沿岸域へ与え続けた過大な負荷は，沿岸海域の環境容量を超えるものとなっている．外洋の影響を受けながら，河川から流入す
る陸起源物質と湾内の養殖漁業により人為的な影響を強く受ける開放性内湾については，閉鎖性内湾と異なり研究例が少ない．沿岸海域とその後背地である陸域の自然・人間活動を総合的にとらえ，物質循環・エコトーンのあるべき姿を明らかにし，豊で賑のある開放性内湾域をつくるための具体的提案を行うことは，社会的・経済的に有意義である．

16

研究の目標沿岸生態系サービス（生物多様性，水産資源etc.）の持続的利用を可能とする沿岸海域管理方策の具体化は急務
何を適正化すべきなのか（環境政策的課題）
特に三陸沿岸海域を対象として・流域管理（流域-沿岸海域のリンクの観点）
・沿岸海域の水産利用の管理（環境容量の観点）
・エコトーンの保全・再生・水質・底質環境の管理（透明度・底層DOの基準化・管理に向けて）

湾口幅 6.6km
面積46.8km2
湾内最大水深 54ｍ
湾口最大水深 54ｍ 閉鎖度指標 1.04

本研究（当該グループ）の目標
上記課題への対応を適正化するために必要な有機物
動態に関する環境科学的知見を提示する．
18

17

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沿岸海域の課題はすべて有機物動態と密接に関係している…
森林・土地利用の適正管理㻌㻌

養殖の適正化

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透明度管理
一次生産

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投餌

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外洋起源

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流域起源

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有機物プール（生物体・非生物体）
生物多様性
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生物生産性

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海草・海藻起源㻌

堆積・酸素消費㻌

底層DO管理

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小松先生の研究成果

20

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森-川-海の栄養物質輸送機構（報告書抜粋）

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志津川湾ではマガキ養殖が盛んである．マガキの餌資源を明らかにするため，

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・マガキ
・水柱植物プランクトンの粒状有機物(POM)・マガキ殻の付着藻類のδ13Cおよびδ15Nの季節変動を調べたところ，マガキのδ13C値は水柱植物プランクトンと付着微細藻類の間の値で、付着微細藻類も餌資源としていることが強く示唆
された。

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小松先生の研究成果

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門谷先生の研究成果

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微細藻類の養殖ロープへの付着量と脱着量に有意な相関㻌㻌 ⣲ᚠ⎔䚹⌧Ꮡ㔞㻔㼗㼓㻺㻕䚸䝣䝷䝑䜽䝇㻌㻔㻷㼓㻺㻌 㼐㼍㼥 㻙㻝㻕䚸・夏季の付着量：3.5 μgChl.a/cm2 （実測）・夏季の脱着量：0.051μgChl.a/cm2/日（実験より推定）㻌㻌 Ỉᥭ䛢㻔㻷㼓㻺㻌 㼐㼍㼥 㻙㻝㻕䛿䚸䛭䜜䛮䜜䚸㛗᪉ᙧ䚸㯮▮㻌㻌㻌 ༳䚸⥳▮༳䛷♧䛧䚸⸴ሙ䛾୍ḟ⏕⏘䛻䜘䜛❅⣲㻌㻌 䝣䝷䝑䜽䝇䛾ᩘ್䜢ᙉㄪ䛾䛯䜑㉥ᴃ෇䛷ᅖ䜐䚹㻌
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マガキは脱着した微細藻類や水柱植物プランクトンを肉に変換するだけではなく，排泄による栄養塩再生を介して，再び基礎生産者に栄養塩を供給する．

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養殖場内に存在する年間平均のDINとDIPの現存量
38.5kmol，2.81kmolに対して，養殖マガキの1日あたりの栄養塩再生量は，養殖海域の栄養塩プールの約7〜8%と栄養塩循環過程に大きなインパクトを持つ．

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門谷先生の研究成果

23㻌㻌 ⌧ሙᐇ㦂䛷䚸ᚤ⣽⸴㢮䛾௜╔㔞䛸⬺╔㔞䛾㛫䛻䛿᭷ព䛺┦㛵䛜☜ㄆ䛷䛝䛯䚹ኟᏘ䛾㣴Ṫ䝻䞊䝥䛛䜙䛿㻝᪥ᙜ䛯䜚㻜㻚㻜㻡㻝䃛㼓㻯㼔㼘㻚㼍㻌㼏㼙㻙㻞⬺╔䛧䚸㣴Ṫ⟁㻝ྎ㻔䝻䞊䝥⾲㠃✚㻣㻡㻟㻘㻢㻜㻜㼏㼙㻞㻕䞉㻝᪥ᙜ䛯䜚䛾⬺╔㔞䛿䚸㻜㻚㻜㻟㻤㻌㼓㻯㼔㼘㻚㼍䛸䛺䜛䚹㣴Ṫ⟁㻝ྎ䛻䝬䜺䜻䛜㻞㻠㻡㻘㻜㻜㻜ಶయ㣴Ṫ䛥䜜䛶䛔䜛䛸䛩䜛䛸䚸䝬䜺䜻䛾Ẇ⾲㠃䛛䜙䛿㻝᪥ᙜ䛯䜚㻜㻚㻜㻝㻞㻌㼓㻯㼔㼘㻚㼍䛜⬺╔䛩䜛䚹䝬䜺䜻䛿䚸⬺╔䛧䛯ᚤ⣽⸴㢮䜔Ỉᰕ᳜≀䝥䝷䞁䜽䝖䞁䜢⫗䛻ኚ᥮䛩䜛䛰䛡䛷䛿䛺䛟䚸᤼ἥ䛻䜘䜛ᰤ㣴ሷ෌⏕䜢௓䛧䛶䚸෌䜃ᇶ♏⏕⏘⪅䛻ᰤ㣴ሷ䜢౪⤥䛩䜛䚹⤥㣵䞉↓⤥㣵ᐇ㦂䛷ᚓ䜙䜜䛯ᰤ㣴ሷ෌⏕㏿ᗘ䜢䜒䛸䛻᥎ᐃ䛧䛯ᖺ㛫ᖹᆒ䛧䛯ᾮయ᤼ἥ䛾ᰤ㣴ሷ෌⏕㏿ᗘ䛿䚸㻰㻵㻺䛜㻞㻚㻢㻤㼗㼙㼛㼘㻌㼐㼍㼥 㻙㻝䚸㻰㻵㻼䛜㻜㻚㻝㻥㼗㼙㼛㼘㻌㼐㼍㼥 㻙㻝䚸⣅⢏⁐ฟ䛾ᰤ㣴ሷ෌⏕㏿ᗘ䛿䚸㻰㻵㻺䛜㻜㻚㻟㻢㼗㼙㼛㼘㻌㼐㼍㼥 㻙㻝䚸㻰㻵㻼䛜㻜㻚㻜㻝㻟㼗㼙㼛㼘㻌㼐㼍㼥 㻙㻝䛸䛺䛳䛯䚹㣴Ṫሙෆ䛻Ꮡᅾ䛩䜛ᖺ㛫ᖹᆒ䛾㻰㻵㻺䛸㻰㻵㻼䛾⌧Ꮡ㔞㻟㻤㻚㻡㼗㼙㼛㼘䚸㻞㻚㻤㻝㼗㼙㼛㼘䛻ᑐ䛧䛶䚸㣴Ṫ䝬䜺䜻䛾䠍᪥䛒䛯䜚䛾ᰤ㣴ሷ෌⏕㔞䛿䚸㣴Ṫᾏᇦ䛾ᰤ㣴ሷ䝥䞊䝹䛾⣙㻣
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門谷先生の研究成果

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マガキは，微細藻類に養殖ロープとカキ殻表面という基質を提供し，そこで生長脱落した微細藻類を摂餌し，消化排泄を通じて栄養塩を微細藻類に供給する．つまり、マガキ養殖と微細藻類とは共生関係にあり．環境悪化を起こさない適切なカ
キ養殖は物質循環を速く長くする里海活動である．

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志津川湾の栄養塩循環は窒素律速で，外洋からの栄養塩供給が支配し，河川からの栄養塩は湾奥部の生産を支えていた．
門谷先生の研究成果

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吉村先生の研究成果
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26

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志津川湾における溶存鉄循環の全体像を調べ，河川からの溶存鉄が河口域に限られ，湾内では外洋からの溶存鉄の供給が支配的で，夏季には湾中
央部から湾口側上層で溶存鉄が藻類増殖に不足することを明らかにした．

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溶存有機物と溶存鉄の関係を調べ，陸域からの溶存鉄輸送にはフルボ酸様DOMが，海域での藻類の溶存鉄取り込みには微生物由来タンパク質様DOMが正に相関することを明らかにした．
吉村先生の研究成果

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27

坂巻・西村の研究成果

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28

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志津川湾における粒状有機物動態を調べ，湾内における内部生産が最も大きく，河川を通じた陸域からの粒状有機物の貢献が非常に小さいことを明らかにした．

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坂巻・西村の研究成果

29

坂巻・西村の研究成果

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カキ養殖筏を削減し，速い成長での若齢出荷が，海洋環境にもよいという科学的根拠を提出した．

坂巻・西村の研究成果

ウェブサイトより㻌

日本初！ ASC国際認証を取得
した南三陸町戸倉のカキ養殖
2016.06.233132

森は海の友達
アオコの発生する
霞ヶ浦（茨城県）
33

1996.8.3

34

アオコの発生する八郎湖（秋田県） 2016.9
中国 太湖
面積：2,250 km2
周囲長：400 km
最大水深：4.8 m
平均水深： 2 m
水面標高：3.3 m

35

36

36

アオコの発生する太湖（中国）

2005.9.10

38/79

37

354

38

X. Xu et al. / Ecological Indicators 58 (2015) 346–355

Fig. 8. Simplified schematic view of organics behaviors in shallow eutrophic lakes with algal blooms. The conceptual figure illustrates two key points: one is the organics
asymmetry between water column and surface sediments based on the results of this study, i.e. although algae is dominant in the water column due to algal blooms, its
position is replaced by terrestrial plants in the surface sediments. The other is the influence of pelagic and benthic food web on organic matter migration from water column
to surface sediments, which is discussed in this article including bacteria (black points), snails, bivalves, shrimps and fishes and others ( zooplankton (de Kluijver et al.,2012) and benthic macroinvertebrates excluding snails and bivalves (Yu et al., 2013)). It should be noticed that the food web described here is simplified without trophic
interactions. Arrows indicate the maximum abundance of organics variations.

39

出典：Xiaoguang Xuaほか,Asymmetric response of sedimentary pool to surface water in organics from a shallow
terrestrial plants takes
long role
as months
to yearsconsumption
compared to thatof contaminants,
and nutrition of pelagic
and benthic
organisms 40
hypereutrophic
lake:as Theof animal
and microbial
utilization，Ecological
Indicators,
2015
of cyanobacteria due to their different nutritional compositions(0.072–0.271 day−1 , Li et al., 2011). In addition, the degradation
processes are favored and presumably accelerated in shallow water
bodies because wind-induced disturbance of sediments is intensive and frequent. Particularly, Lake Taihu is characterized by thelong wind fetch and high dynamic ratio [sqrt (surface area)/mean
depth = 25, ratios above 0.8 indicate high susceptibility] (Cai et al.,2012). Therefore, bacteria may preferentially utilize a labile pool oforganic matter derived from cyanobacteria for their growth, withconsequences for only a minor part ultimately being preserved in
the sediments of lakes.

4.4. Summary and implications of organics behaviors in shallow
eutrophic lakes(Gao et al., 2014; Meyers and Ishiwatari, 1993; Verschuren et al.,2002). In turn, the habitat environments may considerably influence organics migration, transformation and preservation in lakes.
Particularly, in hypereutrophic Lake Taihu, the eyes of the world are
attracted to the fate of thick harmful cyanobacterial blooms after
their collapse. The results indicated that cyanobacteria, compared
to terrestrial plants, were more easily subjected to modification or
elimination through a rapid biogeochemistry cycle, which is related
to several current environmental issues. The intensive biodegradation of cyanobacteria accompanied by the release of nutrientsis probably a major contributor to the eutrophic state (Schultzand Urban, 2008). Much worse, these bloom-forming cyanobacteria species can release toxic microcystins, which bioaccumulate
along food chain to the detriment of regional fisheries and longterm health of an ecosystem supporting a coastal population of伊豆沼から採取したハスをフリーズドライして好気・嫌気分解実験

浅い富栄養湖沼である中国の太湖における有機物の挙動（炭素循環）について，堆積有機物の起源を安定同位体比と脂肪酸バイオマーカーを使用して解析した．
その結果，水中と堆積物中で非対称現象を示した．優勢な有機物は，水中ではシアノバクテリア，堆積物中では陸上植物にシフトした．
・底生動物と動物プランクトンの両方ともシアノバクテ
リアが主な餌源である・底質のバクテリアが陸上植物ではなく不安定なシアノバクテリアを炭素源として優先的に利用している
出典：Xiaoguang Xuaほか，Ecological Indicators

41

出典：野村宗弘ら，ハスの長期分解実験による粒状有機物の残存割合の評価及び底質への堆積傾向，土木学会論文集G（環42境），73, 7, III_241-III_246, 2017

藍藻類の優占化で生態系がどうなる？

緑藻セネデスムス
出典：西村，浅い湖沼に堆積する有機物の起源，低平地研究，24, 7-10, 2015

43

出典：WEI LI, Doctoral Thesis of Tohoku University, 2014.9

藍藻ミクロキスティス
44

W. Li et al. / Science of the Total Environment 658 (2019) 1175–1185

1183

出典：Wei Li et al., Combined effects of elevatedcarbon dioxide and temperature on phytoplanktonzooplankton link: A multi-influence of climatechange on freshwater planktonic communities,
Science of the Total Environment, 658, 1175–1185,
2019

ω3 PUFAの少ない藍藻を餌とした場合，動物の成長速度が低下する．

図

ミジンコ体内のω3PUFAと藻類体内のω3PUFAの関係

出典：WEI LI, Doctoral Thesis of Tohoku University

45

Fig. 6. Relationship between (a) the molar phosphorus to carbon ratio and daphnid growth rate; (b) the molar ω3 PUFAs to carbon ratio and daphnid growth rate.

5.0 × 10−3 mg·mg−1C which was higher than the P limitation for Daphnia growth occurred at P/C ratios below 3.3 × 10−3 mg·mg−1C (Urabeand Watanabe, 1992; Sterner, 1993). However, ω3 PUFAs was explicitly
linked to algal biosynthetic machinery rather than element allocation as
P. Sufﬁcient P in the medium can maintain high P/C ratio of algae but notω3 PUFAs/C ratio. Grazers can be limited by ω3 PUFAs even when consuming high P/C food. Even though the P/C ratio (5.0–10.0
× 10−3 mg·mg−1C) of the cyanobacteria seems sufﬁcient to the growthof Daphnia, low ω3 PUFAs/C (0.011–0.043 mg·mg−1C) inhibit its
growth. Moreover, P/C ratio was a less informatical variance (ΔAICc= 9.343 for P/C ratio versus 69.754 for ω3 PUFAs/C ratio) for explaining
daphnid growth in the GLM. That is, the contribution of ω3 PUFAs/C
ratio to the growth of Daphnia was greater than P/C ratio. Therefore, although both P and ω3 PUFAs are important nutrients for zooplankton
growth, the indirect effects of elevated temperature and CO2 on thegrowth of daphnids are mainly mediated by ω3 PUFAs/C ratio of
phytoplankton.

緑藻セネデスムスを食べて育った
ミジンコ（Daphinia magna）

藍藻ミクロキスティスを食べて育ったミジンコ

46

Temperature and CO2 signiﬁcantly altered the quality of algal foodfed on Daphnia. The effect of temperature on nutrient content of alga,considered from a cell quota view point, has been shown in the previous
studies. An increase in the growth rate of algae generally accompaniedwith a decrease in their nutrient contents (Urabe et al., 2002;
Dickman et al., 2008). The minimal cell quota of algae for P decreased
with increasing growth temperature (Fig. 2). This decrease is consistent
with a requirement for less P at higher temperatures (Rhee and Gotham,1981). Temperature can also modify fatty acid saturation and alter
PUFAs content of phytoplankton (Fig. 3). The thermo-adaptation mechanism via PUFAs alteration maintained the ﬂuidity of cellar membrane
and the metabolic process at high temperature (Adlerstein et al.,1997). Rising temperature resulted in the reduction in the relative content of the more unsaturated fatty acids of microalgae, particularly thetrienoic fatty acids (Sushchik et al., 2003; Jiang and Gao, 2004). However, there was not a simple correlation of decreased unsaturation
with higher temperature, because increasing temperature also caused

目的：底質の脂肪酸組成が出現動物に与える影響の解明
調査地点
宮城県川崎町

調査項目
脂肪酸組成
底質
クロロフィルa

宮城県七ヶ浜名取市

底生動物 出現動物科数
宮城県亘理町表1 調査地点の状況

47

水田

A,B,C

D

E,F

G,H

I,J

採集地点

名取市

七ヶ浜

亘理町

川崎町

川崎町

農法

休耕田

慣行型

休耕田

無農薬

無農薬

調査時期

2009年9月

2011年7月

2011年8月

2010年7月

出典：長田祐輝ら，水田生態系における底質の必須脂肪酸組成と出現底生動物科数の関係，水環境学会誌，
43,1,17-23, 2020

48

図

底生動物の出現科数と底質の必須脂肪酸の関係

考察：シリカ・珪藻が育む生物多様性

・底質のHUFA含有率と出現した底生動物の科数に有意な正の相関(p<0.01)が見られた。
・HUFAの中でも特に20:5ω3(EPA)に有意な正の相関(p<0.01)が見られた。

20：5ω3

HUFA及びEPA含有率と出現底生動物の科数における正の相関・コオロギAcheta domestica の成育に欠かせない物質1）・餌のEPA含有率が高いほど動物プランクトンの成長率が高い2）・動物体内で高い蓄積割合を示す脂肪酸が生存に重要であり3）、淡水ベント
スではEPAが高い割合で含まれている4）

EPAは底生動物にとって生存や成長に重要な物質

環境中でEPAを含んでいる物質とは？

EPA
珪藻

HUFA

出典：長田祐輝ら，水環境学会誌，長田祐輝 東北大学博士学位論文2022.3

49

参考文献：長田祐輝，東北大学博士論文，1)Destephano and Brandy (1977)，2）Brett and Muller-Navara（1997），3）Sargent et al.(1999)，4)Makhutova et al.(2011)

・底層DOを低下させる有機物とは？
・生物多様性を劣化させる有機物とは？
31
・それらをどのように管理するか？

図 Nitzscha paleaを対象にケイ素(Si)濃度を変化させた培養実験における脂肪酸の変化させ，その結果として溶存酸素

富栄養化

N，Pの流入

N，P濃度の増加量の管理につながるのか（つな植物プランクトンの大量増殖（赤潮の発生等）

がらないのか）を明らかにしな
魚介類の種の変化

透明度の低下漁場の変化
魚介類の斃死有機物の流入有機物濃度の増加

DOの低下（貧酸素水塊，青潮の発生など）

COD濃度の増加

51

悪臭の発生
景観の悪化
レジャー障害有機汚濁

培養12日目のN.palea 個体群密度当たりにおいて・脂肪酸量はSi濃度と相関関係は確認されず
・20:5ω3(EPA)含有量についてはSi濃度が高いほど多くなる傾向
出典：長田祐輝，東北大学博士論文2022.3

50

ければならない。
一方，同時期に環境基準化が検討された沿岸透明度は，海域において海草・海藻の生育に必
要な光量の確保を目指すものであり，きれいさを確保するための指標そのものである。しかし，沿岸透明度と海の豊かさとの関

底質の悪化

図３ 富栄養化と有機汚濁による利水障害発生に至る係については未解明の課題も多
出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009）
プロセスの概念 出典：日本の水環境行政（ぎょうせい，2009） く，地域環境目標と定められた。
図３ 富栄養化と有機汚濁による利水障害発生に至るプロセスの概念

沿岸に高い透明度を求めるために，必要以上に植物プランクトンを減少させることにつながっ

一時の瀕死の状態から脱しつつある内湾・内海ては本末転倒である。一方で，海域の生産者としにおいて，きれいさのみならず豊かさが求められて海草・海藻は，植物プランクトンと栄養塩を巡る時代となり，環境基準においても2016年に底層る競争関係にある。そして，海草・海藻の葉上に

溶存酸素量が追加され，直接的に魚介類等が生息生育する付着珪藻は，沿岸生態系においてきわめできる溶存酸素（DO）の確保を行ない，また，間て重要な一次生産者である。流入する栄養塩が赤

接的に底層の貧酸素化による青潮の発生リスクを潮を発生させるのか，珪藻から出発する海の生態低減することとなった。貧酸素・無酸素の水塊で系を支える生食連鎖につながるのか，さらに，一52

漆沢ダム（宮城県鳴瀬川上流）

アオコの発生する漆沢ダム湖 2004.7.28

53
出典 http://www.pref.miyagi.jp/sabomizusi/mizusi/urusizawa.htm

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河川・湖沼・海域の水質を保全するために森林等の非特定汚染源の負荷対策は重要

第6期計画において重点的に取り組む対策࠸ࡃࠋࡇ࠺ࡋࡓ⥲ྜⓗ࡞Ỉ㉁ಖ඲ᑐ⟇ࢆ᥎㐍ࡍࡿ࡜࡜ࡶ࡟㸪㛗ᮇࣅࢪࣙࣥࠕᮃࡲ
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第6期計画の策定にあたり現地調査を実施し，森林の適正管理によって一定の低減効果を得られることがわかった．第6期計画では森林整備を着実に推進していく．
また，長期的な木材価格の低迷によって，森林所有者の森林整備への意欲が減退しており，業生産活動を通じた森林整備は危機的状況にある．今後の課題として，林業の低コスト化，高付加価値林産物の生産，木材需要の拡大等といった，林業経営の収益性を高めていくことが挙げられ，これらの方策を支援することで森林整備の推進につなげる．

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釜房ダム貯水池
・昭和62年に指定湖沼の指定を受け、第1期「釜房ダム貯水池に係る湖沼水質保全計画」を策定
・第6期が令和3年度で満了
・令和4年度に第7期策定

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COD
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2.35

86.67
0.06

13.33

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1.73
4.49

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T-P
㈇Ⲵ䛾๭ྜ

T-N
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6.88
65.58

54.37

2.82

2.17
4.62

35年計画

0.70

4.74
8.39

1.26

出典：釜房ダム貯水池湖沼水質保全計画(第6期)

16.88
7.26 2.68 5.47

5.52

᤼ฟ㈇Ⲵ㔞ࡢ๭ྜ㸦ᖹᡂ23ᖺᗘ㸧

5

10.65

55

出典：釜房ダム貯水池湖沼水質保全計画(第6期)56

第6期計画において重点的に取り組む対策

非特定汚染源からの負荷：定量・制御(2) 魚類養殖に係る汚濁負荷対策
魚類養殖に係る汚濁負荷対策については，関係機関が連携して事業者に必要な助言，指導を行っていく．
具体的には，既存の養殖場に対しては，施設管理方法の改善や水質浄化施設の設置等の汚濁負荷対策の可能性について，事業者や関係機関と連携して検討を進めていくこととする．また，新規の養殖場の設置に際しては，河川からの取水に関する許可権者(宮城県)と十分な意見調整を行っていく．

出典：釜房ダム貯水池湖沼水質保全計画(第6期)

出典：日本大学工学部校友会ウェブサイト
https://www.nichidai-ce-koyukai.com/koyukai-letter/cat_headquarters_report/200531_lohas-sake.html• 森林：適正管理→脱炭素• 市街地等：不浸透域の浸透域化→グリーンインフラ• 農地：化学肥料・化学農薬の抑制→みどりの食料システム戦略
非特定汚染源対策と気候変動・災害・食料供給など対策のカップリング
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出典：ファン秋田ウェブサイト https://fan-akita.sakigake.jp/#support60