水 文 ・ 水 資 源 学 会 誌
J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour.
Vol. 20, No.4, Jul. 2007
pp. 312 - 328
原著論文

植物プランクトンの出現状況の変遷からみたダム貯水池における水質段階の推移に関する研究牧野 育代 1)馨 2)

寶立川 康人 1)

1)京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻（〒615-8540 京都市西京区京都大学桂）2)京都大学防災研究所（〒611-0011

京都府宇治市五ヶ庄）

近年，水質汚濁化現象が目立つ奥多摩湖（小河内貯水池）を対象に，1974年−2003年の30年間にわたるプランク
トン出現状況のデータとダム貯水池における運転操作の資料とを用いて，貯水池の水質汚濁化現象の移行を検討した．その結果，優占種プランクトンの発生状況からみたダム地点の水質段階の推移は3パターン・3時期に分けられ，
現時点では特定種の藍藻の増加に伴う水質汚濁化の進行段階にあることが明らかとなった．ダム地点に出現する藍藻の種が変化するようになった1992年は，同時に 選択取水 が行われるようになった年である．その年を境に藍藻類のAnabaenaとMicrocystisが出現して他の藍藻類は出現されなくなった．さらに，1999年以降では，AnabaenaとMicrocystisが優占種化するようになった．選択取水の施行は貯水池の流動機構に変化をもたらしたことから，
AnabaenaとMicrocystisの出現に伴う水質汚濁化の進行の原因には，ダム貯水池の運転管理の変化が関与していると考えられた．
キーワード： 小河内ダム貯水池，植物プランクトン，水質汚濁化，選択取水Ⅰ．はじめに

水場でのろ過障害（東京都水道局，1974−2006の別称，奥多摩湖として都民をはじめとする人々に

2004年度版），水色の変色を伴う「水の華」，アオコ

親しまれている小河内貯水池は，東京都が所有する及び淡水赤潮等の発生による景観上の問題等がある．

国内最大級の水道専用水源林（東京都水道水源林）

しかも，こういった水質問題を引き起こすプランクの上流域に位置する唯一のダム貯水池である．ダム

トンの集積体の発生期間が長期化する傾向にあるこが完成して50年が経過した．建設構想時より貯水池とがわかり（Ⅶ参照），水質汚濁化の進行が伺える．

水質の汚濁化の懸念があった小河内ダム貯水池の水

小河内貯水池のプランクトンに関する報告として質管理の一環として各種の水質保全策がとられるもは，動物プランクトンを主に対象とした，1960年代（Ⅱ.1参照），近年，顕著な水質汚濁化現象が確認さに乙幡（1967）が，1980年代にはUrabe and Maruyama

れている．水道水源としてのダム貯水池に関連して（1986）とUrabe and Murano（1986）があるが，いず生じる水質問題は，プランクトンの多量発生に成因

れも数年間という短期間における調査結果にとどする生物障害，臭気障害と言った，水質汚濁化現象まっている．このように，小河内ダム貯水池においが支配的であると考えられる．そこで，本研究ではてはプランクトン出現状況に関して長期にわたる報

植物プランクトンの出現特性に起因する水質汚濁の

告がほとんどされておらず，出現プランクトンと水問題を取り扱う．

質問題との相互関係について検討するには，これらプランクトンが原因で生じている小河内ダム貯水の基本的データの構築が不可欠となっている．

池の問題を個別に挙げると，有害な藻類の増加に伴貯水池集水域に視野をひろげると，観光人口・施う飲料水問題（WHO，2004），異常発生したプラン

設の増加・増設に伴う土地利用の変化と生活排水のクトンによるカビ臭物質（ジオスミン）の発生，浄河川放流（東京都環境局，2004a），下水処理場から

312

原著論文

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）の温排水（公共下水処理場における河川流入水と河構成が主として，珪藻，虫藻からなる．夏には藍藻

川放流水との水温データ分析の結果，丹波山浄化セを主体とした「水の華」が形成される．

ンターおよび小菅浄化センター調べ，未発表）等，

この吉村の説に従うと，現在の小河内貯水池の水

人為的起源による水質汚濁が進行する原因が存在す
るし，地質起源と考えられる硝酸イオン（NO3 - ）質段階は，富栄養湖のレベルに移行しつつあるよう濃度も高く（牧野ら，2005），自然発生源として水質汚濁にかかわる要因も存在する．

に思われる．
このような背景から本稿では，小河内貯水地の水
質汚濁化の現象を改善するための一助として，プラ

上記に挙げたような集水域を取り巻く人為的・自ンクトンの出現に関わる基本データの構築を第一の然的な環境形成からは，貯水池におけるプランクト

目的とするとともに，水質汚濁化現象がたびたび報ンの多量発生や水質特性に対する貯水池流入河川水

告されるようになった1970年代〜2003年までの植物の密接な関与が推測され，水道専用の水源におかれプランクトンの出現状況の変遷を把握することで，ている状況を深刻で複雑なものにしている．

貯水池における水質段階の推移を明らかにする．

筆者らは，主要な貯水池流入河川とダム前地点

さらに，小河内ダム貯水池の水温や流動状況に変（表層・中層）における総窒素（T-N），総リン（T-化を及ぼしている

選択取水 （1992年）の施行P）などの水質汚濁物質の経年変化及び植物プラン（Ⅲ参照）等が，ダム地点におけるプランクトンのクトン発生状況の指標となるクロロフィル a（Chl-a）出現特性に及ぼす影響について，考察を加えるもの

について整理し報告した（牧野ら，2006）．ただし，とする．

Chl-aは光合成プランクトン全体を測量するため，先に述べたような水源の水質問題を検討するうえで特に重要となるMicrocystis，Anabaena等の増加に伴Ⅱ．貯水池集水域の水質保全に関する状況

う問題が生じている対象地においては，水質汚濁化

本研究の対象域は，東京都と山梨県にまたがる水現象のレベルを判断する基準として妥当な項目とは

道水源林上流の集水域である．その集水域で唯一の言い難くなっている．また，T-N，T-Pのようなプ水源貯水池（小河内ダム貯水池）へと流入する主要

ランクトンの生長に必要な栄養素はプランクトンご

河川は丹波川，小菅川，後山川，峰谷川であるとにその利用形態や必要量が異なり，栄養塩類とプ（図−1）．集水域面積（262.9 km 2）に対して4つのランクトンとの直接的な関係を検討することは対象

河川流域の占める割合は80 ％以上である．河川の地のように複雑なプランクトン構成を有する水域で本流沿いおよび貯水池の周辺は民有地であり，温泉は難しい．

施設，民宿，キャンプ場，釣堀などの観光施設を含

対象地は貯水池内の流速が遅く（近時10年平均流んだ集落が点在している．

速0.09 cm/s），滞留時間は200日を越えるなど，水理

対象地ではこのような都市化に伴う水源水質の悪学的側面において湖沼性の強い水域である．水理学

化を考慮して，山梨県および東京都が連携して各水的に河川性の強い水域では，プランクトンは発生し源保全策を実施している．1981年より始まった下水た場所から流れてゆくため，観測されたプランクト

道設備工事は1987年に，特に水質汚濁負荷量の排出

ンはその場の水質や環境条件を反映しているとは限の多い小菅川流域と丹波川流域とで完成した．そのらない．一方，湖沼性の強い水域では水の動きが鈍

他，工場等の排水規制の強化や鹿による水源被害へ

く，プランクトンは発生した場所の水質を反映しやの対策（東京都水道局，2006）等がなされている．

すい環境におかれる．

しかしながらその一方では，釣堀や温泉などの増よって，対象貯水池においてプランクトンの出現

加・発掘等，観光人口・施設の増加・増設に伴う土特性は，水質の汚濁化や段階推移等と言った貯水池

地利用の変化が生じていて，再び水質への影響が懸の水質判断に役立てられようことが考えられる．

念されている．

これまで吉村（1937）は，植物プランクトンの移

貯水池の水質保全に関しては，特に問題となって行を用いて貧栄養湖と富栄養湖の差異を説明していいる「アオコの回収」などを目的として1999年〜

る．すなわち，貧栄養湖は植物プランクトンの種構

2003年に，藍藻類の発生にあわた毎年7月中旬から成が主として珪藻類からなり，かつ貧弱である．富

10月下旬までソーラーボート（藻類運搬電動船）に

栄養湖では植物プランクトンの量が豊富で，その種よる表層藻類の回収作業（東京都水道局・富士重機，

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図−1 小河内ダム貯水池と水質調査地点
Fig.1 Ogochi Dam Reservoir and the water survey points.

2000）を行った．この水質保全策は，貯水池の中流

満水になることは多くない．貯水池の年間交換率

部にパネル状の水質保全装置を設置してそこに流れ（=年間総流入量 / 貯水池容量）は1〜3（1977年〜

入る藻類をろ過，ろ過した藻類は運搬船により貯2000年の変動）と低い．受熱期には安定した水温躍

水池外に運び，ろ過後の排水は再び貯水池に戻す層が発達する．

といったシステムを有する．

対象地では，ダムより下流における冷水問題の改また，2003年7月末からは河川流入部に藻類の流入善を目的に，1992年より運転方法を大きく変更したを制圧するために，分画フェンスを設置している．

（東京都水道局，1992）．それまでは通年であった中層水の放流をダム下流と貯水池との温度差の小さい

Ⅲ．ダム貯水池の運転方法と水温分布の変化
図−2に貯水池流入部から水褥池におよぶダム貯12月〜3月に基本的に限定し，受熱期（4月〜11月）には暖かい表層水を放流する（選択取水）こととしたのである．

水池の全体図を示す．貯水池は最大水深142.5 m

図−3に，1973年〜2000年の貯留水各層及び放流（海抜標高 526.5 m），総貯水容量1億8,540万 m3を有水における年平均水温の変遷を示す．ダムの運転方

する．集水流域面積に対して貯水池容量は大きく，法を変更した1992年を境として，中層水の水温は極

図−2 水褥池（放流水の貯留池）を含めた小河内ダム貯水池の全体模型図
Fig.2 Schematic diagram of Ogochi Dam Reservoir system including sampling points (SP1〜SP12) .

314

原著論文

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）に，出現数100（N/ml）以下ではプランクトン間における出現数の差が小さく，出現数を用いて相対的な優占種を判断するのは難しい．また，小河内貯水池では，出現数が100（N/ml）を超えたプランクト
ンを従来より優占種プランクトンと位置づけている（東京都水道局，1974-2003の1992年度版）このようなことから本稿では，出現数が100（N/ml）を超えたものを優占種とする．具体的な方法は次の通りである．
図−3

小河内貯水池の表層水（SP12），中層水（SP13），
底層水（SP14）および放流水（水褥池）（SP15）
における水温の変遷
Fig.3 Transition of annual mean water temperature in surface
water (SP12), intermediate water (SP13), bottom water(SP14), final effluent (SP15).

（1）貯水池への流入河川からの栄養塩類負荷量における長期変遷を明らかにする．その結果から，流入河川の栄養状態が貯水池の水質汚濁化に及ぼす影響を検討する．次に，貯水池流入部から
ダム地点表層に及ぶ水質濁化要素の水平分布を明らかにし，植物プランクトンの発生に関わる端に低下している．中層水の水温は1991年までは放流水とほぼ同じ挙動を取っていたが，それ以降は同

環境勾配の現況について検討する．
（2）「水の華」の構成種及び出現状況については，

じく低下した底層水とほぼ同じ挙動を示している．

丹波川（SP5），小菅川（SP6），峰谷川（SP7）つまり，1992年以降は中層水の冷水塊が表層放流にの流入部3地点と「湖心からダム前地点にかけ

よってそのまま残るため，中層から下方水深の貯留て」（SP8〜SP12）の4調査地点について明らか

水は低温化する．表層水は1992年以降に一旦，水温にする．その結果と選択取水の施行に伴う流動低下が見られたが，1997年には1992年より前とほぼ機構の変化の情報等を用いて，「水の華」がダ同じ水温に戻った．放流水の水温は表層水を放流すム地点へと到達するようになった状況についてることで，1992年から急激に上昇している．

考察する．また，現在問題となっている「水のこのように，表層水の放流は，各層の水温に影響

華」が長期化する傾向について検討を行う．

を及ぼしていることがわかる．また，受熱期におい（3）優占種プランクトンは，ダム前地点（図−2のて植物プランクトンの多い表層水を放流することが，SP12）における1978年〜2003年の季節変動をグろ過障害や臭気問題など，生物障害による影響をダラフ化し，その生長に関して検討を加える．まム下流の浄水場へ及ぼす原因となることが伺える．

た，特に着目する藍藻類に関して1974年〜2003
年に出現する藍藻の種と測定数をまとめ，問題

Ⅳ．方法
本稿ではプランクトンの経年変動および季節変となる藍藻類の出現特性を明らかにする．これ
らの結果を用いて，ダム地点におけるプランク
トンから見た水質段階の推移を明らかにする．

動を取り扱う．プランクトン測定値の単位は個体

なお，水質汚濁化を顕著に示す現象として，アオ

数/mlあるいは群体数/ml（以下，N/ml）である．検コや淡水赤潮などがある．小河内貯水池ではこれら討するプランクトン種は植物性プランクトンで，動プランクトンの集合状態をまとめて「水の華」とし物プランクトンについてはデータ取得の基準や方法て取り扱っている（小河内貯水池管理年報，2003現が統一されていないことを考慮して検討しない．

在）．また，「水の華」については，プランクトンの約30年間の長期にわたる水生生物調査は，優占種

発生規模等の定量的な記録はほとんど記載されず，法を用いるのに妥当な年数を得ていると考えられプランクトン種といった定性的な情報と出現場所やる．そこで，優占種法と全体の生産量とを用いてプ

発生日数等の出現状況の情報が述べられているにとランクトンの変遷を捉えることとする．なお，小河

どまっている．本稿では，その記述をもとに，プラ内貯水池に出現するプランクトン種は多いものの，

ンクトン種とその発生場所とを整理し，「水の華」

出現数が100（N/ml）を超えるものは少ない．それの発生状況の変遷を表に取りまとめた（表−1）．

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表−1 貯水池流入部（SP5〜SP7）と湖心からダム前地点（SP8〜SP12）に及ぶ「水の華」発生状況のリスト
Table 1 List of water bloom for developmental period from reservoir inflow parts (SP5〜SP7) and the dam point to lake center(SP8〜SP12 in 1978-2003.

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1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

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Ⅴ．使用データおよび資料解析に用いたデータは，東京都水道局所有の資料（1974-2006）および東京都環境局（2006）の公開資料から得た．なお，本稿で用いたプランクトン調査
地点において，継続して観測されている定点は，
SP12（ダム地点，東京都水道局）とSP10（麦山地点，東京都環境局）の2地点である．他の観測地点
においては，夏季の集中観測や「水の華」の発生期間についてプランクトン調査を行っている．プラン
クトン数は，透明度（表−2）の3倍水深に相当する生産層（光が届く植物プランクトンの生息が可能な範囲で）において算出する．すなわち，各深さに均一分布すると仮定し，生産層におけるプランクトン
数を生産層の深さ（m）で割って求める．本稿では基本的に，この生産層におけるプランクトン数を用いて解析するとともに，これをトン数密度生産層のプランク図−4 生産層の算出とプランクトンの計測
Fig.4 Example for plankton's measurement in production layer.

と称する．生産層におけるプランクト

ン数密度の詳しい算出方法については，小河内貯水

うち藍藻類については，1974年〜2003年のデータ

池管理年報（東京都水道局，1974-2006）の平成4年を用いた．その他の藻類については1978年〜2003（1992年）度版に記載されている．その計算方法の年のデータを用いた．優占種プランクトン（ダム

説明と計算例は，以下の通りである（図−4，H4小前地点）については，1978年〜2003年までの生産

河内貯水池管理年報，P51，一部加筆．
）．

層におけるプランクトン数密度を用いている．「水「観測日の透明度に対して3倍の水深（四捨五入しの華」の発生状況（貯水池流入部）については数て算出）を水生生物（プランクトン）の生産層と値データとしての記載がないことから，これに関する．生産層で観測されたプランクトン量（N/ml）

する発生期間，構成プランクトンの種類等の記述をその密度に平均化した値をプランクトン測定値とを資料中から抜粋して表の形式にとりまとめた

するが，毎週測定の藍藻類と珪藻類については，そ（表−1）．なお，小河内貯水池の生産層については，

れからさらに月平均したものを生産層におけるプラ

昭和40年代に水中照度計を用いて測定した透過光

ンクトン測定値とする．なお，透明度の3倍水深が量の結果から，透明度の3倍水深を生産層と規定し10 mを越えた場合，それ以上の水深で観測された生て，現在まで用いている（東京都水道局，1974-

物数は10 mと同じとして計算する．」次に計算例を2003の1992年度版）．

示す．
生産層におけるプランクトン数密度のデータの
表−2

318

解析対象期間（1977年〜2004年）のダム地点における透明度の年平均，最大値，最小値の変遷
Table 2 Transition of annual average, maxima, and minimum value in transparency of dam point.

average
max
min

1977
4.6
7.0
1.4

1978
4.5
7.2
1.5

1979
4.2
6.7
1.6

1980
5.5
10.0
2.8

1981
4.7
8.1
1.1

1982
4.2
8.1
0.3

1983
2.7
8.5
0.4

1984
4.6
8.8
0.9

1985
5.6
9.8
2.0

1986
5.3
8.9
1.7

1987
5.9
8.7
2.9

1988
5.5
9.2
2.8

1989
4.8
9.1
2.0

1990
5.6
11.2
1.2

average
max
min

1991
5.1
14.2
0.5

1992
5.4
9.7
1.3

1993
7.0
9.2
4.9

1994
5.9
9.9
1.4

1995
6.3
8.8
3.5

1996
5.4
9.9
3.2

1997
6.9
11.0
3.6

1998
5.2
8.1
2.2

1999
5.5
7.6
3.5

2000
6.5
10.0
4.0

2001
5.5
9.9
0.6

2002
5.7
9.1
2.5

2003
4.8
8.2
1.7

2004
6.2
9.4
3.2

原著論文

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）

Ⅵ．流入河川からダム地点にかけての栄
養状況の変化1．貯水池への流入負荷量の変遷
貯水池の水質汚濁化の原因としては，流入負荷量の増加に伴う貯水池の富栄養化が挙げられる．以下に対象地におけるT-N，T-Pおよび有機物の流入状
況について調べた．
図−5から図−7に，1977年〜2004年の主要流入河川における，富栄養化の指標であるT-N ，T-Pお
よび有機物（KMnO 4消費量に基づく有機物）の流

図−7 流入河川からの有機物の流入負荷量の変遷
Fig.7 Change of inflow load of Organic from feeder river.

量あたりの負荷量の変遷を示す．なお，3つの図で共通する各流入河川における1998年のピークは，そは，丹波川で特に高く，大きく振幅しながら増加との年の高い降水量（1998年ダム地点年間降水量：減少を繰り返している．全体をみると4河川ともに

2455 mm，ダム完成以降平均：1604 mm）に伴った

横ばい傾向にある．

一時的な増加の現象を表すものである．

このように，全体的にみて流入負荷量の変化は乏T-N（図−5）は，流入量の多い丹波川（SP1）としい．よって，流入負荷量の増加による貯水池の直小菅川（SP3）とで高く，大きく振幅しながら増加

接的な富栄養化は考えられず，貯水池の水質汚濁化と減少を繰り返している．全体をみるとわずかながが進行する栄養上の原因は，ダムより上流の水域でら4河川ともに増加傾向にある．T-P（図−6）は，はみつからなかった．

T-Nほど大きくはない振幅を繰り返していて，一時的な増加を除くと減少傾向にある．有機物（図−7）2．流入河川からダム地点表層にかけての栄養塩類等の水平分布の変遷
図−8に，平成16年6月〜9月に集中観測された流入河川からダム地点に及ぶ各調査地点の栄養塩類，
クロロフィルa量（以下，Chl-a）等の水平分布を示す．なお，表中のいずれのデータも表層あるいは生産層において調査した結果である（SP1〜SP9および
SP11，SP12：東京都水道局，1974−2006，および東
京都水道局，2006）（SP10：東京都環境局，2006）．
栄養状況の指標となる，a）PO4，b）T-N, c）T-P お

図−5 流入河川からの総窒素の流入負荷量の変遷
Fig.5 Change of inflow load of T-N from feeder river.

よびd）Chl-aは，流入河川あるいは流入部からダム地点に向かって，いずれも減少傾向が認められる．
占部ら（1997）は，1993年〜1994年にかけて小河内
貯水池の栄養状況などを調査して報告している．それによると，貯水池のリン酸態リンとChl-aはダム地点に下って減少する環境勾配が形成されていることを明らかにしており，2004年の現在においてもその形成に変化は見られない．
プランクトンに吸収されやすい化学的形態を有す
るリン酸イオンは流入河川で高いが，流入部で急に減少している．一方，Chl-aは流入河川で低いが流入部で急に増加している．このことは，流入河川に

図−6 流入河川からの総リンの流入負荷量の変遷
Fig.6 Change of inflow load of T-P from feeder river.

含まれるリン酸イオンが流入部において，Chl-aを生産する光合成プランクトンに栄養素として吸収さ

原著論文

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J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour.Vol. 20, No.4, 2007

図−8 流入河川からダム地点までの水質における変化
Fig.8 Change of water quality from feeder river to dam point.

れたために生じた現象と推察される．プランクトンの光合成に伴い上昇するP H が，流入河川と比べてに接するダム地点のプランクトンにおける出現特性と水質との関係を明らかにすることが重要である．

流入部で高くなっていることからも，プランクトン

以下には，貯水池流入からダム地点に及ぶアオコ，が活性化していることが伺える．すなわち，貯水池

赤潮を含む「水の華」の発生状況の長期変遷を明ら流入部において植物プランクトンが発生し易い高栄

かにして，ダム地点へと到達する「水の華」の状況

養的な環境が形成されていると言えよう．

を把握する．次に，ダム地点の「水の華」の発生状

また，リン酸イオンは流入部でほぼ消費されたま況とダム地点の優占種プランクトンの出現状況とをま，ダム地点に向かって大きな変化がないことを考交互に考察し，プランクトンからみたダム地点におえると，流入部以降のChl-aの減少は，流入部で発ける水質段階の推移について検討する．なお，検討

生した植物プランクトンがダム地点に向かって拡散にはダム貯水池の運転上の変化の情報を加え，そのしてゆく様を表しているものと考えられる．

影響についても考察する．

これまでで，小河内貯水池の各調査地点の表層（生産層）の栄養素における水平分布は，流入部からダムに下るに従い減少する傾向にあることが明らかとなった．つまり，貯水池流入部の栄養状況は相対的にみて高栄養であり，ダム地点表層（生産層）では，貧栄養状態にあると言える．しかしながら，近Ⅶ．貯水池流入部からダム地点にかけての「水の華」の発生状況の変遷と流動機構の変化が及ぼす影響
表−1に，プランクトン観測調査地点（図−1）

年，ダム地点へと富栄養湖指標とも言われるアオコの貯水池流入部（SP5，SP6，SP7）および湖心〜ダ等が顕著に出現するようになった．このため，飲料ム地点（SP8〜SP12）における，「水の華」の発生状

水を考える上では，貯水池からの最終的な取水位置

況と発生期間を示す．「水の華」の表をまとめるに

320

原著論文

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）

あたっては，用いた資料に定量的な記述がほとんど

2005）では，貯水池流入水（小菅川流入水）は分画なかったため，発生日とその期間，および出現プラ

フェンスの下をくぐり，その場に生じた水温成層にンクトンの種類について，整理した．よって，この沿ってそのままダム地点まで到達することを報告し「水の華」の表からは，地点間のプランクトン発生ている．一般的に平常時の河川流入水は貯水池の水規模の差異，栄養塩類をとりまく競争等，定量にか

温躍層に沿って流入する．「水の華」形成の時期はかわる議論には用いることができない．また，記載

夏から秋であり，同期間の貯水池流入口の水温は貯されている情報からは，湖心およびダム地点の「水水池の水温に近づくほどに上昇している．たとえば，の華」の観測位置の判断が難しい場合が多く，その2004年9月東京都水道局が調査した際の小菅川の貯ため，湖心〜ダム地点として同じ項にまとめた．

水池流入部（SP2）表層における水温は22 ℃程度，いずれの観測地点においても1978年〜1983年まで

同月の貯水池湖心表層の水温は25 ℃前後であった．

のほとんどが，渦鞭毛藻類のPeridiniumによる「水このとき，一次水温躍層下水深約8 mの水温は22 ℃の華」が発生している．1987年〜1989年の3年間は程度であり，小菅川貯水池流入水はこの水深に流入「水の華」はほとんど発生していない．全域で発生してダム地点へと到達したことが考えられる．

したMicrocystisによるアオコは，1984年に貯水池完図−9に選択取水の施行を前後する年（1989年と成後初めて観測された後しばらく出現していなかっ2006年）のダム地点における鉛直方向の水温分布をたが，1990年以降，小菅川流入部（以下，小菅）と示す．なお，図の水温分布は選択取水による表層水

峰谷川流入部（以下，峰谷）での発生をかわきりにの放流期間の4月〜11月とした．1989年と比べて再び観測されるようになり，1992年にはダム前に到

2006年の表水層の水温は高く，水の華が顕著に発生達している．さらに，1992年以降，まず，丹波川流する6月〜9月の水温は22 ℃〜28 ℃である．一方，入部（以下，丹波）と小菅に，翌年1993年には全域

2004年の小菅流入部の水温は6月〜8月に22 ℃〜

でAnabaenaが出現し，アオコの構成種にAnabaena

27 ℃，9月は25 ℃である．この水温条件は，2004のが加わった．また，同年から時折，種不明の鞭毛藻

流動調査時のものとほぼ同じであることから，類が出現している．

2006年も流入河川からの流入水は，一次水温躍層

1992年7月から選択取水を導入し，表層水を放流（水深10 m付近）に沿って流入し，ダム地点へと到するようになった．図−2に示すように，表層水は達したことと推測される．また，2006年には著し

第2取水口（表層のIntake gate）へと運ばれる．このい成層が4月〜11月にかけて表層近傍で形成されてとき貯水池流入部の水はダム方向へと引っ張られるいる．このような著しい成層の発達はアオコ（藍藻）の増殖に有利となる．さらに，藍藻のMicrocystisと力が加わる．
小河内貯水池の流動調査の結果（東京都水道局，

Anabaenaが比較的高水温で増殖することも「水の華」

図−9 選択取水の施行前後と水温躍層の変化
Fig.9 Change of selective wihtdrawal thermocline.

原著論文

321

J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour.Vol. 20, No.4, 2007

（アオコ）の発生に有利に働いたことが考えられる．

右側には出現月を示すバーとその上に出現個体数あこれらのことから，選択取水による流動機構の変るいは群体数を記入した．プランクトンはその種ご化に伴う著しい成層の形成および還流が原因となとに記号をつけて区別した．

り，浮遊性のMicrocystisやAnabaenaは発生の好条件出現頻度が10回を超える優先種プランクトンはすを得て，湖心・ダム地点へと以前より容易に運ばれべて珪藻類であった．出現頻度の最も高い優占種プるようになったと考えられる．また，上記の流動機

ランクトンは，珪藻類のFragilaria属（以下，Fragilaria ，構が発達するのであれば，同時に生じる水中の抵抗

26年中15回の出現，ろ過障害藻類）である．ほとん

流は湖心から貯水池流入部に種不明鞭毛藻類を運ぶ

どが6月〜10月に出現している．Fragilariaは，下記ことも可能である．このように，中層から表層へのに述べるAsterionella等と同様に増殖の速さにおいて選択取水の変化は，貯水池の湖流と物質の輸送機構

優れ（Vanni and Temte, 1990），春先に「水の華」を起に大きな影響を及ぼしていることが推測される．たこす藻類として認識されている．対象地では夏からだし，栄養塩類の物質輸送については，湖心での選

秋口にかけて優占種化している．次に頻度の高かっ

択取水前のデータがないため検討できなかった．

たCyclotella属（以下，Cyclotella，珪藻類，出現頻度

他方，湖面の藻類の回収作業（1999年7月以降）の15回）は，1978年〜1987年の間では5月〜6月に出現

施行は，2000年に湖心からダム地点にかけて「水の（9年間に7回）していたが，1991年を除く1988年〜

華」が発生しなかったことを除くと，現在のところ，1995年には出現していない．再び出現する1996年以その除去における寄与は大きなものではないと考え

降は，2月〜7月まで出現するようになり季節的消長

られる．

規則が崩れた．出現頻度11回のSynedra acusは底生

次に「水の華」の発生期間の長期化について検討性であるが，浮遊性のSynedra ulna（3回）よりも出する．貯水池流入部における「水の華」の発生長期現している．1982年〜1989年までは5月〜10月にかけ化の傾向は，2000年以降においてPeridiniumが年をて出現していたが，1990年以降（1992年は除く）は越えて出現するようになったことで確認できる．湖2月〜4月に出現するようになり，季節的生長期にず心からダム地点においては，これまで夏に発生してれが生じている．出現頻度10回のAsterionella属（以いたAnabaenaとMicrocystisで構成されたアオコが下，Asterionella，珪藻類）は，ろ過障害植物であり，

1995年ごろから晩秋近く（10月末）になっても出現

富栄養状態の水域に出現する（Humphries and Lyne,

し続けるようになった．また，1回の発生につきそ1988）．長期にわたり優占種化する傾向があり，そのの発生期間は1-2週間であることが多かったが，2ヶときは個体数も1000をこえる大繁殖をすることが多月程度出現するようになっている．さらに，2000年

く，対象地においても，この種によるろ過障害がた以降は発生期間を合計すると毎年100日以上発生しびたび生じている．また，増殖の速さに優れ，栄養ている．

の増加よりも光の増加が原因で春先に優先的に出現

このように，「水の華」の構成種は変化し，またする種である．1985年から出現しているが，季節的

それは長期化して出現する傾向にあることがわかっに一定のパターンは見られず1月〜10月までさまざま

た．1992年以降は，MicrocystisとAnabaenaによるアに優占種化する．対象地では，Cyclotellaと入れ替わ

オコの形成に変わり，「水の華」現象にみる水質汚

るように優占種化している．

濁の段階が進行したことが示された．

緑藻類については，Teraedronが1989年（12年中5回）まで比較的多くの年数で出現していたが，1991

Ⅷ．プランクトンの出現状況の変遷

年以降では出現しなくなった．1992年にはChlorellaの大繁殖が見られ，それは9月から連続して翌年

1．ダム前地点の生産層における優占種プランク
トンの出現状況（1993年）の2月まで続いた．優占種化したChlorella

図−10に，1978年〜2003年（26年間）のダム前

1978年〜1992年までは比較的出現が見られたが，地点における優占種プランクトンを示す．なお，本1993年以降においては，出現頻度（10年間中3回），

稿では出現数が100（N/ml）超えるものを優占種プ

種類（2種類），出現数および出現月のすべてにおい

ランクトンとした（Ⅳ.方法を参照）．各年にはそのて，縮小が確認できる．

年に優占種化したプランクトン全てを明記し，その

322

原著論文

は1992年と1993年を除いて出現がない．緑藻類は藍藻類についてはAnabaena属（以下，Anabaena）

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）

図−10 ダム前地点（SP5）の生産層における優占種プランクトンの変遷（1978-2003）
Fig.10 Change of Dominant plankton species in productive zone at dam point (SP5) during 1978-2003.

が，1999年（9月）と2003年（8月）とに優占種化しに有利であるとしている．しかしながら，対象地のている．なお，表層および水深2 m（図−4のaとb）

表層・中層のT-Pとリン酸イオン（PO4）濃度の年平の範囲では，2000年，2001年および2003年の7月〜

均（図−11）における変遷は，Cyclotellaが優占種

10月（図−10の括弧の数値）において， Microcystis

化しなくなった頃からしばらくの間増加している．また，属（以下，Microcystis）あるいはAnabaenaが100

PO4濃度の季節変動（図−12）から検討すると，2002（N/ml）を超えて測定され，優占種化した．

年のAsterionellaの優占化した月（3月〜4月）はPO4濃度が減少，Cyclotellaの優占化した月（5月）は上昇し

2．優占種プランクトンにおける競争原理ている．しかしながら， 2003年は，Asterionellaの優Tilman（1982）は，AsterionellaとCyclotellaとの競争占種化した月（4月）はPO4濃度が高く，Cyclotellaの優においてリン（P）欠乏下ではAsterionellaがより増殖占種化した5月はPO4の欠乏がみられ，Asterionellaと

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J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour.Vol. 20, No.4, 2007

図−12 ダム地点表層におけるPO4濃度の季節変動
Fig.12 Seasonal variation of PO4 in production layer of dam point.
ダム前地点の表層と中層におけるT-PとPO42濃度（年平均）の変遷
Fig.11 Transition of T-P and PO42- (annual mean) in surface
water and intermediate water at dam point.
図−11るような，水質保全策により流入河川に含まれる栄養塩類が減少（下水道普及による効果）したり，珪藻類の季節的に早期の増殖による栄養素濃度の低下

Cyclotellaとの競争おいては，P欠乏以外の他の要素が生じた（春から夏）後に，藍藻類の増加があるこに依存していることが考えられる．

ととは矛盾しない.

Sarosら（2005）は，AsterionellaとFragilariaとのAnabaenaとMicrocystisはダム貯水池起源の水質障

優位な増殖においてNの豊富な存在が重要であるこ害における代表的な植物プランクトンであり，また，とを指摘している．小河内貯水池におけるT-Nの値

これらの発生状況によっては富栄養湖への移行と水は高く（東京都環境局，2004b），Asterionellaと質判断される．そのため，これらの藍藻の出現状況

Fragilariaが優位に増殖する条件を有している.

を把握することは，プランクトンからみた水質段階

AnabaenaとMicrocystisは，アオコの主要な形成種の推移を明らかにするために必要である．次には，である．いずれもその毒性から捕食されにくく，ガダム地点における藍藻種の出現特性と種の変化につス胞を有し（Reynolds et al, 1987）て，栄養素の確いて検討する．

保や光環境に合わせ表層と底層の間を浮遊する能力が備わっている（Gant, 1974）．また，Anabaenaは休眠段階をとり湖内で越冬をしたり，窒素固定をする

3．藍藻の種の変化とそのダム前地点における優占種化への傾向（Mcqueen and Lean, 1987）． Microcystisは，水中の生表−2に，ダム地点における藍藻類の出現種と生物が排出したアンモニアをリサイクリングして利用産層における出現個体数の月平均（N/ml）を示す．

することができるので，栄養素欠乏下でも増殖に優1992年に着目すると，その前後で種が全く異なるこ

位に立つ（Horne, 1975）．このように，藍藻類は周とがわかる．1991年前では出現種が7種類と比較的辺環境の化学的特性を変化させる能力が高い豊富であるのに対し1992年以降では，これまで出現（Vincent, 1989）．つまり，対象地の集水域にみられのなかったAnabaenaとMicrocystisの2種類のみの出破線は，出現頻度が低いことを示す．
The broken line part shows relatively low appearance frequency.

図−13 小河内ダム貯水池の優占種プランクトンにみる水質段階の推移パターン
Fig.13 The patterns of dominate plankton's transition and change of the plankton seasonal growth.

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原著論文

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）

表−3 ダム前地点における藍藻類の月別出現状況の変遷
Table 3 Transition of number and species of Cyanophyceae at dam point at 1974-2003.

現となっている．また，季節的生長に関しては，れる栄養素の欠乏にも有利に増殖することができ

1991年以前の藍藻類は春から冬まで存在する傾向がる．よって，小河内貯水池では，1992年にAnabaena

あるが，AnabaenaとMicrocystisは夏に発生して晩秋とMicrocystisが発生してからは，これらの増殖戦略には消滅するといった，短い期間の集中した発生が特が他の藍藻類よりも優れているために，以降その発徴的である．その中でもAnabaenaはMicrocystisより生が続いていると考えられる．また，Anabaenaの増も先の月に出現することが多く，生長が終わるのも殖がMicrocystisよりも大きい傾向が見られる理由と遅い傾向がある．AnabaenaはMicrocystisと比べて適しては，Anabaenaは休眠段階をとって越冬する機能

温は低い．年間最大数をみると，年々その数が増加と空中の窒素を栄養源として固定する能力も持つた傾向にあり，1999年以降には，優占種化するようにめ，より競争に優れているためだと推察できる．種なったことがわかる．

の急激な変化の原因としては，1992年より始まった

藍藻類は低温期では珪藻類よりも遅い増殖となる

選択取水の施行による流動の変化に起因するもの

が,高温期にはどの藻類よりも増殖が早い．また，と，発生種の明らかな違い（1992年よりMicrocystis

AnabaenaやMicrocystisのようなプランクトン性の藍とAnabaenaが発生）から推測されるが，その具体的藻は増殖に適した水柱に移動するので，夏季に見らな仕組みは現時点ではわかりえない．

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J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour.Vol. 20, No.4, 2007

4．ダム地点の優占種プランクトンからみた水質段階の推移パターン

した「水の華」が形成される．
今回明らかになったパターン1からパターン3に見

対象地においては，各年に優占種化したプランクられる珪藻や緑藻から藍藻への移行は，吉村（1937）

トンの多くが珪藻類であり，優占種化した珪藻類のの説に従うと，1978年〜2003年における小河内ダム

出現を欠く年はない（図−10）．緑藻類の優占種は，貯水池の水質汚濁段階の進行を明らかに表わす結果

選択取水が行われるようになった1992年以前には毎となった．

年のように出現していた．しかしながら，その年以降においてはほとんど見られていない．1999年以降
から，藍藻類のAnabaenaとMicrocystisが優占種化し
ている．

Ⅸ．まとめ
近年，水質汚濁化現象が目立つ小河内貯水池を対1978年〜2003年における優占種プランクトンの季象に，1974年〜2003年の30年間にわたるプランクト

節変動の傾向は，まず，冬の終わり頃から珪藻類がンの出現に関わる基本データの整理をするとともに，出現しはじめ（3月〜），時期をずらして夏から秋口

貯水池の水質汚濁化の進行について検討した．その（7月〜）に緑藻類が出現する傾向にある．ただし，結果，優先種プランクトンの発生状況からみたダム

これらの優占種の消滅の時期に大きな違いは見られ地点の水質推移は，珪藻類と緑藻類（1978年〜1992ない（8月〜10月）．1999年以降においては，本来，年）→ 珪藻類（1993年〜1998年）→ 珪藻類と藍藻類

緑藻類が優占種化する7月〜9月に藍藻類が優占種化（1999年〜2003年）の3パターン・3時期に分けられ，する傾向が見られる．いずれの藻類においても，冬

現時点では，特定種の藍藻の増加に伴う水質汚濁化

季の優占種の出現は大きく減少する．プランクトンの進行段階にあることが認められた．

の増殖には，光，熱，栄養塩が必要である．このう

ダム前地点に出現する藍藻類がAnabaena属とち，河川から流入する栄養塩類の季節変動が小河内

Microcystis属に変化した1992年は，同時に貯水池に対して影響の小さいものとすると，この原

水 （放流水における中層から表層への切り替え）

選択取因のひとつとして水温の低下が考えられる．比較的が施行されるようになった年である．同年以降の高温な水温環境が必要な藍藻類（適温：20 ℃〜「水の華」の出現状況においては，貯水池全域で30 ℃程度）は秋以降に，珪藻類や緑藻類は水温のAnabaena属とMicrocystis属が毎年のように出現して低下が始まる秋から冬季の間において，優占種化しいる．また，1999年以降には，ダム前地点においていない．もうひとつの原因としては，ほとんどのてAnabaena属とMicrocystis属が優占種化するように珪藻類と緑藻類が浮遊性を持たないことに着目するなった．表層の水を取水するようになり貯水池の流と，台風や大雨による濁質の大量の流入とその貯留動機構は大きく変化し，藍藻の出現にとって好条件

長期化がもたらす減光・遮光により，必要な光環境の環境が得られた．このことから，特定種の藍藻のが確保できないことが秋以降に優占種が減少する原増加に伴う水質汚濁化の進行原因として，ダム貯水因であると考えられる．

池の運転管理の変化の関与が考えられた．

以上をまとめると，優占種化したプランクトンの

本稿では，生産層におけるプランクトン数密度を

変遷は図−11に示すように，3パターン・3時期に対象に議論してきた．プランクトン種によっては，分けられた．パターン1は珪藻類と緑藻類の優占種

水柱の深い場所に生息する底生種（たとえば，

が出現している．パターン2は珪藻類以外の優占種

Synedra ulna）があり，対象貯水池においてもこのはない．パターン3は珪藻類に加えて藍藻類の優占種が優占種化するなど，無視できない存在であるこ種が出現している．珪藻類は3時期ともに見られるとを考慮すると，小河内貯水池のプランクトン構成

が，出現する月はだんだん短くなる．

と水質汚濁化の現状とを把握するには鉛直方向のプ

吉村（1937）は，植物プランクトンの移行を用い

ランクトン分布を明らかにする必要があろう．

て貧栄養湖と富栄養湖の差異を説明している．すな

今後は貯水池の鉛直方向におけるプランクトンをわち，貧栄養湖は植物プランクトンの種構成が主とはじめとする水温・化学物質等の分布を明らかにしして珪藻類からなり，かつ貧弱である．富栄養湖でた上で，水質汚濁化のメカニズムを明らかにしてゆは植物プランクトンの量が豊富で，その種構成が主く予定である．

として，珪藻，虫藻からなる．夏には藍藻を主体と

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原著論文

水文・水資源学会誌 第20巻 第4号（2007）

謝辞
本稿で用いた水質調査のデータの多くは，東京都水道局水道水源林事務所より貸与いただいたものです．その貸与の際には，同事務所所長及び技術課の皆様に大変なご協力を賜りました．また，査読者の方々には，重要な指摘を頂き勉強になりました．ここに深く謝意を表します．

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原著論文

327

J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour.Vol. 20, No.4, 2007

Transtation of Water Quality Class in Ogochi Dam Reservoir in
Terms of Status Changes of Phytoplankton in Production Layer
Ikuyo MAKINO 1) Kaoru TAKARA 2) Yasuto TACHIKAWA 2)
1) Graduate School of Urban and Environmental Engineering, Kyoto University（Kyoto 615-8530, Japan）
2) Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University（Uji 611-0011, Japan）

Lake Okutama is an artificial lake formed by the Ogochi Dam that blocks the upstream of the Tama River.
Analyzing the plankton data of 30 years (1974-2003) at the Ogochi Dam point, this paper characterized the water
quality transition that can be divided into three patterns and three periods in terms of the increase of dominant
plankton species. This paper revealed that the recent water pollution phenomenon is caused by the third pattern,which indicates an increase of cyanbacteria. After the enforcement of "selective withdrawal" in 1992, Anabana andthe Microcystis became the dominant species in 1999. The selective withdrawal has changed the flow mechanism of
the reservoir. It was considered that management of dam reservoir operation was related to the appearance of
Anabaena and Microcystis, which cause the water pollution.
Key words : Ogochi dam reservoir, phytoplankton, water pollution , selective withdrawal

328

原著論文