公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 13 号, 2022

[資料]2010 年代の観測データを用いた播磨灘の栄養塩類の空間解析
古賀１佑太郎 １鈴木元治 １

宮崎一１松村千里 １

兵庫県環境研究センター 水環境科（〒654-0037 神戸市須磨区行平町 3-1-18）

Spatial analysis of nutrients in Harima Nada
using observed data from 2010sYutaro KOGA1, Motoharu, SUZUKI1, Hajime MIYAZAKI 1 and Chisato MATSUMURA1
1 Water Environment Division, Hyogo Prefectural Institute of Environmental Sciences,3-1-18, Yukihira-cho, Suma-ku, Kobe, Hyogo 654-0037, Japan

播磨灘は，豊かで美しい里海の再生のために栄養塩類の管理方法が検討されている．そこで，本研究では直近の 2010 年代の播磨灘の公開観測データを解析することにより，播磨灘の栄養塩類の空間分布を確認し，栄養塩類の管理方法のための情報収集を目的とした．その結果，沿岸域の表層水は，沖合よりも高濃度の TN 及び TP と低濃度の栄養塩（DIN 及び DIP）がみられた．これは，Chl.a 濃度分布から植物プランクトンの栄養塩摂取による結果と考えられた．底層水の栄養塩濃度は水深と高い相関がみられた．播磨灘北東部では，明石海峡での鉛直混合の影響と考えられる濃度分布がみられた．

Ⅰ

濃度の下限値（全窒素0.2 mg/L・全りん0.02 mg/L）はじめにを条例で設定した．このような背景から，現在の瀬戸内海は，高度経済成長期に赤潮などの被害

瀬戸内海は栄養塩類濃度を適切に管理することがが頻発し，「瀕死の海」と呼ばれていた．これは，求められており，多くの数値シミュレーションモ栄養塩類（窒素・りん等）が過剰に増加し，富栄デルにより管理方法が検討されている．しかし，養状態であったことが原因であった．そこで国及瀬戸内海においても，大阪湾の一部では依然としび沿岸自治体では，水質汚濁防止法や瀬戸内海環て富栄養化が認められる等，海域により水質・生境保全特別措置法（以下，瀬戸法）等により規制

態系の性質が異なる．このため，数値シミュレーや対策を実施した．その結果，瀬戸内海の栄養塩ションモデルに適用するインプットデータは，計類濃度は低下し，赤潮の被害は減少した．一方で，算対象海域の実態に対応した数値を使用する必要

瀬戸内海東部に位置する播磨灘等では，栄養塩類がある．しかし，実測値の不足や，栄養塩類の分濃度が低下したことにより，ノリの色落ちが発生

布状況が十分に把握できていないことにより，数している他，漁獲量の減少も報告されている 1-4) ．

値シミュレーションの結果の精度に課題が生じてこのため，2015年に瀬戸法が改正され，瀬戸内海いる 5)．そこで本研究では，数値シミュレーションを「豊かな海」とする旨が明確化され，2021年にモデルの精度向上に有用な情報を集積するため，は関係府県知事が栄養塩類の管理に関する計画を

播磨灘について，公開されている直近の観測デー策定できる「栄養塩類管理制度」が導入された．

タを用いて，栄養塩類等が空間的にどのように分

また，瀬戸内海東部に面する兵庫県では，2019年布しているのかを解析した．に全国で初めて海域の栄養塩（全窒素・全りん）
1

公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 13 号, 2022

Ⅱ

方法

Ⅲ
3.1

解析に使用した測定データは，環境省により瀬結果

水平方向の分布(方法1)

戸内海広域総合水質調査で実施された結果を，同各地点における表層水及び底層水の各水質平均

省の水環境総合情報サイト 6) より入手した．解析

値をFig.2に示す．図中には参考として水深も示す．

項目は，全窒素(TN)，溶存性無機態窒素(DIN），TN濃度(Fig.2(a))について示す．表層水のTN濃全りん(TP），溶存性無機態りん(DIP)，クロロフィ度をみると，最も陸に近い地点1で0.22 mg/Lと最ルa(Chl-a)の各濃度，及び水温とした．なお，DINも高く，次に地点2，4，7，及び8が0.17 mg/Lであはアンモニア態窒素，亜硝酸態窒素，及び硝酸態

り，地点3，5，及び6が0.15 mg/Lと最も低くなっ窒素の合計値，DIPはりん酸態りんの値とした．ていた．陸に近いほど濃度が高い傾向にあったこ

分析方法は，TN，DIN内の各項目，TP及びDIPはとから，地点1の最寄りの陸域に位置する姫路市

JIS(日本産業規格)K0102に定める方法，Chl-aは（人口約54万人の都市）と姫路市を流れる市川（2海洋観測指針に準じた方法，水温は棒状温度計ま級河川）からのTN負荷の影響を受けているものとたは電気温度計による方法で実施されている．

推測される．地点3は，地点4及び8に比べて陸に近解析対象年度は，窒素濃度が低下して横ばいにいものの，TN濃度は低かった．これは，地点3の推移 し 始め た 直近 の10年 間で あ る 2010年~2019

最寄りの陸域には，窒素の高濃度負荷源がほとん年とした．各年の調査頻度は，一部欠測を除き1月，ど存在しないこと，及び播磨灘の北部が平均して5月，7月，及び10月の計4回である．本報では，年時計回り（地点1→8→7→4）の潮流であり 6) ，陸に間の平均的な海域の水質を計算する数値シミュレ

近い地点1及び明石海峡を通過した比較的高濃度ーションモデルのためのデータ解析を想定する．の海水が地点7，8，及び4に到達していることが影

そのため，季節変動については解析せずに，全期響していると考えられる．底層水については，表間の平均値を解析対象とした．

層水と同様に，地点1が0.20 mg/Lと最も高かった．

解析対象地点は，Fig.1に示すとおり，播磨灘海

地点1は水深が浅く，陸から流入したTN負荷が底域のうち兵庫県が実施している8地点とした．各層まで影響していると考えられる．その他の地点

地点は兵庫県沿岸域に近い方から地点1~6とし，は0.17~0.18とほぼ差はみられなかった．
DIN濃度(Fig.2(b))ついて示す．表層水のDIN濃

明石海峡の近傍を地点7及び8とした．

度をみると，陸に近い地点1，2，及び3で水平・鉛直方向の空間分布を把握するために，0.028~0.034 mg/Lで比較的低かった．これはChl-以下の2種の方法で解析した．
方法1;各地点の表層水（水深0.5 m）及び底層水

a濃度をみると同地点で2.1~7.0 μg/Lと高く，この（海底から1.0 m上層）の地点ごとの各水質の10ことから植物プランクトンによりDINが消費され年間平均値を求め，水平方向と鉛直方向の違いをていると考えられる．一方で，地点4，7，及び8の解析した．

DIN濃度が0.042~0.047 mg/Lと比較的高かった．

方法2；地点ごとの表層水と底層水の各水質のこれは，上述したように，播磨灘北部の時計回り有意差の有無について t 検定により解析した．の潮流が影響していると考えられる．
TP濃度(Fig.2(c))ついて示す．表層水のTP濃度をみると，TN濃度同様に，陸からのTP負荷の影③⑤② ①⑧④⑦⑥HarimaNada

響を受けて地点1が0.028 mg/Lと最も高かった．

AkashiStrait

地点ごとのTN濃度とTP濃度の相関を確認すると決定係数(R2) = 0.91であり，他の地点も含めて，TN濃度と同様の傾向を示した．底層水についても，TN濃度と同様に地点1が0.030 mg/Lと高かった．

OsakaBay

一方で，地点ごとのTN濃度とTP濃度の相関を確認すると R2 = 0.28であり，表層水でみられたよう

Kii
Channel

なTN濃度との相関はみられなかった．これは，粒状態のりんは窒素に比べて沈降速度が速い 7) こと

Fig.1 Location of sampling stations(1-8).

が影響していると考えられる．
2

公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 13 号, 2022
0.25

Chl-a濃度(Fig.2(e))ついて示す．表層水及び底200.15

100①

層水のChl-a濃度をみると，陸に近い地点で高く，のため栄養塩類が多いほど多くなると考えられる．
しかし，地点ごとのChl-a濃度とDIN濃度，及びDIP濃度の相関を確認すると，表層水でそれぞれDIN conc.[mg/L]

0.1

aは植物プランクトンの量を示す指標であり，そR2 = 0.16及び R2 = 0.51，底層水でそれぞれ R2 =0.56及び R2 = 0.40であり，相関の強さに違いがみ②(b)③④⑤⑥Depth⑦⑧

Bottom300.05
20100①0.035

TP comc.[mg/L]

降作用，流動環境など多くの要因が複雑に影響しているためと考えられる 8,9)．
鉛直方向の分布(方法2)
次に，Table 1に各地点における各水質の表層②(c)③④Depth⑤⑥Surface⑦⑧

Bottom30200.025

100①

水及び底層水の t 検定による p 値を示す．
0.03
DIP conc.[mg/L]

ついて示す．水深と底層水のDIN濃度及びDIP濃度の相関を確認すると，それぞれ R2 = 0.86及び R2= 0.79であった．表層水のそれの R2 = 0.01及び R2= 0.24よ り も 大 き く ， 底 層 水 は 水 深 が 深 い ほ ど
DIN濃度及びDIP濃度が高くなる傾向があった．

②(d)③④Depth⑤⑥Surface⑦⑧Bottom30
200.01100①

これは，底層からのDIN及びDIPの溶出による影響が考えられる．くわえて，底層では日射量が減

8

少し，植物プランクトンの量の増殖が抑えられ，

6

Chl-a conc.[μg/L]ると考えられる．植物プランクトンの量については，Chl-a濃度の底層水で，水深が深いところで濃度が低くなっていることからも確認できる．以上

Water temp.[℃]

速度が速いことにより，一部の地点でTN濃度よりも強い有意差がみられたと推測される．
なお，地点7及び8はTable 1をみると，概ね有意④Depth⑤⑥Surface⑦⑧Bottom

402021000②(f)③④Depth⑤⑥Surface⑦⑧Bottom

30192018100①

しい水交換で鉛直混合が活発になっていることが②③④⑤⑥⑦⑧

Fig.2 Average water quality values

影響していると考えられる．Fig.1(f)の水温をみる

between surface and bottom at eachと ， 地 点 1~6 は 表 層 水 温 と 底 層 水 温 の 差 はstation.
350402017差はみられなかった．これは，明石海峡付近の激503021られたと推察される．また，TPはTNに比べ沈降③4より，TN及びTPに比べてDIN及びDIPは表層で響し，表層水と底層水で有意差が多くの地点でみ②(e)①のプランクトンによる消費，底層からの溶出が影

50400.020DIN及びDIPの消費量が少ないことも影響してい50400.030.02

比較的有 意差が みら れた DIN及びDIP濃度 に50400られた．Chl-aは，水温，光環境，細胞の浮上・沈

3.2

30

Depth[m]400.20.1沖に向かうにつれ低くなる傾向がみられた．Chl-50

Depth[m]費が考えられる．

BottomDepth[m]はDINと同様であり，植物プランクトンによる消Surface

Depth[m]0.0071~0.0075 mg/Lと比較的低かった．この傾向

Depth

Depth[m]TN conc.[mg/L]

度 を み る と ， 陸 に 近 い 地 点 1 及 び 3 で(a)Depth[m]DIP濃度(Fig.2(d))ついて示す．表層水のDIP濃公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 13 号, 2022
Table 1

Water quality correlations( p-value) between surface and bottom at each station.

data＼station①②③④⑤⑥⑦⑧TN conc.

0.44

0.92

0.041 *

0.59

0.0035 **0.0090 **

0.73

0.54

DIN conc.

0.025 *

0.0015 **<0.001 ***0.0014 **<0.001 ***<0.001 ***0.043 *

0.47**

**

0.26

0.62*

TP conc.

0.110.028

DIP conc.

0.0029 **0.0017 **Chl-a conc.

0.0016 **Water temp.

0.270.025*

0.340.0042

0.0023<0.001 ***0.0026 **<0.001 ***<0.001 ***

0.12

0.69

0.0073 **0.023 *

0.21

0.095

0.63

0.20

0.13

0.23

0.29

0.16

0.15

0.15

0.39

0.72

＊: p <0.05, ＊＊: p <0.01, ＊＊＊: p <0.001
1.4~1.9℃であったが，地点7及び8でそれぞれび植物プランクトンの量の影響により水深と高い0.4℃及び1.1℃であった．水温は生態系の活動相関がみられたと考えられた．

による影響を受けにくく，主に表層が外気の影響○Chl-a濃度はDIN及びDIP濃度との相関に違いがを受けて変化するという特徴を持つため，表層水みられ，植物プランクトンの量の解析には生態系

温と底層水温の差が小さいことは鉛直混合が激しモデルによる詳細な解析が必要と考えられた．

いことを示しているといえる．

○明石海峡付近の海域では，明石海峡の鉛直混合季節変動は考慮せず水質の年間平均値でみるとの影響を受けている可能性が示唆された．

いう解析ではあるが，水平方向，鉛直方向には濃○TN及びTPは，DIN及びDIPに比べて鉛直方向の度差があり，播磨灘の潮流や生態系の影響を反映相関はみられなかった．

していると考えられる．水平方向では，沿岸と沖文合でTN濃度に最大1.5倍，TP濃度に最大1.3倍，献

Chla濃度に最大6.6倍の差がみられた．鉛直方向では，TN濃度に最大1.2倍，TP濃度に最大1.3倍，

1) Yamamoto, T.:The Seto Inland Sea—eutrophic

Chla濃度に最大2.3倍の差がみられた．

or oligotrophic?．Marine Pollution Bulletin ，

シミュレーションモデルには，対象海域を水平47, 37-42 (2003)

方向，鉛直方向に細かく分けて計算されるものや，

2) 反田實，原田和弘：瀬戸内海東部（播磨灘）のボックスモデルのように海域全体を少数のボック

栄養塩環境と漁業．海洋と生物，34(2），132-141

スに分割し，計算を単純化しているものもある．

（2012）

本結果は，海域を単純化させる際の必要な情報を

3) 山本民次，花里孝幸：海と湖の貧栄養化問題，提供する．

p．55-57，地人書館，東京（2015）4) 藤原建紀,鈴木健太郎,木村奈保子,鈴木元治,

Ⅳ結論

中嶋昌紀,田所和明,阿保勝之：栄養塩類変動が内湾の生態系・生物生産に及ぼす影響：大阪湾．

本報告では，数値シミュレーションモデルに活水環境学会誌，45(3)，145-158（2022）

用できる情報を集積するため，播磨灘について，

5) 鈴木元治，中谷祐介，古賀佑太郎：下水処理場

公開されている直近の観測データを用いて，栄養の窒素排出量増加運転が瀬戸内海播磨灘の有機塩類等が空間的にどのように分布をしているのか物及び栄養塩の海水中濃度に与える影響評価．

を解析した．その結果，以下のことが示された．

水環境学会誌，43(2)，43-53（2020）○TN及びTPについて，表層水は沿岸域で比較的高6)

環 境 省 ： 水 環 境 総 合 情 報 サ イ ト ，濃度である傾向にあり，陸からの負荷の影響を受

https://water-pub.env.go.jp/water-けていると考えられた．

pub/mizu-site/index.asp （参照2022.11.15）○表層水のDIN及びDIP濃度が沖合域に比べて沿

6) 中山哲嚴：瀬戸内海の流動と栄養塩に関する

岸域で低くなった原因は，すみやかに植物プランレビューと流動・低次生産モデルの開発．水産クトンに消費されるためと考えられた．

総合研究センター研究報告，34，49-70（2011）○底層水のDIN及びDIP濃度は，底層からの溶出及

7) 杉原幸樹，濱原能成，加藤晃司，中津川誠：茨4公益財団法人ひょうご環境創造協会 兵庫県環境研究センター紀要 13 号, 2022
戸川の富栄養化に関する総合的解析その２－負8)andphytoplankton

dynamics

inHarima-Nada,

荷収支の推定と生態系モデルによる水質シミュ

eastern Seto InlandSea, Japan during a 35-レーション－．北海道開発土木研究所月報，615，

year period from 1973 to 2007. Estuaries

10-24（2004）

and Coasts , 33, 417-427 (2010)

Nishikawa,Nagai,S.,9) 赤井紀子，大山憲一，益井敏光，宮川昌志：燧

Y.,Harada,

K.,

灘東部海域におけるクロロフィル鉛直分布の季Tanda, M., Manabe, T., Tada, K.：Nutrient

節変動．沿岸海洋研究，54(2），203-213（2017）

Miyahara,K.,T.,

Hori,Nakamura,Y.,5