5.政策課題研究 4
内部負荷による湖内水質変動の解析および生態系保全に向けた水質管理に関する政策課題研究（平成 20～22 年度（2008～2010 年度））：中間報告湖内水質変動の解析および生態系保全に向けた
琵琶湖の生態構造と栄養バランスの把握
早川和秀・辻村茂男・石川俊之 1)・焦春萌・石川可奈子

要約
マザーレイク 21 計画において目標とする昭和 30 年代の水質を科学的に検討するため、複数の定期観測資料が残る琵琶湖南湖について、約 90 年前からの水質、特に清澄に関わる水質項目について検討した。1960 年代以前の南湖の水質は、科学的なデータからみて確かに清澄であったことが認められる一方で、1930～40 年代には一部の水質項目について汚濁が始まっていたことが確認された。1960～70 年代には汚濁負荷が進み、清澄さに関わるすべての水質項目で悪化が認められた。現在は、濁度などで 1960 年代以前の水準まで回復している水質項目があるけれども、色度や細菌数などいまだ回復していない項目があることが明らかとなった。湖の清澄さを取り戻すにはこれらを回復する対策を検討していくことが有効であると考えられる。
栄養バランスから生物間のつながりを検証するために、琵琶湖の代表的な甲殻類や魚類の生元素含有率を明らかにした。
琵琶湖の主要動物プランクトンであるミジンコ類カブトミジンコとカイアシ類ヤマトヒゲナガケンミジンコの生元素量を比較した結果、魚類の餌としてはリン含有率の高いカブトミジンコが優れていることが示され、琵琶湖の動物プランク
トン食魚類がカイアシ類よりミジンコ類を選択的に捕食している要因であると考えられた。コイ科魚類に比べオオクチバ
スやブルーギルはリン含有率が高く、これらの繁殖は湖内の生態転換効率の低下につながることが示唆された。

1．はじめに報告する（2 章）。
「琵琶湖の生態構造および栄養レベル

集水域で栄養塩の負荷削減対策が行われながらも湖の関連の把握に関する研究」では、生態系構造の各栄養水で水質改善が表れないのは、湖内で栄養塩や有機物の段階の代表的生物の生元素（炭素・窒素・リン）量の測蓄積があり、それらが内部負荷となっていることが原因定を行い、琵琶湖の代表的な甲殻類や魚類の生元素に関の可能性として考えられる。内部負荷の原因には様々なする情報を得たので報告する（3 章）。

ものがあり、例えば、湖内の物質循環構造の変化、生態

質保全の方向性を示すことが求められている。一方、琵

2．90 年前からの琵琶湖の水質、その清澄について－南湖の場合－
2.1 2 章のはじめに

琶湖再生に向けて湖内の生態系や水産資源保全を進め

昭和 20 年代までに生まれた方には、青く澄みとおっるにあたって、水質保全を考慮した保全が必要であり、た琵琶湖の記憶が残っておられ、現在の琵琶湖の姿を嘆

生態構造と水質のバランスの解析及びそれに基づく水かれる声をよく耳にする。誰しも昔のことを美化しがち

質保全対策の考え方が求められている。そこで、本政策であることを差し引いても、確かに昔の琵琶湖は現在に課題研究では、4 つのサブテーマを設定して研究を行っ比べ清澄であったようだ。しかしながら、それを科学的てきた。本報告では、そのうち「流入負荷および湖内水に示すとなると、裏付ける数値でもって検討されること質の管理に関する研究」、「琵琶湖の生態構造および栄養はなかった。滋賀県では、琵琶湖を健全な姿で次世代にレベルの関連の把握に関する研究」について中間報告を継承しようとするマザーレイク 21 計画において、水質行う。「流入負荷および湖内水質の管理に関する研究」

目標を昭和 30 年代としている。しかし昭和 30 年代の水では、琵琶湖およびその集水域の水質やプランクトンの質とはどのような水質であったのか、検証する科学的なデータを集め、琵琶湖環境の長期変遷の解析を通じて、資料は十分といえない。当センターでは、平成 20 年か

湖の水質や内部負荷にかかわる課題の整理を行ってきら「内部負荷による湖内水質変動の解析および生態系保た。今回は、湖の清澄さに関する長期変遷の解析結果を全に向けた水質管理に関する政策課題研究」として、琵

構造のバランスの乱れや湖底に栄養塩や有機物の蓄積があることなどが考えられるため、課題点を整理して水1) 滋賀大学教育学部
滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

琶湖の過去から現在にかけての水質に関する情報を収集してきた。
現在、国土交通省と滋賀県によって行われている琵琶湖の定期水質調査は、古くは 1966 年（昭和 41 年）までさかのぼることができる（滋賀県ら, 1972）。さらに、同様の調査として滋賀県衛生研究所による 1961～1963
年の調査がある（今井ら, 1967; 西村, 1986）。その他、
1966 年以前の水質モニタリングとしては、京都大学大津臨湖実験所による定期観測（1965 年～）、びわ湖生物
資源調査団（1962～1965 年）、国際生物事業計画による調査（1965～1974 年）などがあるが、1960 年以前から現代まで続く水質モニタリングとなると、滋賀県水産試
験場、京都市水道局、大阪市水道局の水質定期調査をおいて他にはない。
大阪市が近代水道を開設したのは 1895 年（明治 28年）であり、京都市は発電用に利用していた琵琶湖疏水を水道に利用し供給を始めたのは 1912 年（明治 45 年）であった。明治終期には公衆衛生の意識の高まりがあって、行政は水道水源の監視を手がけるようになった。大阪市、京都市はそれぞれの衛生試験所において、大正期
より水道水源としての琵琶湖南湖の水質の定期調査を始めた。筆者らが入手した限りにおいて、大阪市は 1922
年（大正 11 年）から、京都市は 1919 年（大正 8 年）から定期調査資料が残っている（大阪市立衛生試験所,
1927～1946; 京都市衛生試験所, 1920～1943）。なお大阪市の報告では、瀬田川調査は 1904 年（明治 37 年）か

図 1

琵琶湖疏水付近の地形と採水地点．実線は現在の地形，点線と陰影部分は明治期の湖岸とその後の埋立部分．星印は，それぞれ
第二疏水取水口と三井寺沖（採水地点は年報の図示に基づくものであり，おおよその場所）地図は古地図研究会（1983），調査点
は淀川水質汚濁防止連絡協議会（1959）に基づく．早川・藤井(2010)陸水学雑誌の図を許可を得て転載．

らデータが残っている（大阪市立衛生試験所, 1933）。

定上水試験法」、日本薬学会「飲料水検査法」の 3 法が滋賀県水産試験場は、琵琶湖水産資源の把握のため定期混在していた（安藤ら, 1999）が、京都市衛生試験所（京的な水質調査を 1915 年（大正 4 年）から北湖で実施し都市衛生試験所, 1920）や大阪市水道部（大阪市水道部,てきた。透明度は 1922 年（大正 11 年）から観測を始め

1923）の文書より類推するに、協定上水試験法が主に用た（滋賀県水産試験場, 1923）。そこで本報告では、そいられていたと思われる。当時の分析方法(相沢, 1939)

れらの定期調査データを検討し、約 90 年前からの琵琶を見ると、アンモニアや鉄イオンなどは、当時の機器や湖の水質の変遷について考察を行った。特に複数の資料

試水の保存方法では正確な分析はできないと思われる。

が残る南湖について、大阪市、京都市のデータを基に、したがって、現在のデータと比較するためには、試験方その清澄さについて検討したので報告する。

法や精度について現在のものに比べ遜色がないものに限るべきである。本稿では、水質項目の中でも過去と現2.2観測地点と方法の検討

在で分析方法に大きな差がない項目に考察を限った。さ大阪市と京都市の衛生研究所が行った水道水源の水らに、清澄さを考えるため、粒子や有機汚濁項目につい質項目は、大正当時から多岐にわたっており、水温、清て絞った考察を行った。なお、当時と現在で比較可能な

濁、色、臭味、酸度、アルカリ度、硬度、アンモニア、

水質項目に塩化物イオンがあるが、それについては陸水

塩素イオン、硫酸、硝酸、亜硝酸、硫化水素、鉄イオン、学雑誌に検討結果をまとめて報告したのでそちらを参過マンガン酸カリウム消費量（カメレオン消費量）、固照していただきたい（早川・藤井, 2010; 早川・岡

形物総量（蒸発残渣）、細菌聚落数などがある。しかし

本,2010）。

当時の資料には、分析方法が明確に記載されておらず、水道水源の観測点は、以下のとおりである。京都市で別の複数の資料から推定するほかない。当時は水質試験

は、大正より南湖の南西端にある琵琶湖疏水取水口とそ法に統一規格がなく、日本薬局方「常水」、水道協会「協の周辺で調査を行った（京都市衛生試験所, 1920～滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

1943）。第一疏水取水口、第二疏水取水口、北岬、南岬、
1.5

熊野川などである。現在まで継続して調査が続いている口より沖合の点の三井寺沖で調査を行っている（大阪市
立衛生試験所, 1927～1946）。戦後に大阪市や大阪府の調査点が増やされたが、三井寺沖は継続して行われてい

1/透明 度のは第二疏水取水口のみである。大阪市は第一疏水取水
1.0

0.5

る。付近の地形は昭和初めに北側の尾花川地区など多少

観測期間と頻度については以下の通りである。京都市

図2

は、京都市衛生試験所で 1919 年（大正 8 年）の 10 月から毎月の観測を行っていた。しかし、戦前は 1941 年（昭

杉江沖

雄琴 沖

志那沖

堅田沖中央

考えなくてよいだろう。

大宮川沖などを配慮するとしても、まず過去からの地点の変化は唐崎沖中央形を残している（図 1）。埋立時やその後の地形の影響

山 田港沖

0.0
三 保ヶ 崎沖

埋め立てられた（大津市，1983）が、南北岬は今でも地1979 年～2006 年の滋賀県の水質定期調査点における透明度年平均値の逆数と標準偏差．データ
出典は本文中に記載．

和 16 年）分までで報告が終了した。戦後は京都市水道の観測結果の位置づけをみれば、疏水付近の水質と南湖局にて 1948 年（昭和 23 年）から観測が行われて毎月の全体の関係性がわかる。図中の堅田沖中央の例に見られデータを報告している（京都市水道局, 1948～1952、

るように、南湖の北側では北湖水の流入があり、南湖の1953～2006）。ただし、1967、68、70、71 年（昭和 42、南寄りに比べ濁度が低い。また、志那沖、杉江沖に見ら

43、45、46 年）の一部に疏水の停止により、データがれるように、東岸側は水深が浅く水の滞留も悪いため、取られていない期間があった。大阪市は、1922 年（大濁度が高くなることが多い。南湖中央の唐崎中央は環境

正 11 年）より 1948 年（昭和 23 年）まで三井寺沖で年基準点であるが、三保ヶ崎はそれに同等の濁度であるこ

1～4 回の観測を行っていた。また、昭和 4 年から昭和とがわかる。南湖の中央から西岸にかけては北から南へ

18 年までは膳所沖で毎月の観測を行った。その後、1949の湖流が卓越している（Hirayama et al., 1995）。むろ

年（昭和 24 年）からは三井寺沖で毎月観測となり、現ん、疏水口では付近の流入河川や湖岸の影響を受けるけ

在まで継続している（大阪市水道局, 1950～2006）。大れども、三保ヶ崎の結果は南湖の平均的な水質といえる。

阪市の場合、戦時中のデータも残っており、水道事業年報にて報告された（大阪市水道局, 1948）。

2.4

濁度、色度、透明度の長期変遷

濁度は水の濁りの程度を示す指標で、土壌や植物プラ

2.3

南湖における水質水平分布

ンクトンその他浮遊物質の存在量を示すものである。色

2 機関の定期観測場所が近くであることは、両者のデ度は、水中に含まれる溶解性物質およびコロイド性物質ータは比較的類似する可能性があり、精度や確度を確認が呈する黄褐色ないし類黄色の程度を示す指標である。

できることから利点がある。しかし、両者の間に大きな両方とも透視比による簡易な測定法であり、戦前から測隔たりがないこと、また、疏水付近の観測点で示される

定原理は変わっていない。それゆえ過去から現在まで比

水質の南湖全体にとっての位置づけを確認しておく必較しやすい項目である。しかし、測定者の目視に頼ると要がある。それには、現在の滋賀県が行っている南湖全

ころが大きく、データの精度や確度は低い。したがって体の水質定期調査から水平分布を推定できる。1978 年

それらをふまえてデータを見なければならない。

以降の滋賀県による水質定期調査（滋賀県, 1973, 1975

大阪市と京都市の年平均値（1～12 月）データを図示～2007）における透明度年平均値の逆数を示した（図 2）。

した（図 3）。両者を比較すると、戦前はまったく値と透明度は、光の透過性に関する指標であり、透過性が増変動が異なる。この相違について判断する材料がない。

すほど指数関数的に値が上がる。それゆえ、逆数で表示

戦前の大阪市データは年 2 回の測定で、船の出港可能なする方が線形的な数値として取り扱いやすくなる。透明

波穏やかな日を選んでいる可能性もある。神戸海洋気象

度逆数は高くなるほど汚濁していることを示す。また、台は、1925 年に南湖の様々な場所で透明度を測定して一般には透明度は主に水中の濁度によって数値が変動いる。調査の途中で台風の通過があり、通過前の記録でする。

2.6～5.5 m、台風通過後で 1.8～3.0 ｍであった（海洋滋賀県の水質定期調査で疏水に最も近い点は三保ヶ気象台, 1926）。台風通過後は、河川からの濁水流入が崎の観測点である。南湖全体の観測結果の中で三保ヶ崎あって透明度は下がっている。神戸海洋気象台の台風通

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

2.0

過前の観測値から判断すると、戦前の大阪市の濁度は低

堅田沖中央
三 保ヶ 崎唐崎沖中央
志那沖

いように思われるが日によっては極めて透明度が高い
1.5

ば、濁度は低いものの多少有色であったと考えられる。
戦後には、濁度、色度ともに低かったが、徐々に増加
し始め、1960 年頃を境に濁度、色度が劇的に増加した。

1／透明 度時もあったかもしれない。京都市のデータから読み取れ

1.0

0.5

後述の細菌数、有機汚濁と合わせてみれば、この時期に有機汚濁が進んでいるが、色度は数年で 3～4 倍に増加

0.0
1975

しており、かなり劇的な変化である。

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

劇的な変化の第一の原因として考えられるのは、植物
図4

プランクトンの増加である。1959 年（昭和 34 年）に京都市水道ではクロステリウムの大増殖によってろ過障害が発生した後、1960 年代に植物プランクトンの増加

津、紺屋が関、1958～1963 年（昭和 33～38 年）の中のが著しい。この当時の京都市水道局の蹴上浄水場の植物

浜、打出浜、1962～1965 年（昭和 37～40 年）木ノ浜がプランクトンのデータでは、大幅な増加が観測されていある（滋賀県立図書館, 1981; 大津市, 1983）。木ノ浜る（坂本，1973）。ただし、大阪市の三井寺沖のデータの埋立は南湖一帯が汚濁して、漁業補償問題にも発展す

で色度が急増化するのは 1957 年からであり、植物プラるほどの社会問題になった。埋立による土砂や堆積物のンクトンの増殖が原因のすべてではない。次に考えられ

撹乱が濁度や色度を増加させた可能性がある。特にるのが、湖岸の埋立の影響である。京都市水道局の報告

1965 年頃の大阪市の濁度データはそれを反映したピー

では、1961 年（昭和 36 年）に茶が崎付近の浚渫、1963

クと思われる。濁度の季節変動を見ると、増加は秋から

年（昭和 38 年）に木ノ浜の埋立による濁度の増加があ翌年の春にかけて高くなることが多かった。このことは、ったとしている（京都市水道局, 1953～2006）。戦後の濁度の上昇は水の停滞に関係するのではないかと推測

湖岸の埋立は、1949～1953 年（昭和 24～28 年）に浜大

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1920

三 井寺沖

過マン ガ ン 酸カ リ ウ ム 消費量10

色度（ 数回測定）
濁度（ 数回測定）
色度
濁度

濃度 mgl-1

8

三 井寺沖 年 平 均 値
膳 所沖 年 平 均 値
三 井寺沖 数回測定平 均 値

6
4
2

1940

1960

1980

0
1920

2000

第2疏水取水口（ 京都市）

1940
第二疏水取水口

1960
1980
2000
過マン ガ ン 酸カ リ ウ ム 消費量

10
色度
濁度

8
濃度 mgl-1

ValuesValues

三 井寺沖（ 大阪市）
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1920

南湖における透明度逆数の経年変動．データ出典
は本文中に記載．

6
4
2

1940

1960

1980

2000

図 3 三井寺沖（大阪市測定），第二疏水取水口（京都市測定）における色度，濁度の経年変動．それ
ぞれ月 1 回測定で 1 月～12 月の年平均値．ただし 1948 年以前の大阪市では年に１～4 回の測定.
平均値データ出典は本文中に記載．

0
1920

1940

1960

1980

2000

図 5 三井寺沖（大阪市測定），第二疏水取水口（京都市測定）における過マンガン酸カリウム消費量の経年変動．測定頻度は図 3 に同じ。戦前、膳所沖にて月 1 回測定されたデータの年平均値を参考のため付した．データ出典は本文中に記載．

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

3.0

域で植物プランクトンの増殖などがあると、濁度や色度2.5が増加する可能性が考えられる。
現在の濁度は 1960 年以前の水準に戻っている。1994
年の渇水以降、南湖では水草が繁茂するようになり、近年は南湖全体を覆いつくす勢いである（芳賀, 2008）。
水草の繁茂により濁度が抑えられることから、近年は特に濁度が減少している。しかし一方で、色度は現在もBOD (mgl-1)される。疏水の放流量は秋から春に減少し、停滞した水

2.0
1.5
1.0
三 井寺沖（ 大阪市）
第二疏水取水口（ 京都市）

0.5
0.0
1950

1960

1970

1960 年以前の水準にまで戻っていない。この点は注意されるべきことであり、人々が現在、琵琶湖の水に清澄図6さを感じられないのは色度が下がっていないことが大きく関与していると考えられる。

1980
年

1990

2000

2010

南湖三井寺沖（大阪市調査）と第二疏水取水口（京都市調査）での BOD の長期変遷．データ出典は本文中に記載．

水道水源の定期調査では透明度は測定されていなかったため、戦前からの定期的な南湖の透明度データが存

態有機物を測定していると考えられ、場所による溶存有在しない。1978 年以降の滋賀県による水質定期調査（滋機物の大きな差は考えにくい。その証拠に大阪市のデー

賀県, 1975～2007）では、三保ヶ崎の透明度逆数は第二タでは、三井寺沖でも膳所沖でも同様の値をとっている。

疏水取水口、三井寺沖の結果同様、1990 年以降で減少

そうであるなら、京都市と大阪市のいずれを信頼するか傾向にある（図 4）。特に 2001 年以降は、顕著な減少がにより、戦前の水質解釈は違ってくるが、どちらが正確

三保ヶ崎、志那沖など南湖各地で見られた。水草の繁茂であるか判断できない。ただ、両者の経年変動とも 1938

による植物プランクトンの減少、懸濁粒子の減少が透明

年頃から終戦にかけて（京都市は 1942 年まで）、相対的度の減少につながっていると思われる。

に値が高くなった。戦中の社会情勢により水質保全を妨げる何かが生じたのであろうか、原因は不明だが興味深

2.5

い。

有機汚濁の長期変遷

有機汚濁の水質指標には、化学的酸素要求量（COD）、

戦前の議論はともかく、1960 年頃から 1990 年までの

生物的酸素要求量(BOD)、過マンガン酸カリウム消費量

PPC は、データのある過去の中で比較的に値が高い状態（以下 PPC と略す）、有機炭素量がある。大阪市と京都にあった。1960 年頃から琵琶湖では、水質項目の塩化

市の水道水源調査では、PPC が調査されてきた。PPC は、物イオン濃度が増加しており（早川・藤井 2010）、水道

水中の被酸化物量を過マンガン酸カリウム消費量で表の異臭が指摘され始めた時期でもある。村田（1954）は、したもので、戦前は、通称「かめれおん消費量」と呼ば1953 年に大津市湖岸の水質調査を行っており、柳川かれ有機物の指標として古くから用いられてきた。PPC のら堂の川にいたる大津市の湖岸で相当量のアンモニア

分析方法は、戦前よりおおよそ変わっていない（安藤ら,

や硫化水素を検出して、糞尿汚水の流入を指摘した。水1999）ため、比較しやすい指標である。しかし、試薬や沼・村長（1958）は、1957 年に浜大津埋立地先付近の純水の純度、使用する器具類の精度などを考えれば、古水質を調査しており、下水や工場排水の汚濁を確認した。

い時代の精度が現在より悪かったであろうことが想像疏水付近での観測においてもこれらの影響が十分に考される。昔の報告書に分析方法が記載されていないため、えられる。よって 1960 年から 1975 年頃までにかけては、

どの程度の精度があるか不明であり、大阪市と京都市観経済成長や人口増加にともなう水質汚濁、有機汚濁が起測の両者の正誤を判断することは難しい。PPC は、京都こっていたと考えられる。

市では大正期から途中、空白期間があるものの毎月の調

BOD については、大阪市水道局は三井寺沖にて 1953

査が行われてきた。大阪市では、大正期からは年 2 回程

年から毎月計測を行ってきた（大阪市水道局, 1950～

度、1948 年以降は毎月の調査が行われている。ただし、2006）。京都市水道局は第二疏水取水口にて 1963 年から

大阪市では 1928 年から 1942 年にかけて膳所沖で毎月の建設省委託の河川水質汚濁調査として、さらに 1971 年

調査が行われていた。

からは全項目試験の一項目として毎月の計測を行って第二疏水取水口および三井寺沖の長期変動について、
1960 年以後は値が似ているが、1960 年以前は絶対値ときた（京都市水道局, 1953～2006）。京都市では 2004
年から年 4 回の頻度になった。

変動に違いが見られた（図５）。採水場所の違いもある

両者の経年変動 (図 6) を見ると、長期の傾向としてが、分析精度の違いも考えられる。PPC の大部分は溶存よく一致しており、1960 年から 1990 年頃までが一つの滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

一般 細菌数

大腸 菌群 数

三 井寺（ 大阪市）

105
104

旧法
改訂法

102
三 井寺沖 年 ２ 回
膳 所沖 月1回
三 井寺沖 月1回

101
100
1920

1940
一般 細菌数

1960

1980

MPN/100ml

104

103

103
102
101
1920

2000

第２ 疏水取水口（ 京都市）

1940
大腸 菌群 数

105

1980

2000

第２ 疏水取水口

1960（ 京都市）

105
戦前 法
定期試験
全項目試験

104
MPN/100ml

104
103
102

103
102

101
100
1920

図 7

三 井寺沖（ 大阪市）

105

1940

1960

1980

2000

101
1920

1940

1960

1980

2000

三井寺沖（大阪市測定），第二疏水取水口（京都市測定）における一般細菌，大腸菌群数の経年変動．測
定頻度は図 3 に同じ．また，戦前、膳所沖にて月 1 回測定されたデータの年平均値を参考のため付した．
データ出典は本文中に記載．

山となっている。大阪市と京都市の両者のデータの違いと培養条件の変更があり、厳密には経年の分析方法にはは、PPC 消費量の時と同様に採水場所と分析精度の上の連続性がない（安藤ら, 1999）。特に培養温度と時間が誤差があると思われる。そして現在は 1960 年代初頭と異なる 1936 年（昭和 11 年）以前と以後ではかなり異な

同じ BOD レベルにある。PPC の測定は、5 分間の加熱酸ると考えるべきであろう。一般細菌は原水中には大腸菌

化反応後に計測を行っていることから、有機物の中でも群より遙かに多く存在し、その一部は大腸菌群より塩素酸化され易い物質が検出されやすい。BOD は生物に利用に強い抵抗性を持っている。

されやすい有機物を計測した値である。いずれも COD

大腸菌群は、水が糞便性の病原菌を含む汚水などによ（JIS）法や全有機炭素濃度の測定に比べれば、有機物って汚染されている疑いを示す指標として利用されての一部を測定しているにすぎないが、PPC や BOD で検出いる。大腸菌群の試験は、1950 年から液体培地によるされる有機物が 1960 年代から 1970 年代に増加したと見最確数を求める方法で行われてきた。それには LB-BGLB

られ、現在は当時より低い水準にある。PPC や BOD で把培地法が使用されてきたが、1992 年に特定酵素基質法

握できる有機汚濁は湖が富栄養化した時期にあり、現在の MMO-MUG 培地法が採用され、同時に大腸菌の有無も試はそれが改善されたといえる。

験できるようになった。特定酵素基質培地法はそれまでの方法に比べ値が高くなる傾向があると言われる。2004

2.6

細菌数の長期変遷

年には、大腸菌の簡便な培養技術が確立されてきたこと

大阪市と京都市の水質項目には、一般細菌数と大腸菌を受け、基準項目を大腸菌群より大腸菌を採用するのが数がある。細菌数の計測方法は、過去から方法や培地の適当となっている。戦前にも遠藤培地を使用した方法で変更などがあり、一貫性があるとはいいがたい。それをモニタリングされた時期もあったが、データの質の違い承知であえて数値を概観することとする。

とデータ数が少なかったことを考慮して、本検討には含一般細菌の試験方法は培地を用いて培養後に、培地にめなかった。

菌群を形成した生菌を数えるもので、培地、培養条件な

大阪市水道局における大腸菌群、大腸菌の試験方法は、どに左右される。現在は標準寒天培地法に統一されてい1995 年以降、特定酵素基質培地法が採用されているが、る。戦前は、細菌聚落数と呼ばれた。一般細菌数の計測

2003 年までは LB-BGLB 法と併用されているため、比較

は、過去から計測の仕方に大きな変化はないものの培地可能である。京都市水道局では 1993 年より特定酵素基

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

質培地法になっているが、2001 年以降基質の記載がさる。それは、水質項目において色度という指標で表されれていない。

10000
る溶解性物質もしくはコロイド物質が改善していない
三 保が 崎4している。しかし、1980 年以降の変動は両市で少し異なっている。大腸菌群数は、それぞれの地点の一般細菌数の変動に概ね似ている。琵琶湖水の環境基準では大腸

3
100
2
10
1

菌群数 50 MPN/100ml であり、これらの地点ではグラフ
1975の推移を見る限り、その基準を達成することは容易でな

1980

1985

1990

い。かつて環境庁は水泳場の水質基準に大腸菌群数を採寺沖の両地点では 1960 年以降、水泳場としても快適とはいえない水準にある。1990 年以降、京都市データで増加があることは、近年になっても細菌数からは水質の

2000

2005

1000
3
100
2
10
1

改善は見られない。
滋賀県(1975～2007)による三保ヶ崎、唐崎沖中央における水質項目の経年変動を示した（図 8）。同じ有機物指標でも COD は 1985 年以降横ばいで目立った減少傾向
は見られない。大腸菌群数は、三保ヶ崎では横ばい、唐

1
2010
10000

唐崎沖中央
BOD, COD (mgl-1)

していた。この基準に照らし合わせると、疎水口と三井

1995

4

用していたことがあるが、そのときの基準は、1,000
MPN/100ml 以下を快適、50,000 MPN/100ml 以上を不適と

MPN/100ml

1960 年代から 1980 年代であり、その傾向は両市で共通

1000

MPN/100ml

戦前から徐々に増加が見られる。比較的値が高いのはBOD, COD (mgl-1)

両市の測定による一般細菌数の変動(図 7)を見ると、

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

1
2010

図 8 三保ヶ崎、唐崎沖中央における BOD、COD、大腸菌
群数の経年変動．○は COD,●は BOD,▼は大腸菌群数を示す．データの出典は本文中に記載．

崎沖中央では、近年増加傾向にある。その他にも堅田沖
中央、雄琴沖、杉江沖などでも大腸菌群数の増加がある。

ことに関係があるといえる。また、近年には大腸菌群数

いずれも BOD のような減少は見られない点は共通しては減少せず、むしろ増加する推移にあることも注意を要いる。近年の大腸菌群数の増加の原因は不明であるが、する点である。大腸菌群数の増加は、COD の増加や湖水

１）水草の繁茂による草体への付着細菌の増加、２）透に存在する有機物の質をふまえて原因等を検討する必明度の改善によって有機物の光分解が増加し、有機物利要があるだろう。

用が促進、３）BOD では検出されない有機汚濁による影響、などが可能性として考えられる。

また、本報告で取り上げた水質項目は、水泳場の水質に関連する項目でもある。環境省が地方自治体の協力において実施する全国の主な海水浴場の水質調査では、快2.7

2 章のまとめ

適な水浴場に求められる要件として定められている水本報告では、見た目の清澄さに関わる水質項目に主眼

質評価項目は、環境基準の健康項目が達成されているこをおいて、琵琶湖の過去からの推移を考察した。1960とを前提として、ふん便性大腸菌群数、COD、透明度、年代以前の南湖の水質が、科学的なデータからみて確か

油膜の有無を挙げている。滋賀県内の水泳場では、大腸に清澄であったことが認められる一方で、1930～40 年

菌群数や COD で水質ランクを下げることがあり、これら

代には、一部の水質項目について汚濁が始まっていたこの項目の動向は清澄さとともに水泳ができる水質としとが確認された。1960～70 年代には汚濁負荷が進み、ても重要である。

清澄さに関わる水質項目はすべての項目で悪化が認め

過去からの琵琶湖の水質についての総覧は、根来られた。その後、PPC や濁度は 1980 年代以降に減少し（1957）や三田村・西条（1978）、宗宮（2000）などがて、現在は 1960 年代以前の水準に戻っていた。一方であるが、これまでの報告になく本報告で新たに明らかに色度や細菌数など、現在もいまだ回復していない項目がしたのは京都市水道局のデータである。戦前の京都市水あり、清澄さを取り戻すにはこれらの回復を主眼として道の水質は京都市衛生試験所によって試験されている対策を検討していくことが有効であると考えられる。現ことは知られていたが、これまでの総覧では十分な資料

在の南湖湖岸に近寄ると、以前に比べ清澄さが戻ってき収集がなかったため、経年データが見られなかった。本ているようでありながら、どこか透明でないことを感じ研究において、京都市衛生公害研究所をはじめ京都府立

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

資料館や全国の大学図書館から情報を集めて資料を収物プランクトンや動物プランクトンの種毎、あるいは魚集した。これにより、はじめて京都市および大阪市水道類など大型の各生物の生元素量についてはほとんど調べ

局による琵琶湖水源水質データを大正期より経年的にられていない。本政策課題研究では、各栄養段階の生物見ることができた。これまでの戦前の南湖の濁度などのが要求する炭素量に対する窒素・リン量を明らかにする

データは大阪市水道局のものに限られ、疑わしいほどのことを第一段階の目的とし、琵琶湖の代表的な動物プラ

高い透明度を考えねばならなかったが、京都市データにンクトンと魚類の生元素量の分析を行ってきた。これによって現実的な姿が見えてきた。目標とする昭和 30 年より、現状の栄養レベル・バランスならびに将来起こり代の水質は決して手の届かないところにあるわけではうる変化が琵琶湖の生態構造に及ぼす影響について理解ないと、我々は考えている。

を深めることができ、生態系から見た適切な栄養レベルについて議論する基礎ができると考えている。本報告で3．琵琶湖の生態構造と栄養バランスの関連把握
3.1 3 章のはじめに
最近の琵琶湖は富栄養化の抑制状況から貧栄養化へ移は、これまで測定を行ってきた琵琶湖の魚類と動物プラ
ンクトンの生元素量とその比について報告する。

3.2

方法

行する段階にあると考えられ、今後の栄養負荷削減にお生元素量の分析に用いた魚類 20 種とスジエビは、ニいては、栄養塩濃度と植物プランクトン量のみならず、

ゴロブナとヌマチチブを除き、志賀町漁業協同組合のエ動物プランクトンや魚類も含めた生態構造全体への影響

リ漁で採取されたものを用いた。ニゴロブナは朝日漁業

や水産資源量についても考慮した上での対策を検討すべ

協同組合の刺し網により、ヌマチチブは和邇浜で採集しき時期に来ていると考えられる。同様の状況は、富栄養たものを用いた。魚類試料は、乾燥機(50-60 ℃)で十分化対策に一定の成果を挙げてきた欧米諸国においても指に乾燥した後、乳鉢を用いて均質になるまで微細に粉砕

摘されている(Stockner et al., 2000)。

し、分析試料とした。なお、大型の個体については、ベ

湖沼の食物連鎖構造における栄養段階毎の生物量につリタス粉砕器（大道産業製）を用いて粉砕処理を行った

いては炭素量として評価されることが多い。しかし、栄後に、乳鉢で微細になるまで粉砕した。動物プランクト

養段階間の物質フローやエネルギーの転換を理解する上

ン試料は北湖第一湖盆中央に位置する定点 N-4 にてプ

では窒素・リンなどの生元素とのバランスを考慮する必ランクトンネット(200 μm メッシュ)の鉛直曳き（0-20 m

要の重要性が近年の生態化学量論の進展によって明らか

層）により採集した。採集した試料から、実体顕微鏡下にされている(Sterner and Elser, 2002)。すなわち、高でパスツールピペットを用いてカブトミジンコとヤマ

次の生物にとって餌となる低次の生物が炭素量として多トヒゲナガケンミジンコをそれぞれ選別して、生元素のくても、食う側の生物にとって栄養バランスの悪い（質測定用試料を作成した。また植物プランクトンの生元素の悪い）餌では、効率よく高次の生物が増えていかない

量については、種毎に分別収集することが困難であった現象が明らかにされてきている。富栄養化対策としてのため、植物プランクトンが大部分を占める 20-200 μm 分

水質保全を考える上では、琵琶湖のようなリン制限型湖画の粒子態をプランクトンネットで採集し、動物プラン

沼においてはリン負荷量の削減が一次生産者である植物

クトン、魚類の生元素量の対照試料とした。

プランクトンの抑制に効果的であり、近年の植物プラン

生物体に含まれる炭素と窒素は、元素分析器 Flash

クトン量の減少傾向は、リンを中心とした外部負荷削減

EA1112（ThermoFinnigan 社製）を用いて分析した。魚の効果が出てきているものと考えられる。しかし、リン類のリンは、粉砕試料を過塩素酸と硝酸による酸化分解削減の結果として生じる窒素：リン比の増大は、高次のを行った後、ペルオキソ二硫酸カリウムによる湿式分解

生物にとって栄養バランスの悪い低次の生物の発生に繋を行い、モリブデン青法により分光光度計 U-2001（日

がる可能性もある。したがって、今後、更なる外部負荷

立製作所製）を用いて測定した。GF/F フィルターに収削減を目指すとしても、栄養レベルならびにその比の変集した粒子態ならびに動物プランクトンのリン量は、酸化に対して、高次の生物群集がどのような影響を受ける

化分解を行わずに、湿式分解後にモリブデン青法で測定ことになるかについて検討していくことは重要な課題で

した。

ある。
これまで実施されてきた琵琶湖での調査研究によって

3.3

結果

湖内の溶存態と粒子態の生元素量（炭素・窒素・リン量）

測定を行った琵琶湖産魚類 20 種の乾重量に対する炭については豊富な情報を得ることができる。しかし、植素、窒素、リン含有率の平均値は、それぞれ 45.5%, 10.3%,

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

2.41%であった。また、炭素:窒素:リンのモル比の平均
値は、50.7:9.8:1 であった。魚種別では、ヌマチチブ

表１ 琵琶湖産魚類 20 種、甲殻類３種および北湖沖合
0-20 m 層の粒子態の生元素含有率とそれらの比とブルーギルの炭素含有率が 40%未満と低いのに対して、ウグイは 50%を超えていた（表 1）。また窒素含有率
では、サケ目キュウリウオ科の２種ワカサギとアユがそれぞれ 11.2, 11.4 %と高くなるなど魚種によってばら
つきがみられた。しかし、炭素と窒素の含有率の変動係数はそれぞれ 7.2%と 7.5%であり、リンの 22.3%と比較すると魚種間の違いは小さかった。リン含有率では、ス
ジシマドジョウの 1.65%を最小として５種が 2%未満であったのに対し、ゲンゴロウブナ、ヌマチチブ、オオク
チバス、ブルーギルの４種が 3%以上であり、種によって大きな違いがみられた。その結果、炭素／リン、窒素／リンのモル比にも大きな違いがあり、ヌマチチブとブ
ルーギルの２種がそれぞれ 30, 7 以下の低い値になったのに対し、アユはそれぞれ 68.3, 14.0 と高い値を示した（表 1）。
甲殻類の生元素含有率を魚類のそれと比較すると、炭素と窒素に関しては魚類の変動幅に含まれており違いがみられないが、リンについては魚類より低含有率であった。甲殻類３種の生元素量を比較すると、動物プラン
クトンであるカブトミジンコとヤマトヒゲナガケンミ
ジンコの２種よりも、カブトミジンコとスジエビが似た組成であることが明らかとなった。動物プランクトン２

ジンコでは粒子態の 2.1 倍であるのに対し、ブルーギル

種では、特にリン含有率の違いが大きく、カブトミジン

では粒子態の 9.1 倍に達した。バス科を除く６種（ワカ

コが 1.35%であったのに対してヤマトヒゲナガケンミ

サギ、アユ、ホンモロコ、ニゴロブナ、ハス、イサザ）

ジンコは 0.93%と低い含有率であり、炭素／リン、窒素のばらつきは比較的小さく、粒子態の 3.9～5.5 倍であ／リンのモル比はカブトミジンコの方が小さくなった。

った。

北湖沖合の 0-20 m 層から採集した 20-200 μm サイズの粒子態の生元素含有率は、魚類ならびに甲殻類に比べて、

3.4

考察

炭素、窒素、リンのいずれも低く、それぞれ 31.5%, 3.9%,

魚類体内の窒素、リン含有量については、食品成分と0.31% で あ っ た 。 炭 素 ： 窒 素 ： リ ン （ モ ル 比 ） はして魚肉については古くからよく報告されてきたもの

286.6:30.3:1 となり、一般に植物プランクトンの生元の、骨や内臓も含めた魚全体に対しての測定はあまり行

素比の指標として知られているレッドフィールド比

われてこなかった。琵琶湖の魚類についても、筆者らの106:16:1 に比べるとリン含有率の低さが際立った。

知る限り、これまで報告例は見られない。しかし、近年

魚類、動物プランクトン、粒子態の生元素比の違いがの生態化学量論の発展に伴い、湖沼における物質循環や理解しやすいように、今回、分析を行った生物のうち、生態構造を評価する上で魚類の生元素量に関する情報

琵琶湖の代表的な魚類８種、甲殻類３種および北湖

は必要不可欠になってきており、特に 2000 年以降に研

0-20 m 層の粒子態について、炭素に対するリンと窒素究報告が増えてきている。本研究では、琵琶湖産の魚種の含有率（重量比）と、北湖 0-20 m 層の粒子態の比率

20 種類について、その生元素含有率とその比を初めてを１としたときの各生物の比率を図 9 に示した。図から明らかにした。ただし、個々の魚種の生元素含有率は、明らかなように、炭素量に対する窒素量とリン量は、粒その成長段階あるいは季節により変化するが、今回の調子態が最も少ない。魚類と甲殻類に含まれる炭素含有量

査ではそのことを検討するに十分な試料を測定できてに対する窒素含有量には大きな差は無く、平均値としておらず、今後さらに多試料の分析が必要である。

粒子態の 1.8 倍であった。一方、炭素含有量に対するリ

Tanner et al. (2000)は北米スペリオル湖の魚類 20

ン含有量には大きな違いがあり、ヤマトヒゲナガケンミ

種の炭素、窒素、リン含有率を報告しており、その平均

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

ナガケンミジンコ（カイアシ類）の２種について測定を行った。その結果、カブトミジンコのリン含有率が1.35 %であったのに対し、ヤマトヒゲナガケンミジンコのそれは 0.93 %であり、既報通り、カイアシ類に比べ、ミジンコ類の高リン要求が明らかとなった。
ここで、琵琶湖北湖 0-20 m 層の 20-200 μm 画分の粒
子態を甲殻類の餌とみなして、食物連鎖における栄養段
階間の生元素比について検討する。粒子態の単位炭素あたりの窒素に対し、甲殻類、魚類は、２倍弱の窒素を必
図 9

琵琶湖産魚類８種、甲殻類３種および北湖沖合
0-20 m 層の粒子態に含まれる炭素量に対する窒素量（●）とリン量（■）（左図）．右図は粒子態の窒素／炭素とリン／炭素をそれぞれ１としたときの各生物の窒素／炭素（●）とリン／炭素（■）の値を示す．

要としている（図 9）。このことは、粒子態－甲殻類－
魚類の３段階の食物連鎖を仮定した場合、粒子態から甲殻類の栄養段階間では、甲殻類にとって必要となる窒素を得るために炭素量としては必要量の２倍弱を摂食する必要があることを示している。一方、魚類が甲殻類を値はそれぞれ 45.1%, 11.3%, 2.45%であり、その比は補食する場合には炭素：窒素のバランスが栄養段階間で47.6:10.2:1（モル比）であった。これらの値は、今回一致しているので、必要となる炭素を摂取することによ測定した琵琶湖産魚類に近い値である。一方、魚種により、窒素の必要量は満たされることになる。

る生元素含有率の違いは、炭素、窒素で小さく、リンで同様の関係をリンについてみてみると、粒子態とヤマ大きい。その結果、魚種による生元素比の違いはリン含

トヒゲナガケンミジンコではリン要求が２倍強程度で有量の違いによって生じることが多い。Pilati and

あるのに対し、スジエビとカブトミジンコでは約３倍のVanni (2007)と Hendrixson et al. (2007)は魚類のリリンが必要となる。粒子態の単位炭素あたりのリンに対ン含有率がカルシウム含有率と強く相関することを明する魚類のリン要求量は 3.4-9.2 倍と魚種によって大らかにしており、カルシウムが多く含まれる骨や鱗の発きな違いがある。いずれの魚種にしても甲殻類の持つリ達具合に応じて魚類のリン含有率は大きく変化する。しン含有率より高いリン含有率となっていることから、甲たがって、魚類のリン含有率は各固体の成長段階によっ殻類を餌とする場合には、リン含有率の高い甲殻類を捕て変化すると同時に、種毎の体型なども反映しており、食する方が、効率よく必要となるリンを獲得することが分類群によってある程度整理できることが示されていでき、成長する上で有利になると考えられる。琵琶湖のる。これまで調べられた魚類の生元素量を比較すること

アユやホンモロコなど動物プランクトン食の魚類に関により、柔らかい鰭状を持つコイ科とサケ科はリン含有

する胃内調査結果からは、これらの魚類はカイアシ類よ率が低いのに対し、バス科は高いことが指摘されている

りミジンコ類を選択的に摂食していることが明らかに(Hendrixson et al., 2007)。本研究では、サケ目キュされている（三浦ら 1966; Kawabata et al., 2006）こ

ウリウオ科の２種ワカサギとアユはリン含有率が 2%未のような琵琶湖産魚類による捕食選択性は餌生物のリ満であり、11 種のコイ科魚類ではカマツカとゲンゴロ

ン含有量に起因していることが推測される。

ウブナを除くと、全 20 種の平均値 2.41%より低い値で侵略的外来種であるバス科の２種オオクチバスとブあった。一方、バス科の２種オオクチバスとブルーギル

ルーギルがスジエビを捕食するケースを仮定すると、こはリン含有率が 3%以上であり、ハゼ科のヌマチチブとの２種が必要とするリンは、スジエビの単位炭素あたり

ともにリン含有率の上位を占めた。これらの結果は、既のリンの、それぞれ 2.5, 3.1 倍となる。在来種である

報によく一致している。

コイ科の肉食魚ハスが 1.8 倍であることを照らし合わ

野外における甲殻類の種毎の生元素量については多せると、これら２種が成長するのにはより多くのリンがくの測定報告がされてきたわけでは無いが、以下の２点必要となり、在来魚類が同量生息するよりも多くのリンが指摘されている。すなわち、種毎の生元素量は餌の栄を魚体内にストックすることになる。したがって、オオ養バランスに影響をあまり受けず比較的安定している。

クチバスとブルーギルが繁殖することは、在来種を捕食

一方、種によってリン含有率に大きな違いがあり、ミジする直接的な悪影響のみならず、琵琶湖内の生態転換効

ンコ類は高くカイアシ類は低い(Sterner and Elser,率の低下にも影響していることが考えられる。

2002)。本研究では、琵琶湖沖帯の代表的動物プランク
トンであるカブトミジンコ（ミジンコ類）とヤマトヒゲ

滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書

第6号

4．謝辞

１～21（16，17は欠号）. 京都市衛生試験所,京都.

本研究でのデータや情報の収集にあたり、以下の方々

京都市水道局(1948～1952):京都市上水道水質試験成績にご協力をいただいたことについて深く謝意を表す。京ならびに調査報告書 昭和25年～昭和27年度．京都市

都市衛生公害研究所、京都市水道局水質管理センター、

水道局,京都.

同中村満課長、東レテクノ株式会社、滋賀県琵琶湖環境部琵琶湖再生課、滋賀県琵琶湖環境科学研究センター

京都市水道局(1953～2006):京都市水質試験年報 昭和28年～平成18年度. 京都市水道局,京都.

環境監視部門、元滋賀県職員 上田一好氏、加賀爪敏明

三田村緒佐武・西条八束(1978):びわ湖の水質．びわ湖と氏。本研究の遂行にあたり、以下の方々には有意義な討

その集水域の環境動態 - 研究の現状と文献・資料集．

論と情報をいただいたことに謝意を表す。総合地球環境「環境科学」研究報告集,29-45.

学研究所と京都大学 中西正己名誉教授、滋賀県立大学

三浦泰蔵・須永哲雄・川那部浩哉・牧岩男・東幹夫・

環境科学部 三田村緒佐武教授、滋賀大学教育学部川嶋

田中晋・平井賢一・成田哲也・友田淑郎・水野信彦・宗継教授、滋賀県立琵琶湖博物館 芳賀裕樹専門学芸員、

名越誠・高松史朗・白石芳一・小野寺好之(1966):魚その他滋賀県琵琶湖環境科学研究センター職員。堀正倫、類. びわ湖生物資源調査団中間報告:711-906. 近畿

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第6号