研究報告

諫早調整池における生物動態の研究―生物を利用した水質改善をめざして―
吉次

1

祥子*

はじめに
諫早湾干拓調整池では，平成 9 年の潮受堤防の締切以降，水質の COD，T-N，T-P が環境保全目標値（COD：5mg/L，T-N：1mg/L，T-P：0.1mg/L） を上まわる状態が続いており，その改善が求められている 1）（図 1）。この水質改善の対策として，調整池内では潜堤やヨシ進出促進工の整備，周辺流域では下水道の整備，耕作地の施肥管理などが計画・実施されているが，現在までのところその成果は十分でない 2）。

図1

国内では，調整池のような閉鎖性水域の水質改善

諫早湾干拓調整池の対策として，沈水植物群落や動物プランクトンのミ

本研究では，調整池の生物動態を再現した簡易モジンコなど生物を利用した方法（バイオマニピュレーデルにより物質収支を計算し，調整池において生物ション）が茨城県の霞ヶ浦，長野県の白樺湖，などを利用した水質改善手法の方向性を検討した。

で試みられており，一定の効果が得られている

図2＊

一般財団法人 九州環境管理協会。

3）4）

諫早湾干拓調整池における生物動態の構造図
環境部
48

検討の方法ランクトンの細胞数は 1.1 × 1018 細胞（細胞密度と調整池の生態系は，一般的な湖沼と同様に植物プして 3.8 × 104/mL）で，そのほとんどが珪藻類のランクトン，動物プランクトン，底生生物，魚類等

Skeletonema subsalsum であることから，調整池におで構成されていることが分かっており，これら 4 つける植物プランクトンを S. subsalsum で代表させた。の生物群を調整池における生物の構成要素とした（図1 細胞を直径 5μm，長さ 10μm の円筒形と近似して2）。既存の調査結果と知見からこれら 4 つの生物群体積を求め，体積の約 2% が炭素量 6），体積の 5% をの現存量，成長速度を求め，図 2 に示すとおり，栄有機物として現存量を算出した。

2養（窒素，リン）の水質・底質・生物群間の移動・動物プランクトンの個体数は，既存の調査結果 5）輸送をモデル化した。水中の栄養塩は，池外からのから 1.7 × 1013 個体（個体密度として 5.9 × 105 個

流入と池内の底質から溶出するとした。池底の底質体 /m3）であり，その多くがワムシ類であることから，有機物は，4 つの生物群が死亡して池底に沈降する調整池における動物プランクトンをワムシ類で代表ことにより供給されるとした。調整池では，定期的させた。1 個体を直径 300μm の球と近似して体積に潮受堤防の北部・南部排水門から池水が排出されを求め，植物プランクトンの含有率を適用して現存ており，これにより水中の栄養塩が池外に流出する量を算出した。とした。

底生生物，魚類等の現存量は，既存の調査結果 5）7）

計算にあたっては，以下の条件に基づき生物（植から 4.1 × 107g，1.3 × 108g とした。

物プランクトン，動物プランクトン，底生生物，魚表１調整池における生物等の現存量類等）の生産量（成長量），捕食量，死亡量，底質からの溶出量，流入量・流出量を求めた。
・生産量は，現存量に成長速度を乗じて求め，排泄など生物代謝に伴う栄養塩の移動は考慮しなかった。
・現在の調整池では，年単位での生物量は定常にあると仮定し，ある生物群の被食量と死亡量の合計3.2値は生産量に等しいとした。

生物の成長速度S. subsalsum と 同 属 の S. costatum の 分 裂 速 度 は・魚類等による捕食では，低次にある3つの生物群を2.3-4.28 回／日とされているが 8），これは赤潮等のそれぞれ等量で取り入れると仮定した。

増殖が活発な時の値であるためここでは 1 回／日（2・4つの生物群の死亡量の合計は，底生生物の生産量倍／日）とした。と底質からの溶出量の合計値に等しいとした。

ワムシ類の日間増殖率は，水温により 20 〜 60%

・栄養塩量は一定期間で定常であると仮定し，調整まで変化しており，ここでは平均の 40%（1.4 倍／日）池内の流入量と流出量は等しいとした。とした 9）。

これらの条件を仮定した計算結果から，調整池の調整池における底生生物は，そのほとんどがイト生物を介した物質収支を求め，生産量や死亡量などミミズ類である。有機物の多い場所では通年の繁殖物質の移動量のマスバランスから効果的な水質改善が観察されている種もあり，ここでは年 3 世代の繁手法の方向性を考察した。

殖・成長に見合う成長速度として 1.2 倍／月とした 10）。
魚類等の成長速度は，2 倍／年とした 7）。

3

これらの成長速度から各生物群の年生産量は表 2

生物動態を再現した物質収支3.1のとおりとなり、図 2 に示す捕食・被食及び死亡の調整池における生物の現存量

既存の調査結果 5） から，調整池における植物プ関係から，年被食量，年死亡量を算出した。
49

へ沈降する量は，窒素で 1,088t/ 年，リンで 186t/ 年

表 2 各生物群の成長速度・年生産量等の計算結果であり，池底からの溶出量にほぼ等しい。一方，これらプランクトンを介した物質収支と比べて底生生物や魚類等への栄養塩の移動・輸送はごくわずかである。
このように調整池における生物動態を考慮した物
3.3

質の移動では，水中−池底とプランクトンを介した調整池における窒素 (N)，リン (P)の物質収支栄養塩の流れが主体となっている。

S. subsalsum と同属の S. costatum の 1 細胞あたりの窒素，リン含有量はそれぞれ 2.71pg，0.46pg とされている 11） 13）。これに，植物プランクトンの細胞数4

水質改善の方向性
調整池の生物を利用した水質改善手法を図 3，4 にを乗じて植物プランクトン全体に含まれる窒素，リ示した物質収支の計算結果から検討した。

ンを算出した。動物プランクトンの組成は，レッドフィールド比から有機物：窒素：リン =1827：224：31 であり，これに基づく有機物：窒素：リンの比率4.1

水質改善の利用に適した生物群とその手法

調整池における窒素，リンは，植物プランクトン，と植物プランクトンの体積あたりの含有比率を適用

動物プランクトンを介しての移動量が大きい。した

して窒素，リンの現存量を求めた。
底生生物，魚類等に含まれる窒素，リンは，過去がって，調整池から動，植物プランクトンを除去すに測定したアサリ，コノシロの窒素，リンの含有率

ることは窒素，リンを除去することになり水質改善を適用して算出した。につながる。しかし，一般的な水質浄化装置の処理

表3

能力は数十 m3/ 日で，1 台あたりの年間の処理量は，調整池における各生物群の窒素，リンの現存量調整池容量（2.9 × 107 m3）の 1％程度と少なく効果に対する設備コスト等に課題がある。
4.2

生物を利用するための改善手法

調整池における底生生物，魚類等は現存量が少な
くこれらを介しての窒素，リンの移動量は小さい。
一方，これらは大型のため動植物プランクトンに比各生物群に含まれる窒素，リンと各生物群を介しべて系外へ取り出しやすい利点がある。現在の調整た窒素，リンの移動の計算結果を図 3，4 に整理した。

池は浮泥の堆積が多く，底生生物や魚類等は生息し調整池に流入した窒素，リンは，底泥から溶出したづらい環境である。ここに覆砂をすることで底生生栄養塩とともに水質中に回帰する。水質に対する流物の生息量が増加し，それを餌とする魚類等の増加入量の寄与分は，窒素で約 12%，リンで約 5% であが期待でき，増加した底生生物，魚類等を漁獲する

り，水中の栄養塩に対しては底泥の溶出による影響ことで調整池から窒素，リンが除去される。例えば，が大きいことが分かる。その栄養塩の多くは，生物調整池の底生生物が琵琶湖と同様に巻貝類・二枚貝生産・食物連鎖を通じて植物プランクトン，動物プ類が主体となり，現存量が 600g/m2 まで増加 14）したランクトンに順次取り込まれる。動物プランクトン

場合，これに含まれる窒素，リンの現存量はそれぞへの取り込み量は水質栄養塩の窒素，リンのそれぞれ 3.45t，0.293t で，年生産量は 8.28t，0.703t となれ約 37%，約 33% と高い割合となっている。さらに，

り，生産量の 50% を取り出すと流入量と比べて 3 〜植物プランクトン，動物プランクトンが死亡し池底4% の栄養塩を取り出すことができる。
50

また，覆砂により底泥からの窒素，リンの溶出がンクトン由来の有機物が沈降すると考えられるので，抑制されることも水質改善の一助となる。ただし，その効果の持続性には課題がある。

図 3，4 に示すように池底には相当量の動植物プラ

図3

諫早湾干拓調整池における年間の物質収支（窒素）

図4

諫早湾干拓調整池における年間の物質収支（リン）

51

まとめ

参考文献

調整池において生物を利用した水質改善手法を適

１）諫早湾干拓調整池等水質委員会（2007）諫早

用していくことを目的として物質収支を計算し，水湾干拓調整池等水質委員会検討結果の取りまと質改善手法の方向性を検討した結果，以下のことがめ，10,11pp．

5分かった。

2 ）諫早湾干拓調整池等水質委員会（2007）
諫早湾干拓・調整池における窒素，リンは，植物プランクトン，調整池等水質委員会検討結果の取りまとめ，22pp．

動物プランクトンを介しての移動量が大きく，動植3 ）柚木秀雄，高村典子，西廣淳，中村圭吾（1989）：

物プランクトンを除去することは窒素，リンを除浚渫土に含まれる水生植物の散布体バンクとバ去することになり水質改善につながる。

イオマニピュレーションを活用して霞ヶ浦湖・一般的な水質浄化装置による動植物プランクトン

岸に沈水植物群落を再生する試み，保全生態研の除去の処理量は，年間1台あたり調整池容量の究，Vol.8，No.2，99-111pp．
4 ）日本放送協会（2000）クローズアップ現代「美1％程度と少なく，効果に見合う設備投資に課題がある。

しい湖を取り戻せ」，NHK ホームページ．

・調整池における底生生物，魚類等は現存量が少な

5 ）九州農政局諫早湾干拓事務所（2004-2012）諫早湾

くこれらを介しての窒素，リンの移動量は小さい

干拓事業諫早湾モニタリング調査委託事業報告書

が，動植物プランクトンに比べて系外へ取り出し

6 ）高橋正征，古谷研，石丸隆（1996）：生物海洋やすい利点がある。

学 1 プランクトンの分布／化学組成，59-73pp.，

・覆砂等により底生生物，魚類等の生息量を増加さ

東海大学出版会．

せ，これらを漁獲することで調整池から窒素，リ7 ）九州農政局諫早湾干拓事務所，（2002）平成 13ンが除去される。同時に底泥からの窒素，リンの年度諫早湾干拓事業諫早湾地域生物等評価検討

溶出が抑制されることも水質改善の一助となる。

委託事業．

ただし，池底には相当量の有機物が沈降すると考8 ）岡市友利（1997）：赤潮の科学（第二版），127pp.，

えられるので，その効果の持続性に課題がある。

恒星社厚生閣．
9 ）小磯雅彦（2006）ワムシ類の安定生産技術と品

6

おわりに質について，日本水産学会誌，Vol.72，No.2，

本検討では，諫早湾干拓調整池における生物を用pp.259-262．

いた水質改善について一定の方向性を示すことがで10）大高明史（1992）日本産水生ミミズ類ユリミミ

きた。一方，計算にあたっての条件やモデル構造にズ属 ( イトミミズ科 ) の分類について，弘前大学は改良が求められる点が残り，今後はモデルの精緻

教育学部紀要，68, 1992, p.27-40化や改善手法の実効性を確かめる必要がある。

11）W.M.リーダー（1987）藻類の生理生態学，51pp.，

最後に，本検討は，調整池の水質改善手法を検討

培風館．

することを目的として，当協会内部の研究会の成果

12）岡市友利（1997）赤潮の科学（第二版），207pp.，の一部を整理したものであり，代表の中西弘先生を恒星社厚生閣．

はじめとするメンバーの方々にはこの報文をまとめ

13）眞鍋武彦（1989）海産珪藻 Skeletonema costatumるにあたって多くの助言をいただいた。今後も調整の元素組成とそれから導かれる理論組成式，日池等の閉鎖性水域の水質改善手法についての研究を

本プランクトン学会報，Vol.36，No.1，43-46pp．

進めていきたいと考えている。

14）西野麻知子（2001）水位低下が底生動物に与えた影響について，琵琶湖研究所所報，Vol.20，
116-133pp．
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