福岡水技セ研報第12号

2002年3月

Bull. Fukuoka. Fisheries. Mar. Technol. Res. Cent. No12. March

2002

福岡湾におげる貴酸素水塊の発生状況
篠原満寿美

(研究部)

Formation and Decay of Hypoxia in the Fukuoka Bay

Masumi Shinohara(Research Depertment)

福岡湾は,福岡市の北西部に位置する半閉鎖的な内湾方法である。湾内には,河川水の流入や福岡市及びその周辺都市からの生活・都市排水等の処理水が放流されてお解析に用いた資料は,福岡湾の‑80年から‑96年までり,それらに含まれる栄養塩で湾内は富栄養化が進んでの7月と8月の調査データを用いた。本調査では,図1いる。湾奥部では周年にわたって赤潮が発生し,夏期にに示した調査点で, 7,は底層で貧酸素水塊(ここでは水産用水基準における底を行っており,クロロテック(アレツク電子

生魚介類の漁獲量に影響を及ぼす底層の酸素濃度

208PDK3.0ml/1以下の水塊をいう。また,この状況を以下「貧DOメータ(YSI社MODEL58)を用いて,表層, 5m,酸素状態」という)が度々形成されている。湾内では,及び底層の溶存酸素濃度(DO)を測定した。同時に3小型底びき網漁業やカタクチイワシを中心としたまき網層(表層, 5m,底層)で採水を行い,栄養塩類(NH漁業及びノリ・ワカメ養殖などの多様な漁業が営まれて4‑N, N03‑N, N02‑N, P04‑P)を測定した。

月に月2‑4回の割合で調査
ACLを用いて, 1m毎の水温,塩分を,また,いる。近年,クルマエビ等の底生魚介類の漁獲量が減少

一方,淡水流入量は,湾内への河川流入量と下水処理するなど,赤潮や貧酸素水塊が漁業に及ぼす影響が懸念

場の放水量の合計とし,河川流入量は,福岡県内の一級されている。

河川である遠賀川の流量l)を参考にして,湾内に流入す

貧酸素水塊は,底層水の酸素濃度が低下することによる河川とその流域面積比から算出した。また,下水処理って生じる現象である。底層での酸素濃度は,水平ある場からの放水量は福岡市下水処理管理年報2'より求めいは表層からの移流や拡散による酸素供給量と底層でのた。福岡湾のクルマエビ漁獲量は福岡市農林水産統計3'

有機物等の分解による酸素消費量の均衡によって決まるを用いた。と考えられる。
湾内に供給される多量の淡水が,湾内での成層の発達や有機物の増加に関与していると推察される。福岡湾における貧酸素水塊に関する報告は少なく,その実態等については不明な点が多い。そこで,福岡湾における貧酸素水塊の発生実態を把握する目的で,湾内で夏期に実施された調査資料の整理を行った。また,貧酸素水塊の発生と陸上からの淡水流入量との関係について明らかにするとともに,湾内のクルマエビ漁獲量と貧酸素水塊との関連性についても検討を行った。

図1 調査点‑81‑篠原

結果1.各調査点,湾奥部平均における夏期平均底層DOの経年変化
福岡湾における夏期の底層DOの経年変化をみるために,調査点別に7月と8月に観測された底層DOを平均して,図2に示した。
Stn.1博多港沖)は,博多港路に位置しており,港5.0奥にもかかわらず水深は15mと深い。ここでは, '85年

4.5から調査を実施しているが, 3.0ml/1以下の貧酸素状態

4.03.5を呈することが多かった。 ̀93年から'96年には,連続3.0して貧酸素状態を呈し,特に, ̀93年以降は水産用水基

2.52.0

準基準において,甲殻類の致死濃度とされている1.52.5ml/I31 (以下,単に「危険水準」という)を下回り,5.0

̀94年は2.0ml/1と最も低い値を示した。
Stn.24.5和白沖)は,最高値3.9ml/l,最低値1.7ml/l

4.0で, ̀85年〜̀88年と'91年〜'95年には,連続して3.5Mi3.0ml/1を下回っており,湾内では貧酸素化が進んでい2.5る海域といえる。

2.01.5

Stn.6 (百道沖)は最高値4.0ml/1,最低値は1.6ml/1
5.0で̀83年以降は, ̀87, '90年を除くと,全ての年で4.53.0ml/l以下の値を示しており,特に, '94年〜'96年は4.02.0ml/1以下を示すなど,福岡湾内において,近年最も3.5
3.0貧酸素化が進んでいる海域といえる。

2.5

Stn.9 (能古島東沖)は,最高値4.0ml/1,最低偵2.0
1.52.7ml/lで, ̀80̀‑93年は年変化がなく, 3.0ml/lをこ5.0える値を示していたが, ̀94, '95年は3.0ml/l以下を示4.5した。

4.0
3.5

Stn.り5 (今津沖)は,最高値4.0ml/l,最低値2.7ml/lで, ̀86年∴95年を除くと3.0ml/lを越える値を示して3.0
2.5
2.0おり,福岡湾内では,比較的良好な海域といえる。
Stn.10 (湾口部)は,最高値4.8ml/l

1.5

最低値

3.8ml/l

5.0で,調査期間を通じてで3.0ml/1を上回る値を示した。

4.54.0次に,湾奥部(Stn.1, Stn.2, Stn.5, Stn.6,3.5

Stn.9)全体の底層DOの推移をみるために,各年毎の3.0平均を夏期平均底層DOとして,図3に示した。夏期平2.52.0均底層DOは, ̀80年に2.8ml/lを示し, '81年から'85年

1.5

80

は3.0ml/lを越える値で推移したが, '86年には危険水準まで低下した。 ̀87年から̀92年まで再び3.0ml/lを越859095 年]

上線:底生魚類の漁獲に悪影響を及ぼさない酸素濃度

える値で推移したが, ̀93年以降は連続して貧酸素状態

下線:甲殻類の致死濃度(共に水産用水基準より)を呈し,特に, ̀94年, ̀95年の2ヶ年は,危険水準以下になるなど,夏期平均底層DOが甲殻類にとって危険

図2な状態であることが分かった。

‑82‑

調査点の各年平均底層DO

福岡湾における貧酸素水塊の発生状況

日には,その範囲を縮小してStn.6付近のみとなった。
Wl

しかし, 8月3日にはっ 再び,湾口部付近まで拡大し,4.5
4.0

8月23日にはほぼ湾全域に拡大して発生していたと推3.5測された。特に,底層DOが1.0ml/1以下と貧酸素状態3.0が強かったところ(図中の黒塗り区域)は,湾奥部の百2.5

道沖と博多港沖海域でその最低値は0.4ml/1であった。

2.0'96年に発達した貧酸素水塊は7月1日には湾奥部の1.5

図390
夏期平均底層DO95年]

岸に沿って発生し, 7月15日には'95年同様Stn.6付近のみに縮小したが,その後再び拡大傾向を示し,少なく2 貧酸素水塊の発生状況(1994年, 1995年, 1996年)

とも8月下旬まで継続して発生していた。 8月21日に湾内における貧酸素水塊の発生状況を把握するためは,湾口部に位置するSTN.10においても底層DOがに,貧酸素水塊が顕著に現れた'94年, '95年及び'96年

2.3ml/lと危険水準以下まで低下するなど,湾全体に強における各調査日毎の底層DO濃度を整理し,図4,図い貧酸素水塊が拡大していたと推測された。

5及び図6に示した。
'94年の貧酸素水塊は,まず7月5日にStn. 1とStn.

3言雪奥部における水質の経年変化

6の湾奥部の岸に沿って発生・発達し,湾奥部を中心に次に, '80年からの福岡湾の物理・化学環境がどのよ拡大し, 8月上旬まで継続した。 8月22日に,一旦貧うに変化をしたのかを検討するために, 7月と8月の月酸素水塊は消滅したが, 8月30日には再び湾奥部を中初めの水温,塩分, DIN及びP04‑Pの調査結果を平均心として広範囲に再度発生していた。

して,それぞれの調査項目毎に経年変化を図7に示した。

‑95年の貧酸素水塊は7月3日の時点では,既に,港水温については,表層水温は横這い傾向であったのに対口部を除く,福岡湾内全体に広がっていたが, 7月25

図4

して,底層水温は緩やかな下降傾向を示した。

1994年の各調査日における底層DO [ml/1]の水平分布
3ml/1以下の範囲をグレー, lml/1以下の範囲を黒で示した‑83‑

篠原K^^^^^H^^^Bmw各一定(・"ikm

8月23日
図5

8月28日
1995年の各調査日における底層DO [ml/1]の水平分布
3ml/1以下の範囲をグレー, lml/l以下の範囲を黒で示した(l'.km

8月12日

図6

8月21日

1996年の各調査日における底層DO [ml/1]の水平分布
3ml/1以下の範囲をグレー, lml/1以下の範囲を黒で示した‑84‑

福岡湾における貧酸素水塊の発生状況

塩分は,底層は横這い傾向を示したが,表層は変動幅が寡に支配されると考えられる。特に,閉鎖海域においては陸域から淡水が供給されると,それに伴う密度成層が大きいものの緩やかな上昇傾向がみられた。
DINは,微増傾向にあり, '92年までは,表層,中層,形成されやすく,同時に多量の栄養塩や有機物質が海域低層が同調して同じ変化をしていたが, '93年以降は底に供給されると考えられる。淡水流入量と貧酸素水塊の層DINが表層DINより高くなる傾向がみられた。

関係について,神薗ほか(1993)"は豊前海における貧一方, PO小Pは,全体的に減少傾向にあり, '80年か酸素水塊の形成に降水量が大きく関係していることを明ら‑96年を適して,底層P04‑Pが表層P04‑Pよりも高らかにし,また,城ほか(1978)

は大阪湾において,くなる傾向がみられた。

気温と降水量との関係が大きいことを示唆している。そこで今回は,これらの条件を強化する要因として考えら

30.

れる淡水流入量と夏期平均底層DOの関係について,検28.0討した。 6, 7, 8月の淡水流入量(河川流入量+下水26.0放流量)と夏期平均底層DOの経年変化を図8に,また,24. 0

その関係を図9に示した。 ‑80年から'96年までの全調

22.0

査期間を通じて,淡水流入量と夏期平均底層DOの相関をみると有意な相関は得られなかった。しかし,経年変20.0化をみると, ‑94年から‑96年にかけては,淡水流入量35.0に関係なく低い値を示した。そこで, '94年から'96年の3ヶ年を除外してその相関を求めると, 95%信頼区30.0間で相関係数‑0.5の有意な相関が得られた。
25.020.020.02004.01503。01002.050

leo00.015.010.05.00.02.080

1.585

9095 [年]

国図6, 7, 8月淡水流入量‑昌一平均DO1.0

図8

淡水流入量と夏期平均底層DOの経年変化

0.5
r=コiiI
T85‑>‑0m一息‑95 件]i∈
IIC)

5m一喝‑Bm〔〕

図7哩哩
常駐罷帆

夏期湾奥部の水温,塩分, DIN, P04‑Pの経年変化

4.福岡湾における貧酸素水塊発生と淡水流入量の関係
貧酸素水塊は底層での酸素濃度の低下によって形成さ

3.0

2.5

2.0

れ,その強弱は表層からの酸素供給速度と底層での酸素50消費速度の均衡によって決まると考えられる。表層から

100

150

200

6,7β月淡水流入量[×10bmlの酸素供給速度は,該当海域における成層の強度に左右(直線は94', 95, ‑96年を除外した回帰直線)され,一方,底層における酸素消費速度は底層から供給

図9される有機物の量および海底に堆積した有機物の量に多‑85‑

淡水流入量と夏期平均底層DOの関係

篠原

5クルマエビ漁獲量に及ぼす底層酸素濃度の影響

年の間は,年変化は大きいが, ‑80年と'86年を除き,近年,福岡湾におけるクルマエビの漁獲量が減少して3ml/1以上の値を示した。これは,この期間に湾全体にいるとの報告がある。クルマエビ等の甲殻類は,一般的広がる貧酸素水塊が少なく, Stn.1Stn.2,Stn.6を中心に低酸素に弱く,溶存酸素濃度が2.5ml/1以下では死にとして局所的に湾奥部の東部沿岸に発生することが多か至るとされている。従って,福岡湾における夏期の貧酸ったからだと考えられる。 '92年以降は,夏期平均底層素状態は酸素濃度の低下は,クルマエビにとって明らかDOが3ml/lを下回る値を示し,貧酸素水塊が1ケ月連に不良な環境であったと考えられた。

続して湾全体の広がるなど,湾全体の貧酸素化が進んでいることがわかった。

そこで,クルマエビ漁獲量と夏期平均底層DOの経年変化を対比して図10に示した。福岡湾内におけるクル'94年, '95年及び'96年の福岡湾における貧酸素水塊

マエビの漁獲量は, '80年から'89年までは, 47トンかの水平分布から,福岡湾における貧酸素水塊は,湾奥部ら93トンの間で推移していたが, 190年の159トンを最の岸寄りから発生して徐々に湾全体へ拡大する傾向がみ高に,翌年の'92年には24トンと激減し, ‑93年からられた。また, '94年から‑96年の期間は7月と8月に'96年にかけては, 27トンから64トンの低い水準で推継続して貧酸素水塊の発生がみられ,貧酸素水塊が一員移した。これを夏期平均底層DOと対比すると, 159ト縮小及び消滅した後も,再度発生・拡大することから,ンと豊漁だった'90年は,夏期平均底層DOが3.6ml/1と‑94年から196年の夏期の福岡湾は,貧酸素水塊が発生近年で最も高く良好な環境であったのに対して,翌年以しやすい状況にあったと推測される。

降の夏期平均底層DOの低下と呼応するようにクルマエ

福岡湾において貧酸素水塊の発生と淡水流入量の関係ビの漁獲量は減少していた。

については,期間を通じては,関係がみられなかったものの, '80年から'92年の13年間に限ってみると,淡水吊流入量が多いほど,夏期平均底層DOは低くなる負の相関が認められ,淡水量の増加が,夏期における底層DOの低下を招き,貧酸素水塊を発生させるする要因の一つとして考えられた。しかし, ‑94年から‑96年の間は淡水流入量とは関係なく夏期平均底層DOが低かったことから,淡水流入量以外の要因があることが示唆された。
湾奥部の栄養塩の経年変化をみると, ‑92年から底層DINが表層DINを大きく上回っており,これは,福岡湾について,高木ほか(1998)61,神園ほか(2001)7)が,90

一一軌‑クルマエビt

栄養塩の供給は陸上からの負荷もさることながら,海底年移動平均からの溶出によるものが大きいことを明らかにしている

一一〇一夏季平均底層DO

図10

夏期平均底層DOとクルマエビ漁獲量のことから, ‑92年以降の海水中への栄養塩の供給に関し経年変化ては,海底からの溶出量が増加したものと考えられた。
福岡湾における夏期平均底層DOとクルマエビ漁獲量

考察の推移については,クルマエビの漁獲量が‑90年の豊漁年を境に急激に減少し,その後は低水準で推移し‑90年

福岡湾においては∴80年の調査当初から,夏期に貧代の漁獲量に回復しないのは,福岡湾の夏期平均底層酸素水塊の発生が認められた。底層DOは, Stn.1,DOが大きく影響していると考えられた。特に,漁獲依Stn.2, Stn.6の値が低く,湾奥部の方が貧酸素水塊が存の高い夏期に貧酸素水塊が長期間発生すると,クルマ発生しやすいことがわかった。特に, ‑92年から‑96年

エビが漁場から逸散し,また極端な場合は大量へい死にには, Stn2, Stn.6において1.0ml/l以下という強い至るなど,貧酸素水塊の発生・拡大は,漁獲量減少の大貧酸素状態が確認された。また, Stn.2付近は‑86年かきな環境要因の一つと考えられた。今後は,本調査を継ら'88年にかけて,湾内でもっとも貧酸素化が進み,続するともに,稚エビの育成場でもある干潟等の浅瀬に

Stn.6付近は'92年から‑96年にかけて貧酸素化が進んおける底層DOの監視も必要であると考える。

だことがわかった。夏期平均底層DOは, ‑80年から‑92‑86‑

福岡湾における貧酸素水塊の発生状況

要'92年以降は,連続して夏期平均底層DOが貧酸素約状態をはじめた時期と重なることから,近年の漁獲1)福岡湾においては̀80年の調査当初から貧酸素水量の減量は夏期の貧酸素水塊の発生が大きな影響を塊の発生が確認された。福岡湾内で,貧酸素水塊が与えていると推測された。

頻繁に発生するのは, Stn.1, Stn.2, Stn.6付近
文の湾奥部で, '92年から'96年には, Stn.2, Stn.

献6において1.0ml/l以下の極度の低酸素状態が確認1)流量年表:建設省河川局編1980‑1996された。

‑94年∴95年及び'96'年は,継続して貧酸素水塊

2)福岡市下水道局:福岡市下水道年報1980‑1996)3)水産用水基準:日本水産資源保護協会2000
4)神薗真人・江藤拓也・荒田敵生:豊前海の貧酸素水が発生し,しかもその水塊が縮小または消滅した後塊形成と降水量との関係,福岡水技研報,第1号,に,再び発生・拡大したことから,貧酸素水塊が発

217‑224 19932)福岡湾における貧酸素水塊はつ寄奥部の岸寄りから発生して,湾全体に拡大する傾向がみられた。また,

5)城 久・矢持進・阿部恒之:大阪湾における貧酸素水塊の発生状況,大阪水試研報, 5, 7主生しやすい状況にあったと推測された。
3) ‑80年から'96年の夏期平均底層DOと湾内へ流入する淡水流入量との関係をみると,期間を通じては,84 1978

関係がみられなかったものの, '80年から'92年の6)高木雅子・村瀬茂世・寺田和光・松原英隆:博多湾

13年間に限ってみると,淡水流入量が多いほど,底質からの窒素.リン溶出速度の簡易測定方法の開夏期平均底層DOは低くなる負の相関が認められ

発,用水と廃水, 40, 19‑251998
7)神薗真人・池内仁・杉野浩二郎・本田清一郎・佐藤た。

利幸・磯辺篤彦:福岡湾の窒素・リン収支,沿岸海

4)クルマエビの漁獲量が最も高かった'90年は,夏期

洋研究, 38, 13主1382001

平均底層DOが3.6ml/1と高く,漁獲量が減少した‑87‑