＜鈴木賞＞準賞
佐鳴湖に生息するヨシの浄化作用の調査

れを、
1 研究の動機富栄養化現象という。また、佐鳴湖への流入水
私たちは学校の近くにある佐鳴湖に興味をもっ量が少なく、湖水の入れ替わりが悪くなっていた。なぜなら、佐鳴湖は 2001 年から日本の湖沼ることが挙げられる。の中で最も COD の値が高くなり、事実上、一番汚い湖沼とされているからだ。
3 ヨシ・ガマのおおまかな分布
なぜ佐鳴湖は汚いのか。また佐鳴湖を管理する
我々は野外調査の予備調査として、佐鳴湖のヨ県や市はどのような対策をとっているのか。そのシ・ヒメガマの大まかな分布状況を把握するためような点において疑問を感じ、研究を始めた。に佐鳴湖に行き、既存の佐鳴湖の地図にヨシ・ヒ研究を進めていくにつれ、私たちは湖の周りにメガマの分布を記録した。湖岸周辺の遊歩道から水生植物のヨシが多く生息していることに気づいとボートによる湖上からの両調査によって、可能た。様々な文献等を読むと、ヨシには浄化作用がな限り正確な分布図を製作した。以下が、その分あることが分かった。そこで私たちは、ヨシが水布図である。
質にどのような影響を与えているのかを調べることにした。
ヨ2 研究内容
まず、研究を始めるにあたり、佐鳴湖がどのような湖であるかを現地に行ったり文献を用いたりして調査した。

面積約 120ha
全長
約 2.3km
幅
約 0.6km
全周
約 5.5km
水深
平均 2m 最大 2.5m
水量約 240 万㎥
流域面積 約 1730ha(1) 佐鳴湖の水質
昭和 30 年代はじめ、透明度が 1.0m ほどだったのが昭和 50 年には 0.2m ほどにまで下がった。
COD は昭和 47 年度の 18mg/ℓから 12mg/ℓまで下がっているが、依然として環境基準値である 5mg/ℓの達成には程遠い状況になっている。
(2) 汚濁原因
佐鳴湖の汚濁原因の 1 つとして、上流から流入してくる家庭排水等に含まれる窒素やリン等を栄養源とし、太陽光をエネルギーにして、植物性プランクトンが異常繁殖することが挙げられる。こシの周りにガマが生息

大まかにヨシ群の面積を計算したところ約1.72ha になった。
佐鳴湖の面積約 120ha に対し、ヨシ群は約 1.4％を占めるということになる。
(1) 北岸……ヨシとガマの分布が比較的自然に近い状態になっている(2) 南岸……行政が植えたヨシが大量に分布している(ガマは植わっていない)(3) 東岸……ガマが非常に少なく、ヨシが長く連なって湖岸に沿って分布している(4) 西岸……湖岸が人工的に整備されヨシはほぼ植わっていない４ 室内実験
ヨシに浄化作用があることについて室内実験を行って確かめてみることにした(二度行いまとめて記載した)。
(1) 化学分析の項目
ア COD（化学的酸素要求量）→湖沼における水質汚濁の指標
イ DO（溶存酸素）
ウ クロロフィル a・クロロフィル b・クロロフ
ィル c・フェオ色素→クロロフィル a の現存量は直接水の濁りに作用する。またほとんどの植物プランクトンに含まれる物質なので、植物プランクトンの量の目安になる。
エ NH4-N（アンモニア態窒素）
オ NO2-N（亜硝酸態窒素）
カ NO3-N（硝酸態窒素）
キ T-P（全リン）
ク D・T-P(溶存性全リン)
ケ PO4-P（リン酸態リン）(2) リンの概要(3) 実験方法
ア 佐鳴湖でヨシ 80 本、底質 20000ｃ㎥×2、湖水 20ℓ×2 を採取する。
イ 片方のポリバケツに、採取したヨシ 80 本、底質 20000c ㎥、湖水 20ℓを入れ水面をラップで覆う（以後「ヨシ有」とする）。もう一方には、底質・湖水のみを同量入れ「ヨシ有」と同様に水面をラップで覆う(以後「対照」とする)。
ウ 毎日 300ml 採水し、ろ紙で 100ml ろ過する。
COD、DO、クロロフィル a・b・c・フェオ
色素、NH4-N、NO2-N、NO3-N、T-P、D・T-P、PO4-P を測定（DO・T-P の試水は原液、それ以外の試水はろ過水を用いる。
COD は両方用いる。
）。
(4) 室内実験結果
ア 効果が見られた点効果が見られた項目はNO2-Nとクロロフィルaだった。クロロフィル a に関しては、1 日目から 2日目にかけての減少が著しかった。グラフを見ると「ヨシ有」も「対照」も減少し最終的には値が0 になっているが、7 月 23 日 10 時から同日 17 時までを見ると分かるように、早い段階で「ヨシ有」の方が値が低くなっているので、これは浄化作用によるものではないかと考えられる。
↓一次実験のグラフ

以下の写真は、クロロフィルａの 2 日目 10 時に採水し撮影したものである。同日時クロロフィルａのグラフの値を見ると、「ヨシ有」の値の方が低くなっている。
「対照」は、まだはっきりと濁っていたが、「ヨシ有」の水は、水道水と比較してわずかに緑色に霞む程度だった。つまり「ヨシ有」の水は、現地で採水してからわずか一日足らずで、「対照」と同じような濁り具合からここまで透明になったのである。

イ 水の濁りについて顧問の辻野先生によると、水の濁り、とりわけ緑色の濁りは、植物プランクトンが原因であるということだった。植物プランクトンに含まれる葉緑素の緑色が、植物プランクトンが大量に存在することで初めて湖水中に見られるのである。佐鳴167/ h2810h167/ h2710h

17/ 6h2610h167/ h
2510h

177/ h2410h

7/2310hμgat/ℓ

湖ではそのような植物プランクトンが富栄養化 では実験開始当初から26 日の10 時にかけて値が増加し続け、最終的に「対照」を大きく上回っ現象(→研究内容の汚濁原因参照)によって大量発てしまった。 ↓一次実験のグラフ
生し、湖水が緑色になっている。そして、一般に水が緑色に濁っているとその水は汚れていると判NH4-N断されるので、佐鳴湖は汚いと言われている。
3000
2500
ではどうして水の濁りが無くなったのか。
2000
1500
「ヨシ有」の水が透明になった原因としてヨシ1000の根や茎に多く生息する微生物の存在が考えられ5000る。湖水中には様々な微生物が生息しており、中には植物プランクトンを分解するものもいる。水中に浸かっているヨシの根や茎にはそうした微生
ヨシ有
対照物が多く集まりやすい。ヨシを採取したとき、根※DO・クロロフィル b・クロロフィル c・フェの周りにいる微生物も同時に採取し「ヨシ有」とオ色素・NO3-N・PO4-P・リンは、測定はしたもしたため、普通の湖水である「対照」の水中よりのの、浄化作用の有無に明確な手がかりとはならも速く植物プランクトンの分解が進んだ。それ故、 なかったので記載しなかった。
水の濁りが無くなったのではないかと思われる。
また、佐鳴湖の野外調査に出かけた際にヨシ群
５ 室内実験考察の中に入り水を見てみると、明らかに普通の湖水(1) クロロフィル aよりも透き通っていることに気付いた。その原因
クロロフィル a の値は、「ヨシ有」、「対照」共には室内実験の「ヨシ有」と同じであると思われる
最初の 24 時間で大きく減少しているが、「ヨシ有」が、一つ特別な要因として、背の高いヨシが湖水の方がその程度が大きかった。その後最終的には中に日光が届くのを遮断したということが考えら「ヨシ有」も「対照」もほぼ０にまで下がっていれる。湖水中に日光が届かないと、植物プランクるが、「ヨシ有」のほうがより早く値が減少していトンは光合成を行うことができないため、生存するため、クロロフィル a に対してはヨシがある程ることができなくなる。また、新しい植物プラン度の効果を見せていると考えられる。
クトンも現れない。つまり、ヨシの水の濁りを無(2) NH4-Nくす作用は実際の湖でも生じているのである。
NH4-N は NO2-N と正反対であると言える結果を示した。
「対照」がほぼ一貫して低い値を示していたのに対し、「ヨシ有」は実験開始時から大きくNO2-N に関しては、1日目から2日目にかけて上昇し、「対照」をはるかに上回った。このことかの対照における減少の仕方よりもヨシにおける減ら、NH4-N に関してはヨシが値の増加に作用した少の仕方の方が大きく、早い段階で値が低下している。このためヨシが減少を促進していると考えと考えられる。
ることができる。 ↓二次実験のグラフ(3) NO2-N
NO2-N は「ヨシ有」の 1 日目から 2 日目にかけNO2-Nての急激な減少に注目した。その期間に「対照」の値はあまり変化していないことから、この変化はヨシによるものである可能性が高い。一方「対照」も 4 日目から 5 日目にかけて急激に減少しているが、これは、亜硝酸酸化細菌やアンモニア酸化細菌による硝化作用が原因だと考えられる。硝化作用とは、それらの細菌によって NH4-N がNO2-N、NO3-N の順に酸化される現象のことであウ 効果が見られなかった点NH4-N に関しては、る。
「対照」ではほぼ横這いで低い値にとどまっているのに対して、
「ヨシ有」

mg/l

COD(満潮)■：懸濁COD■：溶存COD

181614121086420
ヨシガマ

COD(間)

mg/l

６ 室内実験まとめ
今回、2 度にわたる室内実験を行いヨシの浄化作用の有無を確認し、分析結果をグラフとして残した。室内実験は、実際に佐鳴湖の中で調査を行う前の予備調査としての役割を果たした。
室内実験では、ヨシによる水質への影響を多く見ることができた。まず、NO2-N、クロロフィルa においては、ヨシによる浄化作用によってそれらの現存量が減少するのが確認できた。それらの項目では、実験後半はあまり変化が見られなかったが、実験開始直後は「対照」と比べて確かに現存量の減少が確認でき、ヨシの浄化作用の影響があることを確信した。NH4-N においてはヨシ自身から生じる NH4-N によって現存量が増え、悪影響を与える結果となった。このようにヨシには全ての項目において浄化作用があるのではないということが分かった。

外■：懸濁COD■：溶存COD

181614121086420ヨシガマ

外クロロフィル a では、満潮から間の時間帯にかけて「ガマ」「外」の値が大幅に増加しているのに対し、「ヨシ」の値のみわずかではあるが減少した。
(下図)

７ 野外調査前述の室内実験では、ヨシの浄化作用を人工的かつ閉鎖的な環境で調査した。だが実際の湖では自然の様々な要素が非常に複雑な形で絡み合ってクロロフィルaμ gat/ℓ■：満潮 ■：間いるので野外調査を行う必要があると考えた。こ9080
れも二度調査した。
7060(1)調査方法
5040
ア 佐鳴湖で、「ヨシ」、「ガマ」、「外」の３地点を3020定める。
（ヨシ、ガマ付近で採水したものを「ヨ100シ」「ガマ」とし、それらの植物が周りに分布
ヨシガマ
外していない地点を「外」とした。
）
イ それぞれの地点で、満潮、満潮と干潮の間(以後「間」と表記)、干潮の時間帯で採水をする。 イ 効果が見られなかった点
ウ それを室内と同じ分析項目で調べた。
NH4-N では、満潮時はどの場所においても同じような値だったが、満潮から間の時間帯にかけて、
８ 野外調査結果「外」があまり値の変化が見られないのに対し、
ア 効果が見られた点「ヨシ」
・「ガマ」では大きく増加してしまった。
図に見られるように、「ヨシ」では満潮から間の(下図)時間帯にかけての、懸濁態 COD の割合の低下とNH4-N溶存態CODの割合の増加が顕著に見られた。
「外」
でも「ヨシ」と同じような割合の変化があったが、「ヨシ」に比べるとその程度は小さかった。
「ガマ」
においては、懸濁態CODの値も増加していた。
「ヨシ」の全 COD の値は変化が無かったので、「ヨシ」が懸濁 COD を溶存 COD に変換しているのではないかと考えられる。(右上段の 2 つの図)

興味を持つきっかけとなり湖沼の汚染具合の指標
９ 野外調査考察となっている COD に関しては、懸濁態 COD の値・COD
記載はしていないが、室内実験の際は値が増加し は低いが、溶存態 COD の値が高く、COD 全体のた。
二次野外調査で懸濁態と溶存態に分けて調査し 値としては「外」と変わりなくヨシによる浄化作たところ、その増加の原因は溶存態 COD の増加に 用が見られないという結果となった。佐鳴湖はCOD の値が日本一高いことで「一番汚い湖」とよるものだと分かった。
言われている。COD の値を下げることで水質の・クロロフィル a
とても残念でクロロフィル a に関しては、一次でも二次でも 改善を目指していた我々としては、値の減少、または増加の抑制が顕著であった。室内 ある。
いずれにせよ、ヨシには万能ではないが浄化作実験でも同様の結果が得られているので、クロロフ
ィル a に対して浄化作用が働いているのは間違い 用があるということはこの研究によって証明されたと言えるだろう。
ないと言える。
・NH4-N
NH4-N は満潮では 3 ヵ所とも値が低かったが、 １１ 参考文献
間の時間帯では「ヨシ」「ガマ」の値が著しく増加 (1) 西條 八束・三田村 緒佐武 [新編湖沼調査している。特に「ヨシ」の値が増加している。これ
法] 講談社サイエンティフィク
は、満潮・間の時間帯の「ヨシ」において、クロロ (2) 沖野外輝夫 [諏訪湖 ミクロコスモスの生フィルａの値が低く、NH4-N が植物プランクトン物] 八坂書房に吸収されなかったのが原因の一つだと考えられ (3) 日本水産資源保護協会 [新編水質汚濁調査
指針] 恒星社厚生閣
る。
(4) 高安 克巳編 他講師グループ [汽水域の科学] たたら書房
１０ まとめ(5) 小山 忠四郎,半田 暢彦,杉村 行勇, [湖※本文では野外調査で採水を行った場所の略称
水・ 海水の分析] 講談社サイエンティフ
として、「外」、「ヨシ」、「ガマ」を用いる。
ィク
野外調査でヨシの浄化作用の効果があったものの１つにクロロフィルａがある。調査の結果では、 (6) 浜松市環境部環境保全課 [よみがえれ 佐鳴湖] 浜松市「外」や「ガマ」のクロロフィルａの測定値と比べて、「ヨシ」のそれは低かった。現地において、ヨ (7) 浜松湖南高等学校自然科学部 [佐鳴湖は本当に汚いのか] 浜松湖南高等学校
シは密集して生えていた。
ガマはヨシほど密集していなかったが、ヨシを囲むように生えていた。そして「ガマ」と「外」のクロロフィルａの値は同じく １２ 謝辞
らいに高かった。それに比べて「ヨシ」ではクロロ
この研究を行うにあたり、多くの方々に御協力、フィルａの値が低く、大きな違いが見られた。この 御指導を頂きました。ここで改めてお礼を申し上ことからヨシは浄化作用を持っていると結論付け げます。
（敬称略）ることが出来る。これ以外にも NO2-N の項目にお (1) 入野漁業組合 組合長
田邊 陽三
いて浄化作用が働いているのが見られ、実際にヨシ (2) 浜松湖南高等学校 校長 鈴木 重男(3) 浜松市保健所環境保全課に浄化作用があることが証明された。
しかし、
NH4-N などヨシの浄化作用の効果が見 (4) 静岡県総合庁舎 土木建築課
られないものも存在した。
特に当初我々が佐鳴湖に