1)

広島湾奥部入江におけるリン収支と貧酸素化のメカニズム＊浅岡 聡（広大院理），山本民次，山本裕規（広大院生物圏）

Ohko Inlet(study site)【緒論】 閉鎖性水域への陸域からの栄養塩の流入負荷は植物プランクトンの増殖をもたらし，やがて増殖した植物プランクトンは枯死・沈降する．沈降した植Kaita Bay

物プランクトンの分解によって水柱の溶存酸素が消費され，貧酸素水塊の発生をもたらす．底層が還元的になると硫化水素が発生し，底生生態系は壊滅的な打撃を受ける．また，底泥中のリンが溶出し，富栄養化を助長する．これまで，富栄養化の原因は主として陸域からの栄養塩の流入負荷であると言われてきたが，Fig. 1 Location map of Ohko Inlet

淡水と海水が混合する沿岸域ではエスチュアリー循

類にミカエリスメンテンの式 3)に従って，それぞれ，

1)環が栄養塩の輸送に関与すること ，湾奥部の底泥はPMP-P, BMA-P として取り込まれる．

一般的に有機物や栄養塩含有量が多く，底泥からの栄DOP は DIP と同様の経路で輸送され，DIP に分解

養塩の溶出 2)の寄与が大きいことがわかってきた．こあるいは，海水交換によって入江から流出する．粒子

れらを定量的に把握することは富栄養化対策を講じ

態リン（PP；PMA-P，Det-P）についても同様に海る際に重要である．

水交換によって輸送されることとした．

本研究の目的は広島湾奥部に位置する閉鎖性が強溶存酸素(DO)の供給は海田湾からの海水交換によく，かつ背後に大都市を抱える小海域について，現場る流入と，海水表層での再ばっ気 4)とした．一方，観測データから数値モデルを作成し，リンの物質収支

DO 消費はポンプ場排水の浮遊物質（SS），入江内のおよび貧酸素化のメカニズムを明らかにすることで浮遊粒子状有機物（デトライタス，死滅した浮遊性微ある．

細藻類）の沈降ひいては底泥表面での酸化的分解，および枯死した底生微細藻類の酸化的分解とした．

【方法】 対象海域は広島湾奥部に位置する大河入江

リン収支モデルで用いたパラメータは紙面の都合（34o 21’N, 132o 28’ E, 0.047 km2, 平均水深 4 m)で上省略するが，Wang らのモデルを参考にした 5,6)．

ある(Fig. 1)．大河入江への陸からの主たる流入負荷

入江内の平均海水交換率はポンプ場排水量 7)，海田湾

はポンプ場から排水される合流式下水道からの越流の海水交換の流量収支から 0.1 d-1 とした．水質デー

水と雨水である．また，隣接する海田湾は瀬野川から

タは現場観測データを用いた 8,9)．の負荷を強く受け，湾口部には工業地帯が広がっており，有機物含量の多いヘドロが堆積しており，夏には【結果と考察】貧酸素水塊が発生する．大河入江には，隣接する海田の計算値は観測値を良く再現した(Fig. 2)．大河入江

湾との間で潮汐による海水流入，流出があることが別のリン収支を Fig. 3 に示す．海田湾からの DIP の流に行った流動シミュレーションによって分かってい入はポンプ場（陸）からの 5 倍であった．流入したる．

DIP の大半が PMA-P，即ち浮遊性植物プランクトン

数値計算には STELLA 9.0.3(isee systems)を用いてリン収支モデルを作成し 2005 年 11 月から 2006

本モデルの DTP(DIP+DOP)濃度の増殖で消費され，PMA-P は流入時の 2 倍の負荷で海田湾や広島湾へ流出すると計算された．これが海田年 10 月までのリン収支を計算した．リン収支モデル

湾の富栄養化の一因となっていると考えられた．一方，において，溶存態無機リン(DIP)は，ポンプ場からのDOP の負荷は底泥からの溶出，ポンプ場からの流入，流入負荷，入江に堆積した底泥からの溶出，海田湾か植物プランクトンの枯死・分解などによる内部循環のらの海水交換による流入，および，溶存有機態リン順に大きかった．前述のとおり DIP が入江内で一次(DOP)，デトライタスリン(Det-P)の分解によって供生産に使われ，底泥は枯死した植物プランクトンの沈給される．分解速度は溶存酸素と水温に依存すること降フラックスを顕著に受け，ひいては植物プランクトとした．一方，DIP は浮遊性微細藻類，底生微細藻ンの死細胞が DOP へ分解され底泥から溶出する．したがって，DOP についても流入時よりも高負荷とな

Concentration (mmol L-1)

4.0----:DTP (Simulated) ―:DIP (Simulated)○：DTP (Observed) ■：DIP (Observed)

3.0って海田湾や広島湾へ流出する．
DO 濃度も観測値を良く再現し (Fig. 4)，入江内のDO 消費の寄与率を計算したところ，97~99%が枯死

2.0

した浮遊性植物プランクトンの分解によって消費されることが明らかになった．クロロフィル濃度の増加

1.0に遅れて，本モデルで計算した底泥酸素消費量(SOD)
0.0

11J122MJ4Y. 2005

6 S8

値が増大しており，夏の貧酸素化は春の植物プランク

10Dトンのブルームに起因すると推定された(Fig. 5).また，

Y. 2006Month

本モデルで得られた SOD 値 5.8~270 mg O2 m-2 d-1

Fig. 2 The simulated and observed concentrationof DTP or DIP in Ohko Inlet

は広島湾の底泥の 100~610 mg O2 m-2 d-1 と調和的であった 10)．感度解析によってポンプ場からの流入負Seawater exchange

Sea water

荷，底泥からの溶出，海田湾からの負荷，それぞれをDet-P
2.7

Decomp.

削減した際の入江内の夏季の DO の最低濃度を計算3.8したところ，いずれを削減しても 2.9 mg L-1 以上には7.3ならなかった．海田湾の定線観測 8)によると海田湾のUptake 16Terr.
loading

1.92.44mBMA-P(280)0.01 mPMA-P(930)7.7

DIP(56)

Uptake1.7Sinking
2.7

3.8
Decomp.
1.7
6.4
Sediment-P(1.9x105)

0.9

夏季の底層の DO は 2.4 mg L-1(2006 年)であり，海田

12
6.6 Decomp.
7.4
DOP
(206)
2.4

1.5

湾の貧酸素水塊の発生が解消されない限り大河入江の貧酸素化も解消されないと考えられた．

5.2【結論と提案】 大河入江のリンのフローと富栄養化

Releasing fluxのプロセスは次の通りである．海田湾からの DIP 流入負荷によって入江内の一次生産が増大し，続いてFig. 3 Model framework and phosphorus budgetof the Ohko Inlet

PMA-P の底泥への沈降フラックスの増大，有機態リ

DO (mg L-1)ンの分解に伴う SOD の増大と底泥からのリンの溶出10.0によって富栄養化が助長されていることが明らかに8.0なった 11)．したがって，海田湾から流入した DIP は6.0

入江内で有機態リンに変換されるため， DOP や

4.02.00.0

PMA-P は海田湾からの流入時より流出時の方が大き―:DO (Simulated)●：DO (Observed)

い．また，海田湾の貧酸素水塊の発生が解消されない
限り大河入江の貧酸素化も解消されない．つまり，大J
11122MJY. 2005

46 S

8

河入江の富栄養化の緩和，夏季の貧酸素化を抑制する

D10ためには，まず海田湾のリン濃度を低減するとともに，Y. 2006

Month

貧酸素水塊を解消させる必要がある．

Chla (mg L-1)

40.0

300

―:SOD (Simulated)■：Chla (Observed)

250

30.0200

20.015010010.0500.001112Y. 2005

90218046270

8 36010

Y. 2006

MonthFig. 5 The simulated SOD and observed
Chlorophyll a concentrations

0SOD (mg O2-m-2 d-1)

Fig. 4 The simulated and observed concentrationof dissolved oxygen in Ohko Inlet【参考文献】
1)山本，橋本(2007)沿岸海洋研究 44, 137-145
2)山本(2008)瀬戸内海の海底環境（柳編），p.72
3)Dugdale(1967) Limnol. Oceanogr. 12, 685-695.
4)松梨(1993)環境流体汚染,p.225
5)Wang et al.(2003) Wat. Res. 37, 3928-3938.
6)Wang et al.(2003) Wat. Res. 37, 3939-3953.
7)広島市(2005, 2006)水質年報
8)広島県(2005, 2006)浅海定線海洋観測, St. 19.
9)鈴木(2008) 広大生物圏科学研究科博士論文
10)Seiki et al. (1999) Wat. Res. 28, 385-393
11)Asaoka,,Yamamoto(submitted)Mar.Poll.Bull.