広島工業大学紀要研究編
第 ₄₆ 巻（₂₀₁₂）1 – 5論文

大阪湾の埋立による栄養塩バランスの変遷と適正化に向けた方策の検証
石垣衛*・山中亮一**（平成₂₃年₁₀月₂₇日受付）

Optimization of Nutrient Cycling and Balance of Osaka Bay
for Coastal Environmental Restoration
Mamoru ISHIGAKI and Ryouichi YAMANAKA(Received Oct. 27, 2011)

Abstract
Osaka Bay Area metropolitan region exists, the water quality by regulating the amount of inflow loads
are being improved. However, an area of sea where closing practices became high over-nutrition infilled land chronically. By the way, Awaji Island of offshore in Osaka Bay and Harimanada has withered
laver. Considered the problem of bias in the balance of nutrient cycling in the Bay Area region in addition to the quantitative issues as the cause of this nutrient.
In this study, which aims to restore a proper balance of nutrient circulation in the area of Osaka Bay.
In the first study, the actual condition and problems of bias and nutrients to build organized in GIS
databases. Then, we designed the optimal method for sewage effluent for the purpose of optimizing thebalance between nutrient cycling. Finally, we evaluated the effect of forecast measures for the application of numerical analysis. From these findings, in Osaka Bay restore Project have shown that the planwill balance the need for nutrient cycling.
Key Words: enclosed water, nutrient cycling, environmental restoration, water pollution, numericalanalysis

本研究では，大阪湾圏域における適正な栄養塩循環・バ

₁ ．はじめにランスを再生するため，まず，湾圏域の栄養塩の偏りの実

大都市を抱える大阪湾圏域では総量規制等の施策によ態把握と問題点を整理した。次に，図 ₁ の中に示す『陸かり，水質は一定のレベルまで改善されたものの，埋立等にらの負荷量の減少・偏り』に着目し，栄養塩循環・バランて閉鎖性度を高めた港湾域では流入負荷の滞留が解消されスの適正化に向けた下水放流水の最適放流手法について検ず慢性的な過栄養化の状態にある。一方，淡路島沖や播磨証した。ここでは，改善方策として下水放流水の沖合放流

灘ではノリの色落ち等が生じており，漁業関係者から栄養の適用効果について，数値モデルを用いてその効果の予測塩の不足による水産資源の枯渇が叫ばれている。この様な評価を実施した。これらの結果より，今後の大阪湾再生事

背景には図 ₁ に示すように，栄養塩の量的な問題以外に，業において，栄養塩循環・バランスを念頭においた計画が湾圏域における栄養塩循環・バランス（分布と質）の偏り必要性となることを示した。という問題が内在している。
* 広島工業大学工学部都市デザイン工学科** 徳島大学大学院ソシオテクノサイエンス研究部
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石垣衛・山中亮一（₁）数値解析モデルの概要
大阪湾圏域に対して，数値解析対象範囲を図 ₂ に示すよ
うに西端を播磨灘，南端を紀伊水道とした。数値解析モデ
ルにおいて，地形情報は前述の GIS データベースより取得し，水深情報は海図から取得した。ここで，水深は尼崎西宮芦屋港の平均海面水位を基準とした。ここで，尼崎西宮芦屋港周辺の空間解像度を高めた不等間隔直交格子を設定し，計算格子間隔は ₁₀₀ m ～₁₂₀₀ m までの間で変化させ，尼崎港西宮芦屋周辺の計算格子間隔は約 ₁₈₀ m とした。鉛直方向には₂₀層設定しており，層厚は水面から ₂ m×₁層，₁ m×₁₀層，₂ m×₄層，₃ m×₁層，₅ m×₁層，₇ m×₁層，
図₁₁₀ m×₁層，₁₅ m×₁層とした。

大阪湾圏域の栄養塩循環・バランスの悪化要因（₂）解析ケース
解析ケースとして表 ₁ に示す ₃ つのケースを設定した。

₂ ．研究内容と方法

Case₁ は，₂₀₀₉年を現況を再現することを目的に設定し大阪湾圏域における栄養塩循環・バランスの適正化に向た。また Case₂ は，₁₉₇₂年～₁₉₇₅年の地形を用いて₂₀₀₉年

けて，以下に示す ₂ つの項目について研究を実施した。
₂.₁

大阪湾圏域の栄養塩偏りの実態把握（₁）大阪湾圏水質情報データベースの構築
大阪湾圏域で大規模埋立が行われた直後の₁₉₇₅年から₂₀₀₉年を対象とした地形変化，栄養塩分布状況について，既存調査資料を用いて GIS データベースを構築した。ここで，GIS データベース構築に使用した既存資料として，国土地理院発行の測量成果謄本および数値地図（₁/₂₅,₀₀₀），
大阪府・兵庫県が実施する浅海定線調査データ，公共用水域水質データ，兵庫県漁連のり研究所水質調査データ等の複数の資料を用いた。また，データベース構築ソフトとして ArcGIS Desktop Ver.₁₀（ESRI Japan）を用いた。
（₂）栄養塩分布の経時間変化の把握と評価構築した GIS データベースを用いて，埋立地形と栄養塩分布の経時変化図を GIS マップを用いることで作成した。
ここでは，まず₁₉₇₂年～₂₀₀₉年の各年のデータを ₅ 年毎に平均した値を用いて栄養塩分布を表した。次に，当該結果を用いて大阪湾で大規模埋立が実施された前後において，閉鎖性度を高めた港湾域の過栄養化と沖合水の貧栄養化の実態を把握・評価した。
₂.₂

栄養塩循環・バランスの適正化方策の適用効果の評価

栄養塩循環・バランスを支配する要因として『陸からの負荷量の偏り・減少』に着目したとき，当該事象の支配要因として，埋立による流況変化と下水処理場からの排出負荷の偏りが考えられる。ここでは，大阪湾圏域における埋立と下水処理場からの排出負荷との関係を数値解析により明らかにし，下水処理場からの放流を沖合放流とすることによる栄養塩分布の変化について評価した。

図₂
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数値モデル概要

大阪湾の埋立による栄養塩バランスの変遷と適正化に向けた方策の検証
表₁

解析ケースた人工水路（運河）が多く形成されており，₂₀₀₀年以降にケース名

地形

対象月

流入負荷量

浄水場放流位置

Case₁
Case₂
Case₃

₂₀₀₉年
₁₉₇₅年
₂₀₀₉年

₂月
₂月
₂月

₂₀₀₉年
₂₀₀₉年
₂₀₀₉年

₂₀₀₉年現在の位置
₂₀₀₉年現在の位置
西宮防波堤南側海底は沖合での埋立が多く，潮流・水質変化への大きな影響が懸念される。
₃.₂の流入負荷を与えることで，大規模な防波堤設置や埋立による下水放流水が捕捉される効果を評価した。Case₃ は，₂₀₀₉年の現況に対し下水放流水を西宮防波堤南側海底より沖合放流することで，閉鎖性海域における栄養塩捕捉の緩和効果について検証した。

る栄養塩分布（溶存無機態窒素）の変遷図を示す。図は₁₉₈₀年～₁₉₈₅年，₁₉₉₁年～₁₉₉₅年，₂₀₀₆年～₂₀₀₉年の冬季（ ₂ 月）の分布状況を示したものである。
ここで冬季データは，一次生産が栄養塩濃度分布に及ぼ正確に把握できる値として採用した。
中辻ら ₂︶ の報告によれば大阪湾の栄養塩濃度変化は，大阪湾の埋立と地形の変遷

₁₉₆₀年以降の大阪湾における埋立の変遷を図 ₃ に示す。
大阪湾では，瀬戸内海環境保全臨時措置法が施行された₁₉₇₃年以降においても関西国際空港や神戸空港など，大規模な埋立が行われていることがわかる。その累計埋立面積は約 ₉,₀₀₀ ha に達しており，瀬戸内海全域の埋立面積の約₂₀％に相当する。図 ₄ に示すように，大阪湾の埋立に伴う地形の変化は，そのほとんどが湾北部と東部に集中しており，過去₃₀年程度で急速に変化してきた。埋立地に囲まれ

図₃

図 ₅ に GIS データベースにて作成した大阪湾圏域におけす影響が小さく，当該域の流入負荷の拡散分布をある程度

₃ ．主な結果と考察
₃.₁

大阪湾圏域の栄養塩分布の変遷

₁₉₈₀年～₁₉₈₅年に最大値を示すものの，その後，総量規制等の政策によりその値は減少に転じている。図からも，₁₉₈₅年以降で栄養塩濃度は減少傾向にあり，その値は湾奥の西宮防波堤内で約 ₉₀₀ μ g/ℓ から ₂₃₀ μ g/ℓ へ減少した値を示し，淡路島沖で約 ₉₀ μ g/ℓ から ₄₀ μ g/ℓへ減少した値を示した。この結果は，総量規制により大阪湾全体で水質は改善される傾向にあるものの，都市臨海部には栄養塩が偏って存在し，依然として栄養塩濃度が高い状態であるこ

図₄

大阪湾における埋立面積の推移

図₅

大阪湾の埋立による地形変化の変遷

大阪湾圏域の年代別栄養塩分布（溶存無機態窒素）の変遷
─ 3 ─

石垣衛・山中亮一と，一方で，ノリ漁場など栄養塩を必要とする沖合の栄養塩が枯渇していることを示し，大阪湾内の栄養塩循環・バランスが崩れていることを示すものである。
都市臨海部に栄養塩が偏って存在する理由として，防波堤や埋立地にて形成される閉鎖性海域が陸域からの流入負荷を捕捉し留めていることが考えられる。特に，尼崎西宮芦屋港では，淀川や武庫川等の河川流入負荷に加え，下水放流水等も捕捉される大きな負荷のとなっていることが考えられる。
₃.₃

ノリ生産量と栄養塩バランスの関係

大阪湾におけるノリ養殖業は図 ₆ に示すように都市部を除く沿岸域を網羅するように漁場が配置されている。その

図₆

総生産量は図 ₇ に示すように，₁₉₉₃年以降₁₇億枚に達し，大阪湾におけるノリ漁場の位置全国生産量の約₁₇％に相当する。しかしながら，₂₀₀₃年に大規模な色落ちが生じることで，総生産量は₁₁億枚へと減少することになる。図 ₈ に示す単位柵あたりのノリ生産量の変化からもその影響が伺え，ノリ養殖業に従事する生産者が減少傾向にある中で，毎年のように色落ちが頻発しており，ノリ生産および水産業に大きな影響を与えている。
大規模な色落ちの生じた₂₀₀₃年は，衛星画像によると神戸空港（₁₉₉₉年着工）や関西国際空港二期（₁₉₉₆年着工）の工事中で外観はほぼ完成している。図 ₅ に示した栄養塩分
布は，₁₉₉₁～₁₉₉₅年から₂₀₀₆～₂₀₀₉年へと急激に変化しており，湾中央部で ₁₅₀ μ g/l から ₅₀ μ g/l へと₁/₃程度まで減少している。ノリの色落ちの生じた淡路島東部の東浦漁場においても同様に，₉₀ μ g/l から ₄₀ μ g/l まで減少してお
図₇

り，ノリの色落ち基準値である ₄₂ μ g/l（＝₃ μ M）を下ま兵庫県養殖ノリ総生産量・総生産金額の変遷わっていた。したがって，埋立が進行し地形が大きく変化したことで，本来大阪湾西部まで影響を及ぼしていた流入負荷が湾奥部に留まり，大阪湾奥部以外の海域の生物生産を低下させていることが示唆される。
₃.₄

下水道放流水拡散に及ぼす埋立影響と沖合放流の効果

図 ₉ ，図₁₀に大阪湾奥の潮汐残差流と塩分分布，栄養塩分布（T-P）の数値解析結果を示す。Case₂ では淀川河川水が河口から南下する流れを形成し，阻害されることなく湾域に拡散する結果を得た。一方，Case₁ では淀川河川水は舞州に阻まれることで，一部西流になり西宮防波堤内の海域に進入する成分が生じている。また，武庫川河川水や尼崎西宮芦屋港に位置する下水処理場からの放流水も西宮防波堤の北側に捕捉される傾向にある。このことが西宮防波

図₈

堤内の栄養塩が Case₂ に比較して低下する現象を招いてい

養殖ノリ単位柵あたりの生産量・生産者数の変遷ると考えられ，埋立や防波堤の設置が河川水や下水放流水から沖合放流することで，尼崎港内および，鳴尾浜～甲子を港内に留め，水質悪化の要因となることが示唆される。

園浜海域の栄養塩が減少する結果を得た。この結果は，下Case₁, Case₃ の比較では，下水放流水を西宮防波堤沖側水放流水の沖合放流を施すことで，港内への流入負荷を緩─ 4 ─

大阪湾の埋立による栄養塩バランスの変遷と適正化に向けた方策の検証

図₉

尼崎西宮芦屋港における塩分の拡散状況の変化

図₁₀

尼崎西宮芦屋港における T-P の拡散状況の変化

和でき，栄養塩濃度を減少させることとなり，水質改善が謝期待できることを示すものである。

₄ ．結

辞

本研究は，『平成₂₂年度大阪湾圏域の海域環境再生・創造論に関する研究助成事業』の助成を受けて実施したものであGIS を用いた大阪湾水質データベースの構築により，大る。兵庫県漁業協同組合連合会のり海藻事業本部の中谷明

規模な埋立により閉鎖性海域が形成されることで，陸域か泰氏には，兵庫県漁連のり研究所が有する水質調査データらの流入負荷が当該域に補足されることを明らかにした。

を提供頂いた。また，地図情報データベースの作成に際また，水質総量規制等の施策により，海域全体では栄養塩し，産業技術総合研究所の三好順也博士にご協力を頂い濃度の低下が確認され，水質は改善傾向にあるものの，都た。ここに謝意を表明する。

市臨海部では過栄養化，沖合のノリ漁場では貧栄養化の状況であり，栄養塩が偏って存在することが明らかになった。今後の大阪湾の再生計画では，栄養塩の偏りを解消する様々な方策の検討が必要であり，例えば下水放流水の沖合放流等は有効な手法の ₁ つであることが示された。

文献₁ ）社団法人瀬戸内海環境保全協会：平成₂₂年度 瀬戸内海の環境保全資料集，pp. ₃₇ – ₄₄，₂₀₁₀年
₂ ）中辻啓二：大阪湾における水質分布・水質変動に関する調査研究，p. ₃₆，₁₉₉₆年

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