- 18 -東京都の運河部・内湾部における底質の長期変動傾向の解析
安藤晴夫

要旨

東京都の底質調査結果を用いて都内の運河および内湾における底質汚染の現状と 1970 年代から今日までの変動傾向について検討した。トレンド解析には、底質データの変動特性を考慮してノンパラメトリック手法である Mann-Kendall 法を使用した。解析結果によれば、底層水の貧酸素化に関連する強熱減量やＣＯＤ等の項目のトレンドは地点により異なり、水域全体では明確な改善傾向は認められず、多くの地点では、依然として高い有機物濃度を示している。一方、重金属等の有害化学物質のうち、カドミウム、鉛、総水銀、PCB の濃度は、水域全体で低下傾向を示したのに対し、ヒ素と総クロムの濃度は、低下傾向の地点はなく、むしろ上昇傾向を示す地点が存在した。

キーワード：東京湾、底質、長期変動、貧酸素化

Long-term changes in bottom sediment pollution of canals and coastal sea
areas in Tokyo
ANDO HaruoSummary

Using sediment quality data monitored since 1972 by the TMG, the present state andlong-term trend of sediment pollution in the canals and the coastal sea of Tokyo, wereanalyzed. Considering the sample size and variation of sediment data, Mann-Kendall
method which is a nonparametric method, was used for the trend analysis. The following
results were obtained; Trends of ignition loss, COD, T-S and ORP., which are related to theorganic pollution and the occurrence of hypoxic bottom water, indicated that the state oforganic pollution has not been improved throughout the water area and the bottom
sediment of many stations still contains a high level of organic matters. As for the toxic
chemicals like heavy metals, the contents of cadmium, lead, total mercury and PCB inbottom sediments have been decreasing significantly at almost all stations, but arsenic andtotal chromium contents have been increasing at some stations.
Key Words: Tokyo Bay, sediment quality, long-term trend, hypoxia

東京都環境科学研究所年報

2009

- 19 -１

はじめに
東京湾の水質は下水道整備や発生源対策により次第に改善されてきた。しかし富栄養化した状態が解消するまでには至っておらず、依然として赤潮が多発し、貧酸素水塊の発生が深刻な問題になっていて 1)、底質の汚染状況がそれに密接に関係している。すなわち、富栄養化により大量に発生した赤潮プランクトンは、やがて死んで沈降し、いわゆるヘドロ（有機物を多く含む浮泥）となって海底に堆積する。暖候期にはバクテリアがヘドロ中の有機物を活発に分解し、その過程で水中の溶存酸素が大量に消費されて底層水が貧酸素化する。
その結果、海底に生息する二枚貝やゴカイ等の底生生物が死滅して 2)、生物による浄化作用が失われ、その遺骸は、新たな汚染の原因になる。また、貧酸素化により、りん等の栄養塩がヘドロから海水ては、ほとんど報告されていない。

中に溶出して赤潮プランクトンの増殖が助長され本研究では、東京都環境局が 1970 年代から実施る。このように水質、底質の悪化が、生物浄化作してきた底質調査結果を点検・整理して施策立案用の低下と汚濁負荷の増大を引き起こし、それになどの場面で容易に活用できる様にデータベース

よって水質、底質が更に悪化するという一連の過化するとともに、それを用いて底質汚染状況の解程（一般に負のスパイラルと呼ばれている）から析を行った。ここでは東京都の運河部と内湾部に抜け出せないことが東京湾の水環境がなかなか改おける底質汚染の現状と長期的な変動傾向の解析善しない原因と考えられており、こうした連鎖を結果について報告する。

水質・底質改善→生物浄化作用の強化→水質・底質改善という正のスパイラルに変えることができ

２

方法

れば、水環境が急激に改善する可能性がある。そ(1)

使用データのためには、従来重点的に対策が講じられてきた

東京都環境局が公共用水域水質測定計画に基づ水質に加えて、底質への対策も不可欠で、底質汚き実施している底質調査結果 6)のうち、運河部 6染の現状やその推移を的確に把握することが必要

地点、内湾部 8 地点（図 1）の底質データを解析になっている。に使用した。測定期間は地点により異なり、運河

これまでに東京湾では、底質の柱状試料を用い部は 1973～2006 年（ただし C24 は 1994～2006て、主に重金属や化学物質による汚染状況の推移年）、内湾部は 1972～2006 年（ただし B05 と B06が調べられ、報告されている 3-5)。しかしその地点は 1977～2006 年）である。

は比較的沖合の湾中央部に限られ、運河など陸域

なお、本調査では、試料採取にエクマンパージに近い地点の長期的な底質汚染状況の推移につい採泥器またはスミス・マッキンタイヤ採泥器が用

東京都環境科学研究所年報

2009

- 20 -

いられ、採取された表層泥について、各種項目関係が、相互によく類似し、内湾沖合の B22 や B35（2006 年度は 23 項目）が測定、分析されている。

で濃度が高く、C15 や B23 で低い傾向が認められ調査項目のうち、全シアン、アルキル水銀等、測る。河川から湾内に流入した懸濁物は、沖合まで定結果の大部分が定量下限値以下の項目について移送される過程で粒径や比重が大きい成分から先は、解析対象から除いた。また調査開始年度が遅に沈降し、沖合では有機物濃度の高い成分が沈降

く測定期間が短い全窒素（T-N)、全りん（T-P)、しやすいためと考えられる 9)。また、都内湾では、りん酸性りん（PO4-P)については、トレンド解析

河口域より沖合の方が底泥中のクロロフィル濃度は行わなかった。

が高いことから 10)、赤潮プランクトンの沈降量も(2)多いことが推測される。これらの要因により、B22

データ解析方法

運河や内湾の底質は、海底の凹凸や流況などのや B35 では、底泥中の有機物濃度が高くなってい影響を強く受けるため、場所によるデータの変化ると考えられる。一方、下水処理水の影響を強くが大きい 7)。また、使用できるデータは各地点につ受ける B23 では、海水中の COD や栄養塩濃度はいて年１個であり、その分布に正規性を仮定する

都内湾では最も高いが 6)、周辺の流況により比重のことは困難である。こうした理由から、トレンド小さい有機懸濁物は堆積し難いことと、水深が浅解析には分布を仮定しないノンパラメトリックなく貧酸素化が起こり難いために底生生物が豊富 2)

統計手法であるマン・ケンドール法(Mannで、生物浄化作用も大きいことなどが、底泥中の-Kendall)8)を用いた。これは、データの大小関係や有機物濃度が低い原因と考えられる。C15 につい

順序関係に基づいてトレンドを推定する方法で、ては、周辺に流入汚濁源がないことが原因と考え

具体的には、値の正・負によって解析対象の時系られるが、流況等、他の要因については明らかで列データが上昇傾向か下降傾向かを示す統計量 τない。

を計算し、p 値によって、その統計量の有意性を判

T-P は、運河部の C02、C18、C24、内湾部の断する。ここでは、有意水準を p<0.01、p<0.05 のB08 で濃度が高い。運河部の地点については、下2 段階にレベル分けして結果を表した。

水処理水の影響が原因の一つと考えられる。一方、

３

B08 周辺では、河川水が海水と混合する過程で懸結果と考察

３．１

底質汚染の現状

濁粒子表面の電荷が失われて凝集しやすくなり、

図 2 に示す 1997～2006 年の項目別、地点別の底質データの分布から、近年の底質汚染状況の特それにりんが吸着されて沈降・堆積するため T-P濃度が高くなると考えられる。
ORP は、値が低いほど底質が悪化して還元的な徴を検討した。
（１）有機汚濁関連項目

状況（貧酸素化し、硫化水素やメタンなどが発生

強熱減量(IL)から T-P までの 6 項目は、有機汚濁しやすい状況）にあることを示すが、運河部の C15、に関連する項目である。これらのうち、強熱減量

C24 や、内湾部でも水深が浅い B08、B23 では、と COD、T-N、T-P は、底泥中の有機物濃度に関他の地点に比べて ORP が高いことから、貧酸素化連し、酸化還元電位(ORP)と全硫化物(T-S)は、底し難いことを示している。

泥が暴露されていた底層水の貧酸素化の程度に関連すると考えられる。

T-S は、ORP が低く還元的な地点で高い傾向が認められ、内湾部に比べて運河部の地点の方が全強熱減量、COD、T-N は、地点間の濃度の大小体的に濃度が高めの傾向を示している。

東京都環境科学研究所年報

2009

- 21 -が認められる。
特に運河部の C18 では、ヒ素(As)から PCB まですべての項目の濃度が他の地点に比べて高く、Cdでその傾向が著しく、下水処理水等周辺からの人為的影響を強く受けていることを示している。一方、C15 では、多くの項目で濃度が低く、そうした影響が少ないことを示唆している。
As については、他の項目と異なり、運河部と内湾部の地点の濃度差が他の元素に比べて小さい。
その理由は、水環境中での存在形態の違いに起因すると考えられる。すなわち、Pb 等の重金属の場合、水環境中では主に懸濁態で存在するのに対して、As では溶存態で存在することが報告されている 12)。
（３）底質汚染状況の評価
ア）有機汚濁関連項目
水産用水基準（2005 年版）13)では、水中の溶存酸素との関係から、底質の基準値として COD（アルカリ法）が 20mg/g 乾泥以下、T-S が 0.2mg/g 乾泥以下と定められている。この値と比較すると、大部分の地点では底質の COD と T-S の値が、これらの値を超過しており、底質の有機汚濁状況が底層水中の酸素を消費して底生生物の生息に悪影響を与えるレベルにあること示している。また、７
都県市の水質改善対策専門部会がまとめた底質評
価方法 14)では、底質の有機汚濁状況を、強熱減量（２）重金属等の項目
運河や内湾における底質中の重金属や PCB は、の値によって、15%以上、15～10%、10～5%、5

大気粉塵や工場・事業所排水に含まれていたもの～2%、2%未満の 5 段階に区分していが、大部分のが、主に下水処理場や余水吐を経由して流入し、地点の強熱減量の値は、5～15%の範囲にあり、有堆積したものと考えられる。実際、道路脇粉塵中機汚濁が進行していて、底質改善が必要な状況にの重金属濃度の調査結果によれば、自然界の値にあることを示している。

比べて鉛(Pb)の濃度は約 33 倍、クロム(Cr)は約 11イ）重金属等の項目倍、カドミウム(Cd)は約 6 倍高かったことが報告されている 11)。

重金属や PCB による汚染は、底生生物の生息に悪影響を与えることが予想されるが、実際の環境

図２の各底質項目について地点間で比較すると、下水道の影響を受け易い運河部で濃度が高い傾向

中では有機物濃度が高く貧酸素化を引き起こしやすい底質ほど有害物質の濃度も高い傾向があり、

東京都環境科学研究所年報

2009

- 22 -

単一の有害物質の濃度と底生生物の生息状況との関係を明らかにすることは難しい。米国大気海洋庁（NOAA）は、National Status and Trends
Progaram（環境の現状と動向の評価に関する国家プログラム）で、過去に実施された各種の調査結は、悪影響が頻繁に現れる濃度と記されている。

果から有害物質濃度と底生生物の生息状況との関

図 2 には、ERL と ERM の濃度を、それぞれ一点係を統計的に解析して、非公式ながら底質の指針鎖線と破線で表した。これらの値と比較すると、値 (Sediment Quality Guideline）として公表してT-Hg、PCB 濃度については、ERM の値を超えるいる 15)。実際には、前述のような問題点や、日米地点がいくつか認められる。

での生物種の違いなどもあり、日本の底質への適（４）底質による地点分類用の可否については議論がある。一方、日本でも

表２は、1997～2006 年の底質の平均値を地点別、この方法を参考にして、日本の港湾におけるデー項目別に示したもので、これを用いてクラスタータを用いて同様な方法での検討が行われ、NOAA分析（標準ユークリッド距離、Ward 法）により地の指針値とほぼ等しい結果を報告している 16)。こ点分類を行った。図３は、クラスター分析で得らこでは参考として表１に NOAA の指針値を示した。

れたデンドログラムである。運河部で、特に底質表中の ERL (Effects Range-Low)は、それ以下で中の汚染物質濃度が高い地点がⅠ群に、逆に多くは底生生物への悪影響がほとんど認められない濃の項目の濃度が相対的に低い地点がⅢ群に、その度、ERM (Effects Range-Median)は、その以上で中間的な値の地点がⅡ群に分類された。

東京都環境科学研究所年報

2009

- 23 -

３．２

ORP については値が高いほど底質が良い状況を示

底質汚染状況の長期的変遷

すため、他の項目と逆に上昇傾向を△、下降傾向を○で表した。
(1)

有機汚濁関連項目

強熱減量と COD は、どちらも底質中の有機物濃度に関連する項目と考えられるが、一致して同じ傾向変動を示す地点は認められなかった。すなわ
ち、強熱減量については、C18 と B25 で下降傾向、
C21 と B08 で上昇傾向を示したが、これら 4 地点の COD については、有意なトレンドは認められず、逆に COD が下降傾向を示した B05 と B11 の強熱減量もトレンドが認めらなかった。
ORP と T-S は、前述のように海底直上水の溶存酸素濃度を反映する項目であり、貧酸素化しやすい状況が改善傾向にあれば、ORP は上昇傾向を、TS は下降傾向を示すと考えられる。表 3 によれば、
ORP は、5 地点で上昇傾向（改善傾向）が認められたが、TS では、C13 と C18 でのみ下降傾向を示した。
これらの結果から、底質の有機物濃度で見る限り、この海域における底質の有機汚濁状況は地点
図 4 に底質の長期変化の例として、14 地点のうち間で変動傾向が異なり、水域全体では、明確な改で重金属等の濃度が最も高い C18 の各底質項目の善傾向が認められない。ただし、水域全体の改善経年変化と回帰直線を示す。各グラフ右上の○、状況の有無を的確に評価するためには、個々の地△の記号と色は、後述する表 3 のトレンド解析結点の有機物濃度の変化ではなく、水域全体に堆積果を示している。強熱減量は、比較的年々変動がした有機物総量の変化を把握することが必要であ小さいが、その他の項目では、変動が大きく、特ると考えられる。に Cd や Pb、PCB は 1970 年代前半の変化が大き(2)い。こうした特徴は他の地点の経年変化でも見られた。

重金属等の項目の変動傾向

底質中の Cd、Pb、総水銀（T-Hg)および PCBの濃度は、大部分の地点で経年的に下降傾向を示

表 3 は各地点、項目についての Mann-Kendallしている。しかし、As と総クロム（T-Cr)の濃度は、法によるトレンド解析結果をまとめたもので、ト

前述の Pb 等と異なり、経年的な下降傾向は認めらレンドを示す統計量 τ により上昇傾向の項目は○、ず、As は内湾部で、総クロムは、運河部を中心と下降傾向の項目は△で表し、τの有意性を示すｐする数地点で上昇傾向を示している。その原因に値に応じて色分けを行った。またトレンドの有意ついてはまだ不明で、今後さらに検討する必要が性が棄却(p>0.05)された項目については・で示した。

ある。

東京都環境科学研究所年報

2009- 24 -

(1)

底層水の貧酸素化の原因と考えられる底質の有機汚濁状況は、各地点の有機物濃度で見る限りは、過去 30 年以上の期間で明確な改善傾向は認められない。ただし、水域全体の底質中の有機物総量の増減について、今後検討する必要がある。
(2)

有害物質である Cd、T-Hg、Pb や PCB の底質中の濃度は、水域全体で下降傾向にあることが明らかになった。
(3)

As と T-Cr は、他の重金属と異なり、濃度が上昇傾向を示す地点が認められた。地点間の濃度の大小関係に関しても、他の重金属と異なる傾向を示しており、水域への負荷量の増加の有無等についてさらに検討する必要があると考えられる。
(4)

水質測定計画に基づいて 1970 年代から継続

柱状試料による底質汚染状況の推移についての報的に実施されてきた底質調査が、過去からの底質

告 3, 5)によれば、東京湾における底質の重金属汚染汚染状況を知る上で非常に有効であることが明ら

は 1900 年頃に始まり、1950 年頃から急激に濃度かになった。したがって今後ともこうした長期にが上昇し、1970 年頃にピークに達したが、それ以わたる定期的な調査を継続していくことが重要で降は急速に濃度が減少している。Pb については、あると考える。

東京湾への年間堆積量として、1880 年が 17t（非人為起源の値）の値が 1970 年に 110t まで増加し、引用文献

その後 1980 年には 71t まで減少したと推定されている 17)。また PCB 濃度についても同様な傾向にあ1) 安藤晴夫ら：１９８０年以降の東京湾の水質汚ることが報告されている 4)。したがって、東京都の濁状況の変遷について －公共用水域水質測定デ運河部及び内湾部における今回の解析結果は、既ータによる東京湾水質の長期変動解析－, 東京都存の報告結果とも良く一致している。また、1970

環境科学研究所年報, (2005).

年に健康項目として環境基準値が設定された Hg、

2) 安藤晴夫, 川井利雄：東京都内湾における底生Cd、Pb、Cr、As 等の都内公共用水域において、生物生息状況の解析結果について, 東京都環境科

分析検体中の基準超過検体の件数は、開始直後か

学研究所年報, 77-84 (2007).

ら急速に低下し、1980 年以降には Pb と As で散発

3) 松本英二ら：東京湾の人為的環境変化―地質時的に超過検体が見られる以外は 0％の状況が続い

代の環境変化との比較, 地質調査所月報, 35(6),ている 6)。

243-260 (1984).
4) 清水潤子ら：東京湾海底堆積物中における４POPs（残留性有機汚染物質）濃度分布の特徴につおわりに本研究の結果から、東京都の運河部、内湾部の底質について、次のことが明らかになった。

いて （平成14年東京湾POPs調査結果より）, 海
洋情報部研究報告 第41号, pp.16 (2005).

東京都環境科学研究所年報

2009

- 25 -5) 本田照幸ら：過剰Pb-210法による海底堆積物の16) 内藤了二ら：港湾域の底泥中化学物質濃度と堆積年代測定について, ふぃっしょんトラックニ底生生物叢の関係, 港研資料 No.1174 (2008.6).

ュースレター, 13,39-41 (2000).

17) Hirao, Y. et al:"Lead isotope ratios in6) 東京都環境局: 昭和47～平成19年度

都内河Tokyo Bay sediments and their implications in

川・内湾の水質測定結果（資料編）.<注：局名おthe lead consumption of Japanese industries",

よび資料名は途中で何度か変更>

Geochemical Journal, 20, 1-15 (1986).

7) 一都三県公害防止協議会：4.2 底質調査結果,
昭和48年度 水質汚濁共同調査報告書（東京湾総合調査）157-166(1974).
8) Gilbert,R.O.：16.4 Mann-Kendall Test,
Statistical methods for environmental
pollution monitoring, ISBN 0-442-23050-8(1987).
9) 安藤晴夫ら：洪水時の流入汚濁による東京湾水質への影響について, 東京都環境科学研究所年報,(2005).
10) 東京都環境保全局：平成4年度

東京都内湾汚泥堆積状況調査解析委託報告書, (1993).
11) 浦瀬太郎ら：廃棄物処分場浸出水および道路
脇粉塵に含まれる重金属の日本とフィリピンでの状況の比較, 水環境学会誌, 25(11),657-660(2002).
12) 新矢将尚ら：人と重金属のかかわり, 生活衛生, 50(5), 261-267(2006).
13) ㈳ 日本水産資源保護協会：水産用水基準(2005版),(2006).
14) 七都県市首脳会議環境問題対策委員会水質改善対策専門部会：東京湾における底生生物調査指針および底生生物等による底質評価手法, 全国公害研会誌, 25(2), 55-61(2000).
15) 米国海洋大気庁(NOAA)："Sediment Quality
Guidelines developed for the National Statusand Trends Program", Sediment Quality
Guidelines (ERL/ERM),
http://response.restoration.noaa.gov/book_sh
elf/121_sedi_qual_guide.pdf

東京都環境科学研究所年報

2009