福岡水技研報 第2号1994年3月
Bull. Fukuoka Fisheries Mar. Technol. Res. Cent., No2, March 1994

覆砂による豊前海の底質改善効果
神薗 真人・江藤 拓也・上妻 智行(豊前海研究所)

Effect on Improvement of Bottom Sediment at theBuzen Sea by Covering with Sand

Masato KAMIZONO, Takuya ETOH and Tomoyuki KOUZUMA(Buzenkai Laboratory)

豊前海福岡県地先の泥線以深の底質は泥分率

本論文のご校閲をいただいた南西海区水産研究所

90%以上, COD値で20から30mg/乾泥g,硫赤潮環境部長,本城凡夫博士および福岡県水産海

化物量で0.2から0.4mg/乾泥gを呈し1),有機汚濁の進行した状態である。このような海域では,

洋技術センター企画管理部長,切田正憲博士に謝意を表します。

夏季の高水温期における底層水の貧酸素化,さら調に底層での還元化に伴う硫化水素および硫化物の査方法

覆砂場所は図1に示す福岡県行橋市蓑島地先の増大が生態系に影響しており,底質の改善が必要

Om線より沖合約500mの地点で,工事は'89年である。
底質の改善方法としては浚渫工法,トレンチ工法(作澪)や覆砂工法がある。このうち,浚渫工法は浚渫した泥の処分場を確保しなければならないこと,トレンチ工法ではトレンチ内に溜まった汚泥の再浚渫を必要とすることなどの問題を含んでいる。一方,覆砂工法は工事場所の底生生物が敷砂が行われることによって死滅する恐れがある
ちのの,他の工法と比べると問題の少ない工法と考えられる。
豊前海では数年前から泥線周辺において覆砂による底質改善が試みられているがその効果については未解明な点が多い。そこで, 1989年7月に覆砂工事が行われた行橋市蓑島地先を調査海域に選定し,栄養塩の溶出試験,底質環境および生物について行った調査結果をもとに覆砂による底質の改善効果について検討した。

‑129‑

神薗・江藤・上妻

7月に行われた(覆砂面積200×200m,覆砂厚物による酸素消費と栄養塩溶出の影響をみるため,0.6m)。工事に用いた砂は,行橋市内を流れ,蓑底層水のみの試験区も設けた。すなわち,試験区は覆砂区,対照区および底層水のみをいれた3区

島干潟に流入している今川および長峡川河口の澪を浚渫したものである。とし,各試験区のコアの数は1回の試験につき3‑覆砂場所から南へ500mの地点を対照区(覆5本とした。コア内の酸素濃度はYSI社溶存酸砂をしない海域)として選定し,覆砂区と対照区素計(M50)を用いて現場で測定した。栄養塩濃で主に'92から'93年にかけ調査した。

度は注入前の底層水および回収後のコア内の海水

1)底質調査をポリぴんに入れ,冷蔵して実験室に持ち帰り,柱状採泥器(KK式)を用いて採泥し,上層のガラスフィルター(GFC)でろ過した後,測定0から3cmを分取し,容器に入れ密閉した後冷した。

蔵して実験室に持ち帰り分析に供した。分析項目と分析方法は以下の通りである。
粒度組成:ふるい(JIS標準)を用いて,ふるい分け法により粒度組成を求めた。採泥は'89年10月6日と'93年7月22日に行った。
硫化物:検知管法。
強熟減量: 550℃で6時間強熱。
有機炭素:乾燥泥(110℃で乾燥した泥)を遠心分離用沈澱管に入れ, 1 N塩酸を加えフィルムシー
トで蓋をして一晩放置し,翌日遠心分離を行い,上澄みを捨て再蒸留水で数回洗浄した。それを乾^7cm斗燥後,デシケーターに保存し,後日,住友化学社

図2 コアを使った酸素消費速度と栄養塩溶出速度の試験方法

製NCアナライザーを用いて有機炭素(TOC)の測定を行った。
硫化物,強熱減量および有機炭素の測定に用い注入前の酸素濃度および栄養塩濃度と回収後のた試料の採泥は'93年9月10日に行った。

それらの値の差から底層水による酸素消費と栄養2 )現場コア法による酸素消費速度および栄養塩塩溶出量を補正し,底泥による酸素消費速度と栄溶出速度試験

養塩溶出速度を算出した。試験は'93年5月から試験方法の概要を図2に示した。長さ50cm,9月の間に延べ5回行った。

内径7cmのポリカーボネイトの円筒(コア)を3)生物調査使用し,覆砂区と対照区で潜水により底質の形状底生動物(マクロベントス) :小型のスミスマッを乱さないように採泥した。この時採泥厚は15キンタイヤー型採泥器(1/20m2)を用いて,cmとした。船上でコア内の海水を泥の巻き上げ底生動物の採取を行った。覆砂区と対照区で各3がないように注意してサイホンで取り除いた。つ

回採泥を行い,1mm目のネットでふるい分けし,いで採水器を用いて底層水を採水し,ゴミや大型のプランクトンを除くため50μmのネットでろ残存物を10%ホルマリンで固定して実験室に持過し,この底層水をサイホンで泥を巻き上げないた。調査は'93年5月21日と8月9日に行った。

ように注意してコア内に注入し,コアを黒のビニー

底生大型動物:建て網を用いて底生大型動物の採ルで覆い,ビールケースに入れ,現場海域に約取を行った。入綱した生物のうち,有用魚介類を24時間沈設した。また,底層水に含まれる有機実験室に持ち帰り,種の同定と個体数の計数を行っ

ち帰り,底生動物の種の同定と個体数の計数を行っ‑130‑

覆砂による豊前海の底質改善効果

2 )現場コア法による酸素消費速度と栄養塩溶出速度た。調査は'92年6月から10月にかけ毎月1回,延べ5回行った。
結果と'93年5月から9月にかけ延べ5回行った試験
結果を表1に示した。

考察1 )覆砂後の形状変化

酸素消費速度は,覆砂区で69 ‑494mg/m2/dayの範囲を示し,平均311mg/m2/day,対照

覆砂直後の'89年10月と覆砂後4年経過した'93年7月に採泥した覆砂区の底質の粒度分布を図3に示した。両方とも二峰型の粒度組成を示し,粒径1‑2mmの砂の占める割合が大きい。粒度C日田DLOと最小12cm,最大66cmで平均すると41cmでCDあった。大潮時の'93年8月31日から9月1日

Oでコアを使用して覆砂厚を測定した。それによるL'93年11月に覆砂区において無作為に11カ所H叩

月では0.63, '93年7月では0.78であった。

(%)増惑曝鼻

分布から求めた中央粒径値(Mdφ)は'89年10にかけて覆砂区でアレック電子社製電磁流速計を用いて測定した底層近傍の実測流を図4に示した。
最小で約1cm/S,最大で約17cm/Sの流れが観測され7=。
覆砂直後の覆砂厚を測定した資料がないため覆砂厚の変化については比較できないが,覆砂直後と覆砂後4年経過した底質の粒度組成に大きな違いが見られないこと,また,秋本ら2)による回流水槽を使用してMdφ 0.4から1.45の砂の掃流限界流速を測定した結果では,流砂量に急激な増加がみられる真の掃流限界流速は40cm/S以上であることから,現場海域においてはそれほど大きな流砂もなく,覆砂後の形状はほぼ維持されているものと推察される。

>44k4‑k2‑V‑e1Ve‑<毎年毎年1/1/
図3覆砂直後と覆砂後4年経過した底質の粒度分布の比較
無作為に5カ所で採泥を行い,粒度分布を測定しその平均で示す。
a:1989年10月6日採泥
b:19 3年7月2 日採泥

9月1日

図4 覆砂区で測定した大潮時の底層近傍の流れの実測値
1993年8月31日から9月1日にかけ10分間隔で測定‑131‑

神薗・江藤・上妻

表1

コアを用いた現場での底泥による酸素(DO)消費速度と窒素(N)溶出速度の試験結果。各試験区において1回の試験につきコアを3‑5本使用して測定しており,示した値はその平均である。

試験日

D O消費速度N溶出速度(mg/m2/day)
覆砂区 対照区(mg/m2/day)
覆砂区
対照区
℃

照区で18.7‑54.6mg/m2/dayの範囲を示し,(M (D H O (MO (N I> ^F ^(M (M CM (M (M/dayの範囲を示し,平均15.8mg/m2/day,対( M

窒素溶出速度は,覆砂区で5.7 ‑ 33.7mg/m2

I s

砂区の酸素消費速度が大きかった。

H日および9月20‑21日の試験では対照区より覆C D

底質環境の比較1993年9月10日採泥)283mg/m2/dayであった。 5月27‑28日と8月26‑27日の試験では覆砂区より対照区の酸素消費速度が大きく, 7月8‑9日, 9月9‑10OO5 S
19表2区で117‑385mg/m2/dayの範囲を示し,平均cri ‑d‑1 cn> oo cn>
T‑I LO OO T‑I T‑IIO

5CO ^f

LO N‑ t> ^ LO

(M CO1 3U(M Lo t> ^ in
i‑I OO i‑I CO CD
CO CO H (M COだ

9月20‑21日

99月 9‑10日

4819日

8月26‑27日

0‑ t‑I O5 (M ^

7月

T‑i ^

5月27‑28日

範囲
硫化物

覆砂区
平均

対照区
平均

0.00‑0.03 0.01 0.70‑0.81 0.76

(mg/乾泥g)
強熟減量
0.65‑1.12 0.85(%)
有機炭素

範囲

3.10‑9.19 8.87

0.30‑1.51 0.85 17.32‑18.92 18.01(mg/乾泥g)

平均28.1mg/m2/dayの債であった。いずれの試
験日においても覆砂区より対照区の窒素溶出速度

硫化物濃度は,覆砂区では平均で0.01mg/乾が大きく,平均値で12.3mg/m2/dayの差がみられた。

泥gと低く,対照区では0.76mg/乾泥gと高い値を示した。対照区での値は,水産用水基準値

覆砂区と対照区で測定された酸素消費速度の平0.2mg/乾泥g3)の約4倍で,底生動物の生息に均値の差を検定したところ有意差は認められなかっ影響するとされている値0.5mg/乾泥g4)を上回っていた。

た。しかし,窒素溶出速度の平均値の差には1%の水準で有意差が認められ,覆砂区と比べて明ら強熱減量は,覆砂区の平均で0.85%,対照区

かに対照区での窒素溶出量は多いと判定された。の平均で8.87%を示し,対照区での値が覆砂区本試験から,有機物を大量に含む底泥上に覆砂での値の約10倍の値を示した。 TOC値は覆砂を行っても底泥からの酸素消費を抑えることはで区の平均で0.85 mg/乾泥g,対照区の平均で18.01きないが,覆砂を行うことによって夏季においてmg/乾泥gを示し,対照区での値が覆砂区での値の約20倍の値を示した。この結果は,対照区の底泥からの窒素溶出を約12mg/m2/day削減できることがわかった。

3)底質環境

底泥中に多量の有機物が存在していることを示している。

覆砂区と対照区の硫化物濃度,強熱減量およびTOC値の範囲と平均値を表2に示した。

畑5)は底土堆積物中における硫化物生成におよぼす有機物濃度の影響を検討した結果,硫酸還‑132‑

覆砂による豊前海の底質改善効果

元菌の増殖と硫化物生産活性は有機物濃度に対応

覆砂区では, 5月の調査で約2,300個体/m2生していることを明かにしている。対照区での多量息していたが, 8月の調査では多毛類が増加し,の有機物が硫酸還元菌の増殖と硫化物生産活性を高め,その結果,対照区での底泥の硫化物濃度が約5,900個体/m2と5月の生息量と比較して約2.5高くなったものと考えられる。覆砂区での底質中個体/m2, 8月の調査で40個体/m2生息していの硫化物濃度が低かった原因として,底質が砂質の場合,シルト質や粘土質と比べて空隙率が大きた。対照区では, 5月の調査で約3,600個体/m2倍に増加していた。アサリが, 5月の調査で130生息しており,その約80%は汚染指標種である

く,そのため海底面を通しての海水交換が良く好シズクガイによって占められていた。 8月の調査

気的な環境が維持されたことや,底質中の有機物が少なかったことから硫酸還元菌の増殖と硫化物では5月に優占していたシズクガイの生息がみられず,約290個体/m2と著しく減少していた。
5月から9月の各調査時に周辺の底層水酸素濃生産活性が低かったこと,が考えられる。

度は6.2‑7.5mg/lの範囲で変動しており,底4)底生動物(マクロベントス)
比較的良好な底質環境が維持されている5月と層水の貧酸素化は認められなかった。玉井6)は成層が発達して,底質環境を悪化する8月の調査

シズクガイの貧酸素耐性に関する実験を行い,酸結果を図5に示した。

素濃度2.2 ‑ 2.4mg/l以上では活発な摂餌活動を行い,永続的な生存が可能であると指摘している。今回,対照区において5月の調査時に優占していたシズクガイが8月の調査時に生息が認められなかった原因として貧酸素の影響は考えられない。 8月における対照区での底泥中の硫化物濃度が高かったことから,この硫化物が毒効果を発揮

5月21日
8月9日
覆砂区
図5

5月21日
8月9日
対照区して,シズクガイを死滅させたものと考えられる。
覆砂区においては底層水の貧酸素化が進行しなかったこととあわせて底泥中の硫化物濃度が低かった

底生動物生息量の比較

表3 建網による主な漁獲物(尾数)の比較
1992年6月から10月にかけ毎月1回延べ5回行いその平均値を反当たりの値で示す.
覆砂区(a)

6848084108000312o2a/b

CXI CO CD LO

1対照区(b)799111CD03(MxH(MH凹^Ho00oCO2215o神薗・江藤・上妻ため,底生動物の生息量が高く維持されたものとど,キス,カレイ類が集まり,漁場が形成される。
豊前海泥線周辺における覆砂は,泥からの栄養考えられる。
5)底生大型動物
建て網により漁獲された主な有用種のうち,底塩溶出を抑制し,底質からの二次汚染を軽減すると同時に底生動物を飼料とする魚介類の漁場とな生動物を捕食すると考えられるクルマエビ,ガザミ,キス,マコガレイおよびイシガレイについてる可能性が強く示唆された。

その全漁獲尾数を反当たりの尾数に換算し表3にれており,覆砂は豊前海浅海部での底質改善手法示した。

として有効な手法であると考えられる。

覆砂後数年経過しても底質の改善効果は維持さ

クルマエビの漁獲量は,覆砂区の16.8尾/反に文

対し対照区では2尾/反であり,覆砂区では対照

献区の約8倍の漁獲量がみられた。魚類では覆砂区

1)寺田和夫:周防灘西部(豊前海)の底質につの12.4尾/反に対して対照区では5尾/反であり,いて,昭和56年度福岡県豊前水産試験場研覆砂区で2.5倍の漁獲量がみられた。漁獲量から

業報告, 161‑182 (1983).

判断すると明らかに覆砂区において有用魚種の生

2)秋本恒基.山下輝昌:回流水槽による造州漁息量は多かった。この結果は上記の底生動物(マ場の耐久性の検討,福岡県水技研報,第1号,クロベントス)生息量のためと推測される。

211‑215 (1993.

6)結3 )日本水産資源保護協会:水産用水基準改訂版

び

覆砂区と対照区での底質環境,底生動物および底生大型動物の調査結果から以下のような一連の

PP26‑27 (1983).

4)荒川清:泥質中の有機物の発酵とベントスの過程が考えられる。

生息との関係,内水研報告,第7号, 12‑① 覆砂を行うことによって底泥表面の好気的な15

1955 .

状態が維持され,硫酸還元菌の活性が抑制される。

5)畑幸彦:沿岸海域の底土堆積物中における硫② 底質の環境が悪化する成層期においても覆砂化物の生成,水産大学校研究業績,第埠57号,

区では良好な環境が維持され,底生動物の生息量

63‑65 (1965).

6)玉井恭一:シズクガイの貧酸素耐性,日水誌,も高く維持される。
③ 結果として,底生動物を餌料とするクルマエ‑134‑

59, 615‑620 (1993).