東京都の内湾域における窒素汚染の実態
The actual conditions of nitrogen pollution in the coastal sea area of Tokyo
風間 真理

1＊・安藤 晴夫

21＊

2

Mari KAZAMA , Haruo ANDO

東京都環境局・ 東京都環境科学研究所
Tokyo Metropolitan Government Environment Division
2Tokyo Metropolitan Research Institute for Environmental Protection
121摘

要

人口密集地域を背景とする東京都の地先海域（東京都内湾）の窒素による水質汚濁の実態をとりまとめた。海域の窒素濃度（全窒素）は、2000 年以降やや改善の兆しも見えるが、依然として 1～2 mg/l の範囲で推移し、しばしば環境基準値（Ⅳ類型1.0 mg/l）を超過する状態にある。この海域には窒素濃度が概ね 3～5 mg/l の河川水に加えて、沿岸の下水処理場から海水より約 10 倍高濃度の処理水が 1 日に約 400 万 m

3流入している。各種発生源対策により、都内における窒素の発生負荷量は過去 30 年間で約 2 分の 1 の 78 トン／日に削減されたが、前述のように海域の窒素濃度には、それに応じた低下傾向は認められない。その原因には、底泥からの溶出負荷や雨天時流入負荷等の影響が考えられる。その結果、赤潮の発生状況は改善されず、夏期には貧酸素水塊が慢性的に発生するため、底生生物の生息が困難な状況が続いている。

キーワード：水質、窒素汚染、底質、底生生物、東京湾
Key words：water quality, nitrogen pollution, sediment, benthos, Tokyo Bay
1．はじめに東京都

東京湾は、流域面積 7,597 km 、背景人口 2,7702）
2 1）
3 1）
万人 を有し、水域面積 1,380 km 、容積 621 km 、3）
閉鎖度指標 1.78 の閉鎖性海域である（図 1）。湾内は、富津と観音崎を結ぶ線の南北で水域が区分され、それぞれ東京内湾、東京外湾と呼ばれている。この4）
東京内湾は、水域面積 1 ha 当たりの人口が 210 人と世界有数の過密な湾である。東京湾でも特に人口の多い東京都域からの流入がある都内湾は、東京内湾の最奥部の西岸に位置し、概ね荒川と多摩川の延2長線で囲まれた面積約 100 km 、最大水深約 26 mの海域である。
図 2 は、国内の代表的な閉鎖性水域である東京湾、伊勢湾、大阪湾他の窒素濃度（全域平均値）の推5）移（環境省資料 より作成）で、各水域とも長期的な低下傾向を示しており、特に東京湾でその傾向が顕著である。しかし、2007 年の時点でも東京湾の濃度は約 0.8 mg/l で、他の湾の 1998 年の値より約 2倍も高いレベルにある。このように現在でも東京湾は、国内でも有数の窒素濃度の高い海域である。ここでは、東京湾内でも特に人間活動の影響を強く受ける都内湾の窒素に着目してその実態を報告する。
2隅田川荒川江戸川1）幕張

千葉

東京都内湾多摩川川崎鶴見川

市原

横浜

東京内湾

本牧

神奈
川
県

千葉県
金沢富津

横須賀

N

観音崎

東京外湾
剱崎金谷洲崎図1

東京都内湾．

受付；2009 年 12 月 15 日，受理：2010 年 4 月 10 日＊
〒 163-8001 東京都新宿区西新宿 2-8-1，e-mail：Mari_Kazama@member.metro.tokyo.jp
2010 AIRIES

171

風間・安藤：東京都の内湾域における窒素汚染の実態
東京湾

伊勢湾

大阪湾

瀬戸内海

有明海

St. 5

St. 23

1990

1995

St.25

St.35

7

1.06
5
全窒素（mg/l）

全窒素（mg/l）

0.8

0.6

0.4

43
20.2
101998

図21999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

02007 年度

代表的湾における全窒素の濃度推移 ．
5）

1980

図3

2．都内湾水域の窒素濃度の概要

19852005 年度

2000

都内湾における全窒素濃度の推移 ．
7）

St.5

St.6St.8St.11St.22St.23

St.25St.3562008 年度

172全窒素（mg/l）

4321045

図46789101112123（月）

都内湾における全窒素濃度の月変化 ．
7）

St.5

St.6

St.8

St.11

St.22

St.23

St.25

16St.35

2008 年度

1412COD（mg/l）

2.1 窒素の水質環境基準
わが国では、1993 年に海域の環境基準に窒素、りんが追加され、1995 年には水域別に類型が指定された。環境基準値は、利水目的に応じたこの類型により決められ、全窒素については、外湾に当たる
湾 口 部 は 0 . 3 0 m g /（l 類 型 Ⅱ ）、 内 湾 の 南 西 部 は0.60 mg/l（類型Ⅲ）、北東部は 1.0 mg/l（類型Ⅳ）である。各類型の利用目的の適応性は、水産生物の生息条件等によって分けられており、都内湾がある東京湾（ロ）［東京湾全域は、千葉港及び東京湾（イ）～（ホ）の計 6 水域に区分され、各水域は、利水目的に応じた類型（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）に割り当てられる。］の水域は類型Ⅳに指定され、生物生息環境保全の視点か
6）
らは、年間を通して底生生物が生息できる限度 と定義されている。対象水域が窒素の環境基準を達成しているか否かの評価は、その水域内のすべての評
価対象基準点の年平均値（上層）を平均した値で判断する。すなわち、東京湾（ロ）水域の場合には、都内
湾の環境基準点 8 地点（図 6 環境基準点参照）のうち、沖合の 3 地点（St.22、St.25、St.35）が窒素及びりんを評価するための基準点となっており、これらの地点と、同じ水域の千葉県 4 地点、神奈川県の 4地点の計 11 地点の年平均値の平均値で達成状況が評価される。2008 年度の場合には都内湾 3 地点の年平均値はそれぞれ 1.22 mg/l、1.81 mg/l、0.92 mg/lで、これに千葉県、神奈川県の年間平均値を加えた
全地点の平均値は 1.1 mg/l と計算され、環境基準7）は達成しなかった 。
2.2 都内湾水域の全窒素濃度の現状と推移
2.2.1 長期的変化
都内湾の 8 地点の環境基準点では、月 1 回の頻度で全窒素および形態別窒素の採水分析が行われている。図 3 に、隅田川河口域に位置する 4 地点上層7）の全窒素濃度の年平均値の推移を示す 。St.5 は最も隅田川河口に近いため、河川水の影響を最も強く受け、隅田川の水質変化に伴って 1980 年代半ばに3.5 mg/l と最も濃度が高くなった後、次第に濃度が低下し、現在は約 2 mg/l になっている。St.25、5108642045

図56789101112123（月）

都内湾における COD の月変化 ．
7）

St.35 も類似の変動パターンで推移しているが、2003 年度に両地点とも濃度が低下し、それ以降は、St.25 では 2 mg/l を下回る濃度、最も沖合の St.35
ではその約 2 分の 1 の 1 mg/l 前後の値で横ばいの状態が続いている。St.23 は、大規模下水処理場の直近に位置し水深も浅いために下水処理水の影響が顕著で、他の地点に比べて水質の変動が大きく、また St.5 に比べてもさらに高濃度で推移し、2007 年度には 4 mg/l 前後の値を示している。河川水中の下水処理水の割合が高い隅田川河口域で、沖合の地点ほど窒素濃度が低いことや、下水処理場近傍の地点では非常に濃度が高いことから、都内湾の窒素は、下水処理水に由来する寄与が非常に大きいと考えられる。
2.2.2 季節的変化
図 4、図 5 は、2008 年度の都内湾の各環境基準点における全窒素濃度及び COD（Chemical Oxygen地球環境 Vol.15 No.2

Demand）の季節変化 を示している。このうち下水処理水の影響を強く受ける St.23 は、他の地点に比べて濃度レベルが高く、5 mg/l 以上にも達する。
また、月による変動も大きい。これに対してそれ以外の地点では、夏季には、全体的に濃度が上昇する傾向を示し、3 mg/l を超える地点も認められる。
その後、秋から冬には 1 ～ 2 mg/l まで濃度が低下する。水質測定調査は降雨の影響を強く受けない日に実施されている。したがって、夏季に濃度が上昇傾向を示すのは、陸域からの流入負荷の影響よりも、植物プランクトンの増殖による二次汚濁の影響の方が強いと考えられる。図 4 で、6 月の St.22 の全窒素濃度が通常に比べて高い値を示している。
一般に、赤潮発生は、無機態窒素が有機態窒素へと変化するだけなので、全窒素濃度には影響しないと考えられるが、実際には、赤潮発生時にプランクトンは海面付近に集積する場合が多く、実際に当日はヘテロシグマアカシオ（Heterosigma akashiwo）による赤潮の発生が記録され、COD も高いことから、二次汚濁が窒素濃度上昇の原因であることをよく示している。
2.2.3 川や点源との水質濃度比較
図 6 に、都内湾海水（上層）、流入河川水（最下流地点の河川水）、及び下水処理水（下水処理場からの放流水）の窒素濃度（2008 年度平均値）を示す。
海域の水質（上層）は沖合や処理場近辺を除いて1.2 ～ 2.3 mg/l であり、流入河川河口部はそれよりやや濃度の高い 2.9 ～ 5.5 mg/l であるのに対し、直7）

171－178（2010）

接海域に放流されている下水処理場排水は、11 ～20 mg/l と 10 倍前後の高い水質で海に流入している。水量でみても、例えば森ヶ崎水再生センターは
3排水量が日量 120 万 m であるのに対し、多摩川の3低水流量が 126 万 m と同程度であるように、大都市沿岸に立地する下水処理場の排水量は河川流量に匹敵するものであり、処理場排水の環境濃度への影
響は大きい。
2.3 発生負荷量の推移
図 7 は、東京都内の COD、窒素、りんの発生負9）荷量の過去 30 年間の推移を示したものである 。
この間、すべての発生負荷量が大幅に削減されたことが分かる。この窒素の負荷量についてみると、1979 年には 1 日当たりの発生量が 147 トンであったのが、25 年後の 2004 年には 78 トンと約 2 分の 1に減少している。窒素負荷量の推移を他の項目と比較すると、COD とりんは 1980 年代から明確な削減傾向を示しているが、窒素の場合には、1980 年代末まで削減率が低く、1990 年代になって負荷量削減が進行したことを示している。このことは、都内
湾各地点における全窒素濃度の変動傾向、すなわち1990 年以降に濃度が低下し始めたこととほぼ対応している。また、りん負荷量の推移についても、1980 年代の顕著な減少や、近年の横ばい状態が後述する水質濃度（図 9 参照）と対応している。
窒素及びりん負荷量削減が近年進まなくなった原
因としては、従来からの対策で可能な削減量にほぼ到達したためと考えられる。したがって今後、水質改善を一層進めていくためには、現在、他の海域に比べて低いレベルにある下水の高度処理人口（東京都 16.4％〔2008 年度末〕、大阪湾 37.2％、伊勢湾10）26.9％） の拡大や、雨天時に非常に負荷が大きいと考えられる合流式下水道越流負荷量の削減などが必要である。
2.4 赤潮と水質の関係
2.4.1 赤潮発生要因としての窒素
都内湾では、5 月から 9 月頃にかけて赤潮が頻発している。この赤潮は栄養塩類が高いことが大きな要因とされている。図 8 に、赤潮調査を開始した
1977 年から約 30 年間の都内湾における赤潮発生状11）
況の推移 を示す。年間の発生回数は約 18 回、日＊ 2009 年度は目標値

都内湾海水発生負荷量（トン／日）

200COD 水処理水及び流入河川水と都内湾海水の窒素下8）濃度 ．

全りん×10150
100500図6全窒素

1989199419992004

2009（年度）

19791984

図7発生負荷量の推移（東京都分）．
9）173

風間・安藤：東京都の内湾域における窒素汚染の実態

発生日数（日／年）

発生日数

発生回数

1203010025802060154010205019952000

都内湾における赤潮発生状況

数は 90 日前後で、この間に明確な改善傾向は認められない。一方、季節変化については、4 月頃から発生数が増加して 7 月頃ピークに達し、11 月には、ほとんど発生しなくなる。赤潮発生のこうした季節変化は、降雨による栄養塩の供給や日射量の季節変化に関係していると考えられる。
2.4.2 窒素濃度とりん濃度
次に窒素濃度とりん濃度との関係を St.25 を例に検討した。St.25 は、東京都内湾の中心部に位置し、湾内の流況から都内の負荷量を最もよく反映しているとみられる地点である。
経年的には、窒素は図 9 に示したように 1990 年前後がピークでその後やや低下するが、りんは漸減しているため、NP 比は 15 前後で推移し、近年やや低めで横ばいの状況である。健全な海域生態系の指標であるレッドフィールド比（重量比で約 7）と比べてかなり大きく、窒素が過剰な状況にある。バランスのよい栄養塩の削減を考えると、窒素の一層の削減が望まれる。
季節変化について（図 10）、全窒素濃度は 8 月～10 月に 10 mg/l 前後まで低下するが、その間に全りんの濃度も低下するため、概ね NP 比は 15 前後の値で推移している。しかし、近年 13 程度で推移
12）している東京湾全域を纏めた結果 と比較すると都内湾では窒素の比率が高めであることを示している。
2.5 窒素の層別・形態別特徴
2.5.1 層別の濃度推移と濃度差
これまでは、上層の窒素濃度の推移について述べたが、次に、上層と下層（海底上 1 m で採水）の濃度について検討する。図 11 は、St.25 の上層と下層の全窒素濃度の経年変化である。上層の濃度は、概ね 1.5 mg/l～2.0 mg/l の範囲で推移しているが、下層はそれより変動が小さく、近年は 0.5 mg/l 程度まで低下している。また、上層と下層の濃度比でみると、30％～40％で経年的に推移している。

0（年度）

2005．

11）

3.0(T-N/T-P)/10T-N

T-P×101990

2000

2005（年度）

2.5
2.0N/P比

図819901.5
1.00.50.01980

1985

図91995

NP 比の経年変化．
2008 年度

3.0(T-N/T-P)/102.5T-N

T-P×102.0N/P比1985

1.5
1.00.50.04567

図 108910 11 12123（月）NP 比の月変化．

3.0

上層

下層2.5全窒素（mg/l）

1980

174

35

発生回数（回／年）

1402.01.5
1.00.50.019751980

図 111985

1990

1995

2000

2005 （年度）

全窒素の上層・下層における推移．

地球環境 Vol.15 No.2

171－178（2010）

3.0DINON

窒素 （mg/l)

2.5
2.0
1.5
1.00.50.01975

1980

図 121985

1990

1995

2005 （年度）2000

形態別窒素の経年変化（St.25）．

3.0

NH4-N

NO2-N

NO3-N

ON

2.5

窒素 (mg/l)

2.0
1.5
1.00.50.0456
図 1378910 11 12123（月）

形態別窒素の月変化（St.25）．

（2008 年度）

2.5.2 形態別組成の推移と季節変化
全窒素（上層）を溶存態無機窒素（DIN：NO 3-N＋NO 2-N＋NH 4-N）と有機態窒素（ON：T-N－DIN）に分け、その長期的推移について St.25 を例に示した（図 12）。
経年的には、DIN が 1980 年頃から増加し 2000年以降は、若干減少傾向を示している。これに対して、ON は、1980 年以前は濃度が約 1 mg/l で全窒素の 2 分の 1 以上を占めていたが、その後は濃度が約 0.5 mg/l まで低下し、DIN 濃度の上昇もあって、全窒素中の割合も低下している。図 13 は、2008 年
度の St.25 における窒素の形態別組成の季節変化を示したもので、この間、DIN の割合は 50％～88％、平均 68％であり、濃度は 0.47 mg/l～ 2.19 mg/l、平均 1.26 mg/l であった。DIN の内訳をみると、平均組成は、NO3-N が 43％、NH4-N が 18％であった。
なお、6 月の NH4-N 濃度が低い原因は、調査数日前に発生したヘテロシグマアカシオの影響によると考えられる。

3．底層水質や底質・底生生物の応答
3.1 貧酸素水塊
東京湾では、毎年夏季になると底層付近に貧酸素水塊が発生し、その状態が長期間続いて水生生物の生息が困難な状況になるため、その解決が重要な課題となっている。貧酸素水塊が発生する主な原因の一つが、赤潮プランクトンの大増殖であり、それは海水中に高濃度で存在する窒素・りんによって引き起こされる。図 14 は 1986、1994、2002 年 9 月の13）
底層 DO の平面分布を示したもの である。3 ヶ年を比較すると、赤で示す DO が 2 mg/l 以下の水域が、湾中央から湾奥部に広がる状況にはほとんど変化がなく、今日まで改善傾向は認められない。図
15 は、東京湾全域の水質の長期的変化を 10 年間隔13）の平面分布図に表したもの で、赤潮による水質汚濁を示す COD と赤潮発生原因である窒素・りん濃度は、依然として湾奥部西岸寄りの水域で高く、特に窒素・りんは、都内湾周辺で著しく高い状況が続いている。
3.2 底質の窒素濃度の推移
東京湾では、海水中の窒素・りん濃度に、底質か175

風間・安藤：東京都の内湾域における窒素汚染の実態

DO（mg/l）

図 14

DO の平面分布の長期的推移（9 月下層） ．
13）

COD（mg/l）
COD（mg/l）
COD（mg/l）

T-N（mg/l）
T-N（mg/l）
T-N（mg/l）T-P（µg/l）
T-P（µg/l）

図 15

全窒素（mg/g）

6St.22T-P（µg/l）

COD，T-N，T-P の平面分布の推移

St.25

St.35

5432101985

図 16176

1990

1995

2000

2005

底質における窒素濃度の推移 ．
7）

(年度)．

13）

らの溶出の影響が大きいことが指摘されている。溶出濃度そのものの変化は追えないが、底質中の窒素7）
濃度の 23 年間にわたる推移 を図 16 に示す。ここでの底質はスミスマキンタイヤー採泥器で採取された表層 5 cm 程度の試料の分析結果である。
St.22、St.25、St.35 ともに 1990 年代には、やや低下の傾向が認められるが、近年は若干高くなって、St.22 は 3～4 mg/g、St.25 は 2～3 mg/g、St.35 は4 mg/g 前後で横ばいの状況にある。COD は 1985
年当初から低下し、最近の 4 年間はさらに低めの濃地球環境 Vol.15 No.2

171－178（2010）

mg/l

mg/l

mg/l

洪水時荒川河口における水質鉛直分布（2002 年 10 月 3 日）度で推移しているが、全りんや強熱減量は窒素と同様の推移を示している。
海底に堆積したヘドロからは、底層水の貧酸素化などにより、NH4-N や PO4-P が海水中に溶出して新たな赤潮の発生原因になると考えられている。図17 は、洪水時の荒川河口（St.1）から沖合（St.A：風の塔）までの測線（図 6 の一点鎖線）について水質の13）鉛直分布を図にしたもの である。このとき河川から流入した淡水が海面近くに薄く広がり、高塩分の水とはほとんど混合していない。NOx-N も淡水と同様な挙動を示し、主に河川水に由来することを示唆している。一方 NH4-N, と PO4-P は、海面付近とともに海底近くでも濃度が高くなっている。このことは、NH4-N や PO4-P が、陸域からの流入水だけでなく、底泥からの溶出にも由来することを示している。

．

14）

35
種類数（/0.15 m2）

図 175月309月

25201510501985

図 181990

19952000

底生生物の出現状況の推移

2005 （年度）．

11）

3.3 底生生物の出現状況
前述したように窒素・りんに関する環境基準の類型Ⅳの適応性は、年間を通して底生生物が生息できる限度とされている。St.25 における底生生物の出11）
現状況の推移 を図 18 に示す。前述のように、東京湾で貧酸素化した水域が最も拡大する 9 月の都内
177

風間・安藤：東京都の内湾域における窒素汚染の実態

湾における底生生物出現種類数は、今日まで 5 種に満たない状況が続き、回復の兆しがみられない。一方、年により変動は大きいが、貧酸素化が起こりに
くい 5 月の種類数は、概ね 10 種以上で推移しているが、1990 年代に比べると近年はやや出現種類数が減っている。

http://www.gesui.metro.tokyo.jp/gijyutou/fukyu/
m8nendata/20kubun.htm
9） 環境省 水・大気環境局水環境課閉鎖性海域対策室（2006）化学的酸素要求量，窒素含有量及びりん含有量に係る総量削減基本方針（東京湾）．7 都県市首脳会議に基づく東京湾富栄養化対策指導指針．
10）東京湾再生会議（2009）「東京湾再生のための行動計

4．おわりに画」第 2 回中間評価報告書（案）．
11）東京都環境局（2010）平成 20 年度東京湾調査報告

あまりに負荷の大きい東京湾であったため、COD に加え、窒素・りんの削減も可能な限り実施されてきたにもかかわらず、水質改善や生き物の復活が遅々として進まない。負荷量の削減が表層水質の改善に繫がる以前に底質の回復の遅れの問題があり、底生生物が年間を通して生息できる環境となっていない。過去の堆積物も含めての対応に、今後も弛まぬ努力が必要であろう。都内湾における環境水
質、底質、赤潮、水生生物などのデータを天候、発生源などの情報と合わせて、今後とも総合的にみていく所存である。
謝辞

貴重なる助言をくださった中村由行先生に感謝いたします。
引用文献
1） 環境省（2003）水質総量規制の指定水域における湾
灘別水域環境基礎データ集．
2） 環境省 水・大気環境局（2008）
平成 19 年度発生負荷量等算定調査報告書．
3） 環境省（2000）環境基準類型の指定状況（平成 12 年度）．
4） 磯部雅彦（2009）東京湾シンポジウム（2009 年 11 月7 日）資料．
5） 環境省 水・大気環境局（2008）
平成 19 年度公共用水域水質測定結果．
6） 環境庁（1971）
告示第 59 号．
7） 東京都環境局（2010）平成 20 年度公共用水域及び地下水の水質測定結果．
8） 東京都下水道局 HP．

178

書．
12）東京湾岸自治体環境保全会議（2009）平成 19 年度東京湾水質調査報告書．
13）安藤晴夫・柏木宣久・二宮勝幸・小倉久子・川井利雄（2005）1980 年以降の東京湾の水質汚濁状況の変遷について－公共用水域水質測定データによる
東京湾水質の長期変動解析．東京都環境科学研究所年報，141-150.
14）安藤晴夫・川井利雄・牧秀明・木幡邦男・越川海（2005）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，252-256．

風間真理

Mari KAZAMA

東京都環境局自然環境部水環境課にて東京湾の調査（水質、赤潮、水生生物）を担当。水環境行政歴 32 年。学術博士。
技術士（環境部門）。環境カウンセラー。
日本水環境学会身近な生活環境研究委員会にて「生き物から水環境を見る」を推進。同時に、データの総合解析、有効利用を心がけている。『川と海』（築地書館）
分担執筆。「生活排水実験」「隅田川浄化の歴史」「東京湾は今」を市民講座などで数多く実演、解説している。お茶の水女子大学理学部化学科卒。

安藤晴夫

Haruo ANDO

東京都出身。1973 年東京都公害局に入り、魚浮上事故や光化学被害発生等の緊急時・事故時の初動調査に 4 年間従事した後、東京都公害研究所（現・環境科学研究所）に異動し、河川の自浄作用や東京湾の水質汚濁、酸性雨の陸水影響、ヒートアイランド現象等、多岐にわたる研究テーマに取り組む機会を得た。最近、アジアや中南米等からの研修生に講義する機会が何回かあり、過去の地方自治体の公害対策事例が注目されていることを再認識させられた。博士（海洋科学）。