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## 持続発展教育 $ ^{*} $ 15（ESD）推進拠点として大切なこと

ユネスコスクールが持続発展教育（ESD）推進拠点として発展していくには，次のようなことが大切ですので，各学校におかれては，これらの点を念頭において活動いただくことを期待しております。

・持続発展教育（ESD）を通じて育てたい資質や能力を明確にし，自分で，あるいは協働して，問題を見出し解決を図っていく学習の過程を重視した教育課程を編成するよう努めること。

・総合的な学習の時間を中心とした教科横断的な指導計画を立てるなど，指導内容を適切に定め，さらに，指導方法の工夫改善に努めること。

・持続発展教育（ESD）の推進拠点として，研究・実践に取り組み，その成果を積極的に発信することを通じて，持続発展教育（ESD）の理念の普及に努めること。

持続発展教育（ESD）とは，持続可能な社会づくりの担い手を育む教育であり，その中には，国際理解，環境，多文化共生，人権，平和，開発，防災などのテーマ・内容が含まれます。従って，持続発展教育（ESD）で取り上げるテーマ・内容は必ずしも新しいものではありません。むしろ，それらを持続発展教育（ESD）という新しい視点から捉え直すことにより，個別分野の取組に持続可能な社会の構築という共通の目的を与え，具体的な活動の展開に明確な方向付けをするものです。また，それぞれの取組をお互いに結び付けることにより，既存の取組の一層の充実発展を図ることを可能にします。

持続発展教育（ESD）の実施においては，「人格の発達や，自律心，判断力，責任感などの人間性を育むこと」や，「他人，社会，自然環境との関係性を認識し，関わり，つながりを尊重できる個人を育むこと」の観点が必要です。

持続発展教育（ESD）の理念は，現行の教育振興基本計画（平成20年7月策定）に盛り込まれていますし，学習指導要領（平成20年，21年公示）で示されている「生きる力」という理念にも通ずるものです。

## 2 科学における取組

科学分野では，国際水文学計画（IHP：International Hydrological Programme）や政府間海洋学委員会（IOC：Intergovernmental Oceanographic Commission）及び人間と生物圏（MAB：Man and the Biosphere）計画をはじめとする持続可能な開発のための国際科学プログラム，生物多様性の保全，学術研究支援などのユネスコの諸活動に積極的に参加・協力しています。

平成26年6月，スウェーデンで開催された第26回ユネスコMAB計画国際調整理事会において，我が国から生物圈保存地域（国内呼称：ユネスコエコパーク）に推薦していた「只見」（福島県）及び「南アルプス」（山梨県，長野県，静岡県）の2件の新規案件並びに「志賀高原」（群馬県，長野県）の拡張案件について，登録されることが決定し，我が国のユネスコエコパークは7か所になりました（図表2-10-9）。ユネスコエコパークは，生態系の保全と持続可能な利活用の調和（自然と人間社会との共生）を目指す取組という観点から，自然と人との関わりを学ぶ場として，ESDの実践の場としての活用等が期待されています。さらに，文部科学省と日本ユネスコ国内委員会では，地元の地方公共団体や関係府省等と連携して，ユネスコエコパークを活用する各地域の取組を支援しています。26年9月には，我が国のユネスコエコパークの首長等が一堂に会し，各地域の特色ある取組の共有や，意見交換を行う「ユネスコエコパーク全国サミットin志賀高原」が開催されました。

また，我が国からユネスコに提案した「サステイナビリティ・サイエンスの推進」は，各国からの積極的な賛同を得て，ユネスコの2014-2021年中期戦略及び2014-2017年事業・予算の中で明確に位置付けられています。
図表2-10-8 ユネスコエコパークの三つの地域（ゾーニング）

図表 2-10-9 国内のユネスコエコパーク

国内のユネスコエコパーク

## 3 文化における取組

文化分野では，世界の重要な記録物の保存等を目的としたユネスコ記憶遺産事業において，平成26年6月，日本ユネスコ国内委員会文化活動小委員会は，我が国から「舞鶴への生還」及び「東寺百合文書」の2件をユネスコ記憶遺産の審査に付すことを決定しました。登録の可否は，27年にユネスコ記憶遺産国際諮問委員会において審議される予定です。ユネスコ記憶遺産は，これまで301件（26年1月現在）の登録があります。我が国からは，「山本作兵衛炭坑記録画・記録文書」（23年5月），「御堂関白記」及び「慶長遣欧使節関係資料」（スペインとの共同推薦）（25年6月）の3件が登録されています。重要な記録物の保存は，国内においても関心が高く，今後ますます多くの申請が見込まれます。

国宝 支倉常長像 仙台市博物館蔵

また，クリエイティブ・シティーズ（創造都市）・ネットワーク事業は，文学，映画，音楽，クラフト＆フォークアート，デザイン，メディアアート，食文化の7分野において，都
市間で相互に連携し，国内外のネットワークを通じて文化産業の強化による都市の活性化及び文化多様性への理解増進を図る取組です。平成26年12月には，新たに鶴岡市が食文化分野で，浜松市が音楽分野で，それぞれ我が国初の加盟が認定されました。これは，デザイン分野の名古屋市及び神戸市（20年10月），クラフト&フォークアート分野の金沢市（21年6月），メディアアート分野の札幌市（25年11月）に続く加盟となります。これらの加盟都市において

「寝掘り」©Yamamoto Family

は，都市間のネットワークを活用した積極的な文化事業の国際展開が期待されます。

これらの他にも我が国では、ユネスコの目的を実現していくため、国・地方公共団体・民間がそれぞれ協力して、あるいは独自に活発な活動を行っています（図表2-10-10）。

図表 2-10-10 我が国が協力しているユネスコの主な事業

分 野	参加・協力の状況
教 育	○持続可能な開発のための教育（Education for Sustainable Development, ESD）事業への協力
○万人のための教育（Education for All, EFA）事業への協力
科 学	○持続可能な開発のための科学振興事業などへの参加・協力（人間と生物圏（MAB）計画，政府間海洋学委員会（IOC），国際水文学計画（IHP）等）
○サステイナビリティ・サイエンスへの協力・推進
文 化	○有形及び無形の文化遺産保護事業への参加・協力 $ ^{*16} $
○世界の重要な記憶遺産保存事業への参加
○クリエイティブ・シティーズネットワークへの参加
普 及	○地域におけるユネスコ活動の振興
○民間ユネスコ活動に対する助成
その 他	○ユネスコへのアソシエート・エキスパートなどの派遣
課題名 B-0911 ゼオライトろ床と植栽を組み合わせた里川再生技術の開発

課題代表者名 木持 謙 （埼玉県環境科学国際センター 水環境担当）

研究实施期间 平成21～23年度

累計予算額 27,100千円（うち23年度 8,100千円）

予算額は、間接経費を含む。

## 研究体制

(1) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の開発と浄化特性の解析評価

1) 水質改善特性を中心とした解析評価（埼玉県環境科学国際センター）

2) 微生物による浄化メカニズムを中心とした解析評価 （早稲田大学）

(2) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の維持管理手法の開発

1) 植栽・ろ床による汚泥の蓄積機構の解析評価 （早稲田大学）

2) 植栽および蓄積汚泥の適正維持管理手法の開発 （真下建設(株)）

(3) 水生生物生息場所の創造と導入効果の解析評価

1) 魚類等の生息場所創造のための資材等とその導入手法の開発（埼玉県環境科学国際センター）

2) 魚類を中心とした水生生物の生息環境の改善効果の解析評価 （早稲田大学）

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

健全な水循環の再生は国内外を問わず重要かつ緊急の課題であり、湖沼・内湾等の閉鎖性水域の富栄養化防止には、流入河川・水路等の水質改善が必要不可欠である。そして、低炭素社会実現のためには、生態工学等を活用した省エネルギー型の技術の導入が重要である。自然環境の視点からは、「第三次生物多様性国家戦略」では、「人と自然の共生”“森・里・川・海のつながりの確保”といった項目が強調され、国と地方公共団体・企業・NGO・住民が一体となって施策の具体化を図っていくとされている。

我々の研究グループでは、これまでに、生態工学を活用した水質改善技術と住民参加を見据えた維持管理手法や、水生生物の生息環境の創造と解析評価等について、研究開発を実施してきていることから、これらの要素技術・手法等を整理・統合化して、人と自然が共生する低炭素社会に資する里川再生技術の研究開発を進めることとした。特に、我々が研究開発を進めてきたゼオライト成形体・植栽活用型水質改善技術は、従来法より窒素除去機能を強化してあることを大きな特徴とする。これに、ビオトープをイメージした、生物多様性の保全・回復の効果を組み込んだ技術について研究開発を行った（図1）。

## 社会的背景

地域の独自性に根ざした本研究開発

●河川汚濁、閉鎖性水域富栄養化

●里地・里川環境の悪化

研究開発の基盤となる技術・知見

●生物多様性の劣化

● ゼオライト成形体・植栽活用型污水净化技術

●地球温暖化の進行

●水生植物による懸濁物質の蓄積機構の知見

●魚類生態学・ビオトープに関する知見

研究実施地域の河川の現状

●窒素化合物による汚濁

## 技術開発と連携

· 河川環境基準超過

産学官・地域住民の連携状況

(基準値: $ NO_{2+3}-N $ 10mg/L)

●研究交流協定締結

· 微量有害物質の検出

・埼玉県環境科学国際センター

●魚類等の生息環境の貧弱化

早稲田大学理工学総合研究センター

→清流ルネッサンスⅡ対策地域に指定

●地域における産学官・住民の連携

· NPO等現地コーディネート機関

図1 本研究の背景
### 2. 研究開発目的

本研究では、ゼオライト成形体と植物を活用し水質浄化施設とビオトープの長所を組み合わせ強化した、里川の再生技術の研究開発を行った。具体的には、低コスト・低エネルギー消費を前提とし、

①窒素を中心とした水質浄化特性・浄化機構の解析と浄化性能向上、

②地域住民等での対応を視野に入れた浄化施設の維持管理技術の構築と検証、

③魚類を中心とした水生生物の生息・産卵場所の創造と導入効果の解析、

の3点を主目的として研究開発を行った。

これらの目的を達成するための各サブテーマ(サブサブテーマ)相互の関係について図2に示す。

図2 本研究目的達成のための各サブテーマ間の関係

### 3. 研究開発の方法

本研究の総括的な流れは、以下のとおりである。

## 平成21年度

・里川再生基礎実験装置を用いた検討

(水質改善・維持管理特性の解析評価、生物調査等)

## 平成22年度

・スケールアップ里川再生実験装置を用いた技術改善のための検討

（引き続き、水質改善・維持管理特性の解析評価、生物調査等）

## 平成23年度

・里川再生技術基本仕様案を用いた検討と成果とりまとめ

（全期間で得られた知見を元に、維持管理等も含めた里川再生技術の基本仕様の提案）

サブテーマ毎の研究開発内容は、以下のとおりである。

## (1) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の開発と浄化特性の解析評価

サブテーマ（1）では、水質浄化技術の視点から、全期間を通じては、水質改善特性を中心とした解析評価および微生物による浄化メカニズムを中心とした解析評価を行い、最終的には里川再生技術の基本仕様を提案することとした。

## 1 ) 水質改善特性を中心とした解析評価

平成21年度は、実河川サイトの詳細な事前水質調査を行った。また、当該サイトに“里川再生基礎実験装置”を設置して、ゼオライト成形体の形状や導入方法を含めた基礎的検討を行った。平成22年度は、“スケールアップした里川再生実験装置”を用いた水質浄化性能の改善の検討を行った。平成23年度は、過去2年間の水質データの解析結果に基づく“里川再生技術基本仕様”の構築（水質浄化目標値としてはBODおよびT-N除去率がそれぞれ50および30%）を行った。

## 2 ) 微生物による浄化メカニズムを中心とした解析評価

平成21年度は、T-RFLP法を用いた、里川再生技術のゼオライト成形体表面の付着微生物等の解析手法の
基礎的検討を行った。平成22年度は、平成21年度の成果に基づき、PCR法を用いた、里川再生技術のゼオライト成形体表面の付着微生物等の定量化手法を検討した。さらに、平成23年度は、過去2年間の検討結果を元に、硝化細菌等の優占化のための条件の抽出と里川再生技術基本仕様への反映を検討した。

## (2) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の維持管理手法の開発

サブテーマ(2)では、全体としてはゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の適正維持管理手法と回収された底泥や植物体の有効利用法の開発等を行った。

## 1 ) 植栽・ろ床による汚泥の蓄積機構の解析評価

平成21年度は、実河川サイトの流況計算式を導出するとともに、「里川再生基礎実験装置」を用いて、植栽・栄養床による底泥の蓄積特性の基礎的検討を行った。平成22年度は、「スケールアップ里川再生実験装置」において、水質浄化モジュールの設置と河川流況の関係を検討するとともに、装置内の底泥蓄積特性の改善について検討した。平成23年度は、過去2年間の蓄積データの解析結果に基づき、里川再生技術の維持管理手法の基本仕様を検討した。

## 2 ) 植栽および蓄積底泥の適性維持管理手法の開発

一貫して、地域住民等で対応可能な維持管理手法の視点から研究開発を行った。平成21年度は、“里川再生基礎実験装置”において、植物体および底泥の簡易・効率的な回収・処理方法およびそれらの堆肥化等の資源化手法について基礎的検討を行った。平成22年度は、“スケールアップ里川再生実験装置”を用いて、水質に基づく維持管理タイミングと維持管理手法の改善について検討した。平成23年度は、“里川再生技術基本仕様”を用いて、特にSNS（ソーシャルネットワーキングサービス）を活用した維持管理システムについて検討した。

## (3) 水生生物生息場所の創造と導入効果の解析評価

サブテーマ(3)では、ビオトープ技術としての視点から、全体としては水生生物の生息・産卵場所となり得る水質浄化モジュールの製作と実河川サイトにおけるその導入に加え、ライフサイクルリスクアセスメント(LCRA)を用いた導入効果の解析評価を実施した。

## 1 ) 魚類等の生息場所創造のための資材等とその導入手法の開発

平成21年度は、研究実施サイト周辺の事前生物調査と、魚類によるゼオライト成形体の産卵床としての利用可能性の検討を中心に進めた。平成22年度は、“スケールアップ里川再生実験装置”と対照系における生息生物の種類、数、大きさ等についての調査・解析評価を実施した。平成23年度は、過去2年間で得られたデータをふまえ、生物相(特に魚類)の特性に基づく、里川再生技術の基本仕様について検討した。

## 2 ) 魚類生息環境の改善効果の解析評価

本研究を水質浄化技術としてのサブテーマ（1）および（2）に特化することから、平成21年度は実施しなかった。平成22年度は、LCRAを“里川再生実験装置”に適用した際の妥当性の検証と、装置設置による生息環境の改善効果等について検討した。平成23年度は、蓄積データの解析結果に基づく、里川再生技術における魚類生息環境の改善効果の数値化等を検討した。

### 4. 結果及び考察

## (1) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の開発と浄化特性の解析評価

## 1 ) 水質改善特性を中心とした解析評価

里川再生技術基本仕様により検討した最終年度における水質浄化性能について表1にまとめた。BOD除去能はほぼ達成できた一方、T-N除去能は冬季は達成できたものの年間を通じてはさらなる改善が必要であることがわかった。また、水質浄化の概念として、溶解性BOD→懸濁態BOD、NH_{4}-N（水生生物に有害）→NO_{3}-N（より無害）といった“物質変換”、“毒性低減”といったものの導入が望ましいことが示唆されるとともに、本研究サイトにおいてはこれらの視点からの目標水質（BOD:5mg/L、NH_{4}-N:3mg/L）が最終年度にはほぼ達成できた。

表1 里川再生装置基本仕様における通年の水質浄化性能

項目	期間	BOD	T-N	NH4-N	T-P
流入
(mg/L)	全期間平均值	11.5	6.7	2.3	0.71
≥12℃期間	9.2	6.5	2.0	0.68
<12℃期間	14.7	7.3	2.9	0.78
流出
(mg/L)	全期間平均值	6.0	5.3	1.7	0.56
≥12℃期間	4.4	5.3	1.5	0.55
<12℃期間	7.1	5.3	2.2	0.59
除去率
(%)	全期間平均值	46.4	20.1	23.6	20.3
≥12℃期間	46.9	17.6	24.1	18.2
<12℃期間	50.3	25.9	22.5	24.9
## 2 ) 微生物による浄化メカニズムを中心とした解析評価

微生物学的な視点からは、ゼオライト成形体表面には、非常に多様性に富んだ生態系が創出されており、ゼオライト成形体は、河川の直接浄化対策における接触材としての十分な機能を有することがわかった。また、里川再生技術基本仕様の各エリアにおけるアンモニア酸化細菌を定量した結果、木杭や植物（コカナダモ、ミクリ、ヨシ）に付着したバイオマスには多くのアンモニア酸化細菌が検出された（図3）。このように、ゼオライト成形体に対して、水生植物の硝化細菌群保持能力が特に大きかったことから、里川再生技術を設計・施工していく上では、水生植物の活用が重要であり、植栽基盤材としてのゼオライト成形体の組合せが効果的と考えられた。

図3 Real-time PCR法によるアンモニア酸化細菌群の定量解析結果

## (2) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の維持管理手法の開発

## 1 ) 植栽・ろ床による汚泥の蓄積機構の解析評価

出水といったイベント時等の流況把握のための水位連続計測が効果的であることがわかった。設計・施工面からは、モジュールを河床に設置する場合、片岸設置、流路方向の空隙確保等により、底泥が蓄積しにくい装置構造にすることが可能であることがわかった。里川再生技術基本仕様におけるエリア毎の量的割合について図4に示す。エリアコンセプト（例えば、せせらぎ、植栽、渕）を明確にし、その環境を維持することを維持管理作業内容の主眼に置くのが効果的であること、底泥の溜まる（溜める）エリアを積極的に設定することも現実的であること等がわかった。一方、実際の維持管理作業面からは、河川流量の確保が特に重要であること、底泥厚の観測は住民が、清掃（浚渓）は重機等で河川管理者が実行するのが現実的と考えられること等がわかった。

※図中の数値は、実際の量(単位: $ m^{3} $ )を示す。

図4 里川再生技術基本仕様における河川水量、底泥量、河川容量のエリア毎の割合
## 2 ) 植栽および蓄積底泥の適性維持管理手法の開発

作業の効率化においては、SNSを活用した里川再生装置の維持管理システムの構築と効果的な運用の検討を行った結果、関係者がほぼリアルタイムに情報共有・対応可能であった。実際の運用状況について図5に示す。本システムについては今後さらに改善を進める予定である。また、一定の河川流量が確保されていれば、底泥の蓄積／流出についての"バランス"が保たれるため、あえて底泥は回収する必要はない、という可能性も考えられた。さらに、回収した底泥や植物体は、底泥については芝の目土や花卉栽培の土壤改良資材として、植物体は堆肥等としての活用が期待された。

図5 SNSを活用した維持管理連携システムの構築

## (3) 水生生物生息場所の創造と導入効果の解析評価

## 1 ) 魚類等の生息場所創造のための資材等とその導入手法の開発

水槽実験および実装置の双方で、水質浄化モジュールの魚類（モツゴ）の産卵床としての利用が確認された。また、水質浄化モジュールの水生生物生息空間としての利用が確認され、特にミクリ植栽のモジュールで、魚類が集中して生息していた。さらに、里川再生技術基本仕様における生息生物調査結果について表2に示す。エリア毎に特徴的な魚種が観察されたこと、事前調査に比較して生息魚種・数の大幅な増加がみられたことからも、環境改善が進んでいると考えられた。

表2 里川再生技術基本仕様における生息生物調査結果

メダカ	タモロコ	モツゴ	ドジョウ	コイ	ギンブナ	オイカワ	ナマズ
エリア1: 沈砂池	3.00 (30)	0.00 (0)	0.00 (0)	0.60 (6)	0.00 (0)	0.00 (0)	0.00 (0)	0.00 (0)
エリア2: せせらぎ	4.75 (285)	0.10 (6)	0.12 (7)	0.00 (0)	0.02 (1)	0.00 (0)	0.07 (4)	0.00 (0)
エリア3: ミクリ植栽	3.72 (223)	0.10 (6)	0.45 (27)	0.02 (1)	1.12 (67)	0.03 (2)	0.20 (12)	0.00 (0)
エリア4: ゼオラ仆筏	1.00 (80)	0.05 (4)	0.04 (3)	0.04 (3)	0.20 (16)	0.04 (3)	0.14 (11)	0.04 (3)

数值：生息密度 $$ 匹／水路m $$ 、（）内数值：確認尾数
## 2 ) 魚類生息環境の改善効果の解析評価

スケールアップ里川再生実験装置および里川再生技術基本仕様それぞれにおける、全15魚種のLCRA結果とフィールド調査結果を表3に比較して示す。両者は120ケース中103ケースで一致し、LCRAの予測精度は約86％と、魚類の生息状況が良好に評価できることを確認したとともに、研究サイトでの主要なストレス因子はDOの枯渇および産卵場所の消失と導出することができた。また、里川再生施設導入による魚類の生息環境の改善効果を評価した結果、ストレス因子の削減による生息ポテンシャルの上昇が考えられた。今後の課題としては、ストレス応答・リスク評価における不確実性や、河川毎に異なる特徴を反映させた再生が必要であると考えられた。

表3 里川再生施設でのLCRA適用結果

魚種	2011年
エリア1	エリア2	エリア3	エリア4
生息	LCRA	生息	LCRA	生息	LCRA	生息	LCRA
アブラハヤ	×	×	×	×	×	×	×	×
イワナ	×	×	×	×	×	×	×	×
ウグイ	×	×	×	×	×	×	×	×
オイカワ	×	×	○	×	○	×	○	×
カジカ	×	×	×	×	×	×	×	×
カマツカ	×	×	×	×	×	×	×	×
コイ	×	○	○	×	○	○	○	○
シマドジョウ	×	×	×	×	×	×	×	×
タナゴ類	×	×	×	×	×	×	×	×
タモロコ	×	○	○	×	○	○	○	○
ドジョウ	○	○	×	×	○	○	○	○
フナ類	×	×	○	×	○	○	○	○
ムサシトミヨ	×	×	×	×	×	×	×	×
モツゴ	○	○	○	×	○	○	○	○
ヨシノボリ類	×	×	×	×	×	×	×	×
魚種	2010年
円形モジュール	板状モジュール	施設内対照系	下流対照系
生息	LCRA	生息	LCRA	生息	LCRA	生息	LCRA
アブラハヤ	×	×	×	×	×	×	×	×
イワナ	×	×	×	×	×	×	×	×
ウグイ	×	×	×	×	×	×	×	×
オイカワ	×	×	×	×	×	×	○	×
カジカ	×	×	×	×	×	×	×	×
カマツカ	×	×	×	×	×	×	×	×
コイ	×	○	×	×	×	×	○	○
シマドジョウ	×	×	×	×	×	×	×	×
タナゴ類	×	×	×	×	×	×	×	×
タモロコ	○	○	○	×	○	×	○	○
ドジョウ	○	○	○	×	○	×	○	○
フナ類	×	○	×	×	×	×	○	○
ムサシトミヨ	×	×	×	×	×	×	×	×
モツゴ	○	○	○	○	○	×	○	○
ヨシノボリ類	×	×	×	×	×	×	×	×

### 5. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

・水質浄化技術としての研究開発の結果、浄化時間1時間でBOD除去能50%、窒素除去能20%、水質の毒性低減の達成と、里川再生システムの基本仕様案の構築ができた。

・維持管理面からの研究開発の結果、設定したエリア環境の維持を中心とした維持管理作業の目安の提案と、SNS活用型維持管理連携システムの構築と効果的な運用ができた。また、回収底泥・植物体の土壌改良材としての活用可能性が得られた。
・ビオトープ技術としての研究開発の結果、魚類の生息場所および産卵床としての水質浄化モジ

ユールの製作と、里川再生技術導入時の魚類生息環境の改善効果のライフサイクルリスクアセスメント(LCRA)を用いた評価ができた。

## (2) 環境政策への貢献

本研究への行政、小中高校、地域住民(NPO含む)の参加を通じて、里川再生への実質的な取り組みとして既に推進されている上、平成24年度以降も当該河川で引き続き研究開発を行う予定であり、得られた成果・知見の他河川の環境等改善等への活用が大きく期待されている。また、各種イベント・講演会・学習会等でも研究内容を紹介しており、地域住民らの注目を浴びていることも、今後河川環境改善において大きな貢献が期待されている。

#### 6. 研究成果の主な発表状況（別添.作成要領参照）

## (1) 主な誌上発表

## ＜查読付き論文＞

1) 木持謙、金澤光、真下敏明、正田武則、常田聡、関根正人、榊原豊：用水と廃水、Vol. 53、No. 2、58-65 (2011).

“ゼオライトろ床と植栽を組み合わせた里川再生技術の実河川への適用と維持管理”

2) Y. Bando, N. Kikuchi and Y. Sakakibara: Water Practice & Technology, 5 (3) (2010).

“Application of Life Cycle Risk Assessment (LCRA) of Fish to Different Suburban Streams”

＜査読付論文に準ずる成果発表＞（「持続可能な社会・政策研究分野」の課題のみ記載可）「本研究は該当せず」

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1）真下敏明、大塚岳史：第12回千葉県環境教育研究会発表会、千葉大学、2010.1.9.

“人と川との関係性の再構築〜“川”のユーザー作りの視点から〜“

2）木持謙、金澤光、正田武則、真下敏明、常田聡、関根正人、榊原豊：第44回日本水環境学会年会、福岡大学、2010.3.15.

“ゼオライト成形体と水生植物を活用した里川再生技術の実河川における検討”

3）木持謙、金澤光、正田武則、真下敏明、常田聡、関根正人、榊原豊：シンポジウム2010「小山川・元小山川と教育/科学/生活について」、本庄市中央公民館、2010.3.27.

“里川再生プロジェクト”

4) N. Kosaka, N. Koizumi, and Y. Sakakibara: The Fifth International Conference on Environmental Science and Technology 2010, 2010.6.12–16.

“Assessment of Habitat Scale of Zacco platypus by Using Microsatellite DNA Markers”

5）小坂尚史、小出水規行、榊原豊：土木学会第65回年次学術講演会、2010.9.3.

“マイクロサテライトマーカーによるオイカワの生息域の解析”

6）坂東佑亮、工藤一彦、榊原豊：第45回日本水環境学会年会、2011.3.18.

“里川再生施設における魚類生息環境改善効果の解析評価”

7）木持謙、金澤光、真下敏明、正田武則、常田聡、関根正人、榊原豊：第45回日本水環境学会年会、2011.3.20.

“ゼオライト成形体と水生植物を活用した里川再生技術の実河川における検討”

8）木持謙、常田聡、金澤光、真下敏明、正田武則、関根正人、榊原豊：日本陸水学会第76回大会（ポスター掲示、口頭説明）、2011.9.23.

“ゼオライト成形体と水生植物を活用した生態工学技術による小河川の再生”

9）金澤光、榊原豊、木持謙、真下敏明、正田武則、常田聡、関根正人：日本陸水学会第76回大会（ポスター掲示、口頭説明）、2011.9.23.

“水質浄化ゼオライト成形体の導入による魚類の生息・産卵場所の創造”

10) Y. Kimochi, H. Kanazawa, T. Mashimo, T. Masada, S. Tsuneda, M. Sekine and Y. Sakakibara: The 4th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition, 2011.10.4.

“Nitrogen Treatment by Direct Purification Technology using Molded Zeolite and Aquatic Plants in an Actual Stream”

11）木持謙、金澤光、真下敏明、正田武則、常田聡、関根正人、榊原豊：第46回日本水環境学会年会、2012.3.16.
“ゼオライト成形体と水生植物を活用した里川再生技術の実河川への適用”

12）坂東佑亮、工藤一彦、榊原豊：第46回日本水環境学会年会、2012.3.16.

“河川再生事業における魚類生息ポテンシャルに関する研究”

13）小坂尚史、磯龍、小出水規行、榊原豊：第46回日本水環境学会年会、2012.3.16.

“オイカワの行動圏の推定”

14）長谷川降英、小坂尚史、坂東佑亮、榊原豊：シンポジウム2012「清ルネⅡから第二ステージへ」、2012.3.17.

“河川再生事業における魚類生息ポテンシャル”

15）木持謙、金澤光、真下敏明、正田武則、常田聡、関根正人、榊原豊：シンポジウム2012「清ルネⅡから第二ステージへ」、2012.3.17.

“元小山川での里川再生研究”

### 7. 研究者略壓

課題代表者: 木持謙

1969年生まれ、東京理科大学理学部卒業、博士（学術）、

現在、埼玉県環境科学国際センター専門研究員

## 研究参画者

(1)1):木持謙（同上）

2): 常田聡

1965年生まれ、東京大学工学部卒業、理化学研究所基礎科学特別研究員、

現在、早稲田大学理工學術院教授

## (2) 1): 関根正人

1959年生まれ、早稲田大学理工学部卒業、建設省土木研究所特別研究員、

現在、早稲田大学理工學術院教授

## 2 ): 真下敏明

1970年生まれ、青山学院大学経営学部卒業、

現在、真下建設株式会社代表取締役

## (3) 1): 金澤光

1953年生まれ、北里大学水産学部卒業、埼玉県農林総合研究センター水産研究所主任研究員、現在、埼玉県環境科学国際センター担当部長

## 2 ): 榊原豊

1957年生まれ、群馬大学工学部卒業、群馬大学助教授、

現在、早稲田大学理工學術院教授
## B-0911 ゼオライトろ床と植栽を組み合わせた里川再生技術の開発

## (1) ゼオライトろ床・植栽活用型里川再生技術の開発と浄化特性の解析評価

埼玉県環境科学国際センター 木持 謙

早稲田大学理工学術院 常田 聡

<研究協力者> (株) AZMEC 正田 武則

平成21～23年度累計予算額：14，302千円

（うち、平成23年度予算額：3,700千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] ゼオライト成形体と水生植物を活用し、水質浄化技術とビオトープの長所を組み合わせ強化した里川再生技術について、水質改善特性と微生物による浄化メカニズムの2つの視点から、実河川において研究開発を行った。前者については、各種形状のゼオライト成形体を、水質改善のための接触材や水生植物の植栽基盤材として導入し、窒素、有機物、懸濁物質等の除去率・速度、物質収支等を解析評価した。研究開発目標は、BOD除去能50%、窒素除去能30%等とした。また、後者については、成形体表面に形成される生物膜の遺伝子解析等を行うとともに、細菌叢と浄化メカニズム等を解析評価した。研究開発目標は、硝化細菌の分布状況の検出やその優先化条件の抽出等とした。その結果、水質改善特性の視点からは、最終年度には、BOD除去能はほぼ達成できた一方、T-N除去能は冬季は達成できたものの年間を通じてはさらなる改善が必要であることがわかった。また、水質浄化の概念として、溶解性BOD→懸濁態BOD、 $ NH_{4}-N $ （水生生物に有害）→ $ NO_{3}-N $ （より無害）といった“物質変換”、“毒性低減”といったものの導入が望ましいことが示唆されるとともに、本研究サイトにおいてはこれらの視点からの目標水質（BOD：5mg/L、 $ NH_{4}-N $ ：3mg/L）が最終年度にはほぼ達成できた。微生物学的な視点からは、ゼオライト成形体表面には、非常に多様性に富んだ生態系が創出されており、ゼオライト成形体は、河川の直接浄化対策における接触材としての十分な機能を有することがわかった。また、ゼオライト成形体に対して、水生植物の硝化細菌群保持能力が特に大きかったことから、里川再生技術を設計・施工していく上では、水生植物の活用が重要であり、植栽基盤材としてのゼオライト成形体の組み合わせが効果的であると考えられた。

[キーワード] 河川浄化、ゼオライト成形体、窒素除去、細菌群集構造解析、T-RFLP法

### 1. はじめに

汚濁河川・湖沼の浄化にあたっては、低エネルギー消費、簡易メンテナンス等を特長とする生態工学を活用した技術の適用が効果的と考えられる。また、生活排水の流入する河川等では、 $ NH_{4}^{+} $ イオン濃度が高い傾向にあり、この $ NH_{4}^{+} $ イオンは水生生物への生態毒性が強いことからも、浄化が
重要な位置づけにある。そこで本研究では、 $ NH_{4}^{+} $ イオンに対して高いイオン交換能をもつゼオライト成形体と水生植物を活用し、水質浄化技術とビオトープの長所を組み合わせ強化した里川再生技術について、実河川において、水質浄化性能と微生物を中心とした浄化メカニズムの視点から実験的検討を行った。

## 2 ．研究開発目的

サブテーマ（1）では、水質浄化技術の視点から、全期間を通じては、水質改善特性を中心とした解析評価および微生物による浄化メカニズムを中心とした解析評価を行い、最終的には里川再生技術の基本仕様を提案することを目的とした。

2009年度は、サブテーマ（1）－1）では、実河川サイトの水質調査と、ゼオライト成形体の形状や導入方法を含めた里川再生技術の実河川での基礎的検討を目的とした。また、サブテーマ（1）－2）では、里川再生技術のゼオライト成形体表面の付着微生物等の解析手法の検討を目的とした。

2010年度は、サブテーマ（1）－1）では、スケールアップした里川再生実験装置を用いた水質浄化性能の改善の検討を目的とした。また、サブテーマ（1）－2）では、里川再生技術のゼオライト成形体表面の付着微生物等の解析手法の発展を目的とした。

2011年度は、サブテーマ（1）－1では、水質データの解析結果に基づく里川再生技術基本仕様の構築（水質浄化目標値としてはBODおよびT-N除去率がそれぞれ50および30%）を目的とした。また、サブテーマ（1）－2では、硝化細菌等の優占化のための条件の抽出と里川再生技術基本仕様への反映を目的とした。

## 3 ．研究開発方法

## （１）水質改善特性を中心とした解析評価

## 1 ）里川再生技術の実河川における基礎的検討

## a 対象河川の概況と河川水質の事前調査

本研究の対象河川である元小山川（もとこやまがわ）は、埼玉県北部の上里町（かみさとまち）を起点に、主に同・本庄市内を流下して小山川（こやまがわ）に合流する長さ約7.8kmの一級河川である。山間部から生じる河川ではなく、元々は湧水などが水源であったが、その枯渇などに伴い水量が減少してしまった上に、市街地を流れているために生活排水等の流入量も多く、汚濁が進行している。こうしたことから、国土交通省により、小山川とともに「清流ルネッサンスII」の対象河川に選定され、水量確保・水質改善、多種多様な生物の生息・生育環境の創造、親しみやすい水辺空間の創造などを目標とした様々な取り組みが実施されてきた。河川水質として魚類等が生息可能だがやや汚濁が進行していること（BODが5～10mg/L程度）、また本技術の適用により実際に効果が得られるような規模の小河川ということで本河川を研究開発対象サイトとした。そして、研究開発に先立ち、BOD、窒素、リンといった河川水質の事前調査を実施した。

## b 水質浄化モジュールの製作

天然クリノプチロライトを75%含有するゼオライト成形体を用いて、2種類の水質浄化モジュールを製作した。1つは、60mm(外径)×30mm(内径)×90mm(長さ)の円筒型成形体を、350mm×550mm×350mm(高さ)のステンレス製かごに70個充填し、抽水植物のミクリを3株植栽したものである(以下、
円筒型モジュールと称する）。ここでミクリは、湿地や池沼・水路等に生育する多年生の抽水植物で、地下茎により増殖し株立ちに成長する。レッドデータとしては、全国カテゴリーでは準絶滅危惧、埼玉カテゴリーでは絶滅危惧IB類に属する希少植物であるが、元小山川においてはごく普通に観察される、即ち土着の植物であること、また硬い茎を持たないために伐採・回収等の管理が容易であることから用いることとした（図（1）-1（a）および（b））。図（1）-1（b）には、ミクリの名前の由来となったともいわれる、“栗”の実に似たミクリの実が写っている。また、もう1つの水質浄化モジュールは、300mm×300mm×10mmの平板型成形体を、300mm×350mm×200mm（高さ）のステンレス製かご内に8枚立てて設置したものである（以下、平板型モジュールと称する）。それぞれの水質浄化モジュールについて図（1）-2に示す。

図(1)-1(a) ミクリ

図(1)-1(b) ミクリの実
図(1)-2 水質浄化モジュールの概略

## c 実河川における里川再生実験装置の設置

元小山川の最上流部の河川内を流下方向に板で3本に仕切り、幅0.4m、水深0.3m、長さ40mの実験水路2系（左岸側：里川系、右岸側：対照系）と、流量調整用のバイパス水路（中央）を製作した。里川系には、0～10m区間に円筒型モジュールを15個、10～35m区間に平板型モジュールを50個設置した。対照系には何も設置しないものとした。これら2系の実験水路に、水理学的滞留時間（Hydraulic Retention Time；HRT）が1hourとなるように河川水を自然流入させ、余分な河川水はバイパス水路経由で排水した。実験装置の概略を図（1）-3に示す。

実験は2009年9月末より開始し、月2回の頻度で、現地にて装置内の環境計測を実施するとともに、流入水および処理水について採水・分析を行った。

幅0.4m × 深さ0.3m × 長さ40mの浄化水路

図(1)-3 実験装置の概略
## 2 ）里川再生技術の実河川におけるスケールアップ検討

## a 水質浄化モジュール

1）aで製作した2種類の水質浄化モジュールすなわち円筒型および平板型の各モジュールを用いた。

## b 実河川内へのスケールアップ里川再生実験装置の設置

元小山川の最上流部の河川内を流下方向に板で仕切り、幅0.8m、水深0.3m、長さ110mの水路を製作し、対照系（上流側、全長40m）および里川系（下流側、全長60m）の2系を直列に設定した（各系の流量を同一にするため）。従って、対照系の処理水が里川系の流入水となる。里川系には、0～20m区間に円筒型モジュールを15個、20～60m区間に平板型モジュールを50個設置した。各モジュールは、流下方向にモジュール長さ分の間隔を空け、水路の左岸に寄せる形で設置した。対照系には何も設置しなかった。実験水路には、流速が1cm/sec程度となるように河川水を自然流入させた。実験装置の概略について図（1）-4に示す。実験は2010年8月中旬より開始し、月2回の頻度で調査採水・分析を行った。

図(1)-4 スケールアップ里川再生実験装置の概略

## 3 ）里川再生技術基本仕様の実河川における検討

## a 改良型水質浄化モジュールの製作

天然クリノプチロライトを75%含有するゼオライト成形体を用いて、筏型水質浄化モジュール（以下、筏モジュール）を製作した。50mm（外径）×40mm（内径）×300mm（長さ）の長円筒型成形体20本を300mm×350mm×200mm（高さ）のステンレス製かご内に設置したものを、直径100mmの塩ビ管で製作した600mm（幅）×2,500mm（長さ）の筏に4かご取り付けたものを1モジュールとした。筏モジュールについて図（1）-5に示す。
図(1)-5 筏型水質浄化モジュールの製作

## b 実河川内への里川再生装置基本仕様の設置

元小山川の最上流部の、長さ210mの区間（川幅：1.2～1.8m、水深：5～50cm程度、河川流量：数10L/秒）を用いて実験を行った。上流端から下流方向に、①湿地エリア（0～10m：抽水植物のミクリ等を植栽）、②せせらぎエリア（10～70m：浅い砂底で水がさらさらと流れる）、③植栽エリア（70～130m：水深20～40cm程度の緩やかな流れを想定し、約1m間隔でミクリを植栽）、④渕エリア（130～210m：底泥が溜まりやすい環境を想定し、筏モジュールを10基設置）の4エリアを設定した。筏モジュールは河川水位変動時には水面に合わせて上昇・下降し、水質浄化資材の底泥への埋没を防止する仕組みになっている。現地に設置した里川再生装置基本仕様の概略を図（1）-6（a）～図（1）-6（e）に示す。なお、各エリアについては、湿地エリアでは植栽浄化および過浄化、せせらぎエリアではDO供給、植栽エリアでは植栽浄化および水生生物の生息・産卵場所、淵エリアではゼオライト浄化・底泥蓄積および水生生物の生息・産卵場所を主な目的機能とした。

実験は2011年5月より開始し2回の頻度で調査を実施し、流入、各エリア終端および流出の各地点で採水・分析を行った。
図(1)-6(a) 里川再生技術基本仕様の概略

図(1)-6(b) 湿地エリア（2011年5月）

図(1)-6(c) せせらぎエリア（2011年5月）
図(1)-6(d) 植栽エリア（2011年6月）

図(1)-6(e) 淵エリア（2011年5月）

## （２）微生物による浄化メカニズムを中心とした解析評価

## 1 ）T-RFLP 法による細菌叢解析

成形体表面に形成された生物膜内の細菌群集構造を T-RFLP（Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism：末端断片長多型）法 $ ^{1)} $ により解析し、河川水に浮遊する細菌群と比較することによって浄化メカニズムの考察を行った。設置されたゼオライト成形体表面の生物膜および流入河川水中の浮遊物質から ISOPLANT（ニッポンジーン）を用いて DNA を抽出した。得られた抽出DNA から、全真正細菌を標的とするプライマーセット（27F, 1492R）を用いて PCR を行った。この
とき、フォワードプライマー(27F)の5'末端を蛍光標識（6-FAM）したものを用いることで、増幅されるPCR産物の5'末端側は蛍光標識される。得られたPCR産物を制限酵素（MspIおよびHhaI）により消化処理したのち、エタノール沈殿による精製を行った。さらに、サイズスタンダード(GeneScan 1200-LIZ，アプライドバイオシステムズ社)を溶解した脱イオンホルムアミドに溶解し、キャピラリー電気泳動装置（ABI Prism 3100-Avant Genetic Analyzer、アプライドバイオシステムズ社）にて電気泳動を行った。

## 2 ）アンモニア酸化細菌の定量評価の基礎的検討

河岸および流心に設置した木杭（表層および底層）、円筒型成形体（内側表面・外側表面）、板状成形体（水上露出部・水中表層・水中底層・底泥埋没部）に付着したバイオマスを回収した。ISOPLANT（ニッポンジーン）を用いてDNAを抽出した。アンモニア酸化細菌を検出するために、PCR用プライマーとして amoA-1F と amoA-2R（Rotthauwe et al., 1997）を用いた $ ^{2)} $ 。PCRは、Bio-RadiCycler iQ（Bio-Rad）を用いて行った。

## 3 ）アンモニア酸化細菌の優占化条件の検討

## a 試料のサンプリング

生物学的窒素除去の律速ステップであるアンモニア酸化を担う細菌の定量評価を行い、ゼオライト成形体および植栽を組み合わせた里川再生技術の効果を検証した。2011年9月に、里川実験サイト：里川再生装置基本仕様における「せせらぎエリア」、「植栽浄化エリア」、「淵エリア」から、底泥、および水に浸漬している木杭・植物（コカナダモ、ミクリ、ヨシ）・筏モジュール内のゼオライトに付着したバイオマスをそれぞれサンプリングした。植物に付着したバイオマスは、ブラシを用いて回収した。

## b アンモニア酸化細菌の定量評価と優占比条件の検討

アンモニアから亜硝酸への酸化を触媒する酵素をコードするammonium monooxygenaseのサブユニットをコードする遺伝子(amoA遺伝子)を定量することで、アンモニア酸化細菌群を定量した。本研究では、amoA遺伝子を検出するプライマーは、amoA-1F(5'-GGGGTTTCTACTGGTGGT-3')とamoA-2R(5'-CCCCTCKGSAAAGCCTTCTTC-3')を用いた $ ^{1)} $ 。PCRは、Bio-Rad iCycler iQ (Bio-Rad)を用いて行った。PCRは、供試DNA量を1ngとして、初期熱変性反応95℃（30 sec）、40サイクル{熱変性反応95℃（15 sec）、アニーリング反応55℃（15 sec）、伸長反応72℃（30 sec）}で行った。アンモニア酸化細菌の定量に用いる標準試料としては、Nitrosomonas europaea (NBRC14298)のamoA遺伝子を用いた。なお、サンプリングした底泥およびバイオマス試料からのDNA抽出は、ISOPLANT(ニッポンジーン)を用いた。

## 4 ．結果及び考察

## （１）水質改善特性を中心とした解析評価

## 1 ）里川再生技術の実河川における基礎的検討

## a 対象河川の水質の事前調査

本河川は、生活雑排水の流入とともに、水量確保のための取水先河川を通じての農繁期を中心とした農業排水の流入が観察され、平均流入水質は$\mathrm{NH_{4}-N:2.2\ mg/L}$、T-N:10 mg/L、T-P:0.85 mg/L、BOD:6.8 mg/L、SS:5.4 mg/Lであった。
## b 水質淨化特性

各系の$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度および流入水に対する$\mathrm{NH_{4}-N}$除去率の経日変化について、それぞれ図（1）-7および図（1）-8に示す。横軸は、季節性を考慮して、経過日数ではなく調査日で表記した。処理水の$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度はほぼ一貫して里川系の方が低く推移し、その平均値は里川系：1.8mg/L、対照系：2.0mg/Lであり、除去率は里川系：21%、対照系：12%と、里川系で約10%向上した。これは、ゼオライト導入による効果と考えられた。

図(1)-7 基礎実験系の $ NH_{4}-N $ 濃度の経日変化

図(1)-8 基礎実験系の $ NH_{4}-N $ 除去率の経日変化
各系のT-N濃度の経日変化について図（1）-9に示す。処理水の平均値としては、里川系、対照系ともに10mg/Lとほとんど除去されなかったが、物質収支的には里川系で $ NO_{3}^{-}-N $ の割合が高く、先述のように、ゼオライト導入による $ NH_{4}-N $ 酸化の促進効果と考えられた。BODについては、処理水の平均値で、里川系：5.1mg/L、対照系：5.4mg/Lで、除去率はそれぞれ19%および15%と、里川系の方がやや良好であった（図（1）-10）。また、SSについては、両系ともに値が大きく変動したが、処理水の平均値としては、里川系、対照系ともに5.1mg/Lであり、除去率は5%程度であった（図（1）-11）。T-Pは両系ともにほとんど除去されなかった。今後、これらを含めた浄化性能の向上が必要と考えられた。

図(1)-9 基礎実験系のT-N濃度の経日変化

図(1)-10 基礎実験系のBOD値の経日変化
図(1)-11 基礎実験系のSS濃度の経日変化

また、実河川での直接浄化における、装置内への土砂・底泥の蓄積特性をふまえると（サブテーマ（2）関連）、底泥等の蓄積はゼオライトの河川水との接触面積を低下させるため、それらを蓄積させない技術が浄化能の維持に有効と考えられる。すなわち底泥等が処理水中に流出することで、各浄化対象物質の除去率が低くなると考えられることから、水質浄化の概念として、除去率だけでなく「質の変換、有害物質の不活性化(例：アンモニア→硝酸)」の検討の必要性が明らかとなった。

## 2 ）里川再生技術の実河川におけるスケールアップ検討

## a スケールアップ里川再生実験装置における窒素除去特性

各系の$\mathrm{NH_{4}-N}$、$\mathrm{NO_{3}-N}$およびT-Nの各濃度の経日変化について図(1)-12～図(1)-14に示す。水路流入部分の$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度は実験初期には1mg/L程度であったが、徐々に上昇し1月には9mg/L程度に達した。これに伴い流入部分のT-N濃度も3mg/Lから最高18mg/L程度まで上昇した。$\mathrm{NO_{3}-N}$濃度については、里川系で低めの傾向があった。各系の$\mathrm{NH_{4}-N}$およびT-Nの各除去率の経日変化を水温データとともに図(1)-15および図(1)-16に示す。$\mathrm{NH_{4}-N}$除去がなされていた里川系でも、水温の低下に伴い除去率が低下する傾向がみられた。これは、流入水の$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度の上昇や硝化細菌等の活性の低下（根拠：T-Nに対する$\mathrm{NO_{3}-N}$の割合の低下）に加え、枯死した植物体や剥離した生物膜からの窒素の溶出等が原因と考えられた。しかしながら、2月に入り流入水の$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度が低下するに伴って、$\mathrm{NH_{4}-N}$除去率も改善傾向がみられた。とはいうものの、これまでの研究でも、水温が12度前後まで低下すると$\mathrm{NH_{4}-N}$除去率がマイナスとなる現象が観察されており、除去能維持の対応が必要と考えられた。

本水質浄化技術では、窒素の除去は主に微生物による代謝（硝化→脱室）、植物による吸収等によりなされると考えられる。微生物の活性は温度（水温）に依存することから、夏季を中心に活性が高まることが予想され、一左、植栽浄化法の根点からは、植物の成長期である春から夏
にかけての除去特性の解析評価が必要と考えられるが、基礎およびスケールアップ実験では実験開始が夏～晩夏であったため、成長期の植物による水質浄化効果が評価できていない。従って、里川再生装置の改善に加えて、春頃から実験を開始することが望ましいと考えられた。

図(1)-12 スケールアップ実験系のNH_{4}-N濃度の経日変化

図(1)-13 スケールアップ実験系の $ NO_{3}^{-}-N $ 濃度の経日変化
図(1)-14 スケールアップ実験系のT-N濃度の経日変化

図(1)-15 水温と各実験系の $ NH_{4}-N $ 除去率の経日変化

図(1)-16 水温と各実験系のT-N除去率の経日変化
## b スケールアップ里川再生実験装置におけるリン除去特性

各系のT-P濃度の経日変化について図(1)-17に示す。水路流入部分のT-P濃度は実験初期には1mg/L程度であったが、徐々に上昇し1月には2.3mg/L程度の最高濃度に達した後、低下傾向にある。各系のT-P除去率の経日変化を水温データとともに図(1)-18に示す。水温とリン除去率との間に特に明確な関係は認められなかった。リンの除去は主に植物による吸収や微生物による同化、土壌粒子等への吸着等によりなされると考えられることから、窒素除去での考察と同様に、成長期の植物によるリン除去特性についての解析評価が必要と考えられた。また、リンの処理系外への除去は植物体や底泥の回収によりなされることから、サブテーマ（2）-2の項目であるが、回収底泥等の資源化・活用についての検討が必要と考えられた。

図(1)-17 スケールアップ実験系のT-P濃度の経日変化

図(1)-18 水温と各系のT-P除去率の経日変化
## 3 ）里川再生技術基本仕様の実河川における検討

## a 里川再生技術基本仕様における窒素除去特性

各エリア終端における$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度の経日変化を図（1）-19に示す。湿地エリアでは流れの短絡が生じ、エリア通過の前後でほとんど水質に変化はなかった。すなわち、0m地点と10m地点の水質はほとんど変わらない。流入$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度は、5～7月に最高5mg/L程度まで上昇したが、8～10月には1mg/L以下となり、11月以降4mg/L程度に再び上昇した。これは、農繁期の農業排水の流入による生活雑排水の希釈の可能性が考えられた。装置内の水質は、8～10月は流入から放流に至るまでほとんど変化は見られなかったが、これ以外の期間では装置内の流下に伴う$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度の低下が観察された。濃度が上昇した期間を含めて、最終放流水の$\mathrm{NH_{4}-N}$濃度は概3mg/L以下（小山川・元小山川清流ルネッサンスIIで魚類に影響がないとして設定した目安値）に維持されており、過去2年間で検討してきた$\mathrm{NH_{4}-N}\rightarrow\mathrm{NO_{3}-N}$の物質変換，毒性低減はほぼ達成することができた。また、装置全体およびエリア毎の$\mathrm{NH_{4}-N}$除去率を図（1）-20に示す。季節を問わず、本装置での$\mathrm{NH_{4}-N}$除去は主に渕エリアでなされていることがわかった。

次に、各エリア終端におけるT-N濃度の経日変化を図(1)-21に、また装置全体およびエリア毎のT-N除去率の経日変化を図(1)-22に示す。変動はあるが流入は4～8mg/L程度で推移した。5月中旬～7月下旬にかけて除去能を発揮したが、盛夏～秋にかけてはほとんど除去能が得られなかった。また、T-N除去は主に渕エリアで進行しており、エリア毎に特長が見られた。

図(1)-19 各エリア終端における $ NH_{4}-N $ 濃度の経日変化
図(1)-20 装置全体およびエリア毎の $ NH_{4}-N $ 除去率

図(1)-21 各エリア終端におけるT-N濃度の経日変化

図(1)-22 装置全体およびエリア毎のT-N除去率