Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
水質の分析項目は、懸濁物質濃度(SS)、全窒素(T-N)、溶存態窒素(D-N)、硝酸態窒素 $ (\mathrm{NO}_{3}-\mathrm{N}) $ 、亜硝酸態窒素 $ (\mathrm{NO}_{2}-\mathrm{N}) $ 、アンモニア態窒素 $ (\mathrm{NH}_{4}-\mathrm{N}) $ 、全リン(T-P)、溶存態リン(D-P)、リン酸態リン $ (\mathrm{PO}_{4}-\mathrm{P}) $ である。懸濁態窒素(P-N)及び懸濁態リン(P-P)については、それぞれT-NからD-Nを、T-PからD-Pを差し引いて求めた。

## (2) 河川からの流出負荷モデルの構築

梅田川を対象として、流出負荷モデルの構築を行った。気象データ、土地利用、高度、点源からの排出負荷量を入力データとして、コンパートメントモデルにより、1時間単位の栄養塩の流出負荷量を溶存態と懸濁態別に算定可能なモデルとした。

## 4 ．結果及び考察

## (1) 河川からの栄養塩流出負荷調査

渥美湾に流入する河川の定期調査結果を基に、河川別の栄養塩流出負荷量を算定した。その結果を、流域面積、流量と共に図(1)-2に示す。流域面積は、豊川（流域17）が70％と大部分を占めており、次に大きい梅田川でも4％である。流量は豊川の比率が51％になり、流域面積の比率より

流域面積比率(%)

T-N年間負荷量比率(%)

T-P年間負荷量比率(%)

図(1)-2 渥美湾栄養塩流入負荷量、流域面積、流量の比率
小さくなっている。これは、豊川は、豊川用水によって取水され、主に流域の農地で利用されている。この利用された水は、再び豊川に戻るのではなく、流域の中小河川を通じて三河湾に流入している。このため、豊川の流量比率が流域面積比率より小さくなったものと考えられる。T-N負荷量では、豊川の比率は流量より小さく、31%になった。また、T-Pではさらに小さく、8%であった。これに対して、梅田川はT-N負荷量で11%、T-P負荷量で12%となり、T-Pでは豊川より大きくなっている。汐川（流域1）も同様に、T-Nで9%、T-Pでは23%になっている。これらは、豊川の栄養塩濃度が低いのに対して、梅田川や汐川を含む中小河川の栄養塩濃度が高いためである。渥美湾に流入する一級河川は豊川だけであり、流量や水質の観測が実施されていることから、今まで、三河湾のモデルの入力には一級河川のみが使用されていた。しかし、一級河川だけの流入負荷では、過小評価であり、中小河川からの栄養塩流入負荷を正確に算定する必要があることがわかった。

梅田川での降雨時の水質変化の一例として、図(1)-3に2010年4月20日の降雨による水質の経時変化を示した。降雨に伴い流量が増加すると、SS濃度が増加し、P-N濃度、P-P濃度が高くなった。これに対して、溶存態のD-N、D-P濃度は減少している。これは、溶存態栄養塩濃度が高いため、降雨によって希釈される影響が大きいことによると考えられる。また、窒素では、懸濁態栄養塩よりも溶存態栄養塩濃度が高いためT-N濃度はD-N濃度と同様の傾向を示したのに対して、リンは懸濁態の濃度が高いためT-P濃度はP-P濃度と同様の変化を示した。図(1)-4には、2010年6月18日の降雨時調査の結果を示す。この降雨では、いったん止んだ後再び降雨があったため、二山にな

図(1)-3 4月20日の降雨時の水質変化

図(1)-4 6月18日の降雨時の水質変化
っているが、それに対応して、SS濃度と懸濁態栄養塩濃度についても二山になっている。他の降雨時においても同様の傾向が見られ、降雨に伴う流量増大時には、特にリンで負荷量が大きくなることが本調査結果でもわかった。

流出負荷量の算定手法には種々の手法があるが、LQ式の対数法(推定方法②)と直接法(推定方法③)について、梅田川のデータを用いて比較検討を行った。また、比較のために、流量・濃度一定法(推定方法①)についても年間負荷量を算定した。図(1)-5には、流量とT-NとT-Pの負荷量の関係と推定方法②と推定方法③のLQ曲線を示した。また、表(1)-2には、LQ式のパラメータを示した。推定方法②、③の相関係数はT-Nでともに0.99、T-Pで推定方法②が0.89、推定方法③が0.90と高く、これらの近似曲線の実際の流量—負荷量をプロットした点との相関性は高い。しかし、高流量時の対応を見ると推定方法③のほうが、より適応していると考えられる。流出型は、一般にn値によって、洗い出し型（n>1、流量増加に伴い、濃度増加する）、希釈型（n<1、流量増加に伴い、濃度低下する）及び濃度一定型（n=1、濃度がほぼ一定）の3型に分類される。n値についてはT-N、T-P推定方法②、③共にn>1であり、洗い出し型であった。他の中小河川では、流量の連続データが測定されておらず、また、十分な降雨時調査も実施できなかったが、降雨に伴う流量増大時に観測を実施し、一雨降雨の負荷量を算定した。この一雨降雨の負荷量と降雨量の関係から、他の降雨時の負荷量を推定し、基底負荷量に加算する手法(推定手法④)で、負荷量の算定を行った。

表(1)-3には、推定方法①(流量・濃度一定)、推定方法②(LQ式対数法)、推定方法③(LQ式直接法)、推定方法④(基底流出負荷に降雨時流出負荷を加算)で求めた年間負荷量と流量を示した。T-Nの流出負荷量は、推定方法②及び③のLQ式による算定値が高くなった。推定方法①を求めるための定期調査は平水時に実施していることから、流量もLQ式に比べて一桁低くなっており、降雨に伴う負荷量の増加分が含まれていないためと考えられる。推定方法④は、降雨時の負荷量を考慮しているが、降水量が多い場合の負荷量増加を十分反映できていないため、LQ式による負荷量より小さくなったと考えられる。LQ式による負荷量では、推定方法②が大きくなった。指数nの値は、推定方法③が推定方法②より、T-N、T-Pとも大きく、流量増大時には推定方法③の流出負荷量が大きくなった。逆にcの値は推定方法②が大きく、平水時の負荷量は推定方法②で大きくなった。2009年度の流出負荷量では、降雨時よりも平水時の寄与分が大きかったため、このような結果となった。
図(1)-5 流量と TN、TP 負荷量の関係

表 $ (1) $ -2 LQ式の係数(推定方法②、③)

推定方法②(对数法)	推定方法③(直接法)
c	n	c	n
TN	5.86	1.03	3.39	1.20
TP	0.47	1.42	0.08	1.93

表(1)-3 梅田川の推定方法別流出負荷量と流量

2009年度	推定方法①	推定方法②	推定方法③	推定方法④
TN(t/year)	271	1449	1212	756
TP(t/year)	18	276	171	84
Q(m^{3}/year)	4.6\times10^{7}	2.3\times10^{8}	2.3\times10^{8}	-

次に浜田川での観測結果について示す。2009年5月から2011年7月までの間、月1回実施した平水時調査の結果について、図(1)-6及び図(1)-7に各月の濃度変化を示した。平水時においてはT-N、T-Pに対するD-N、D-Pが占める割合が高く、D-N中の $ NO_{3}^{-}-N $ が占める割合及びD-P中の $ PO_{4}^{-}-P $ が占める割合も共に高かった。浜田川のT-N、T-P濃度は渥美湾における海域の環境基準（Ⅲ類型：T-N濃度0.6mg/L、T-P濃度0.05mg/L）の10倍以上の値であった。T-N、D-N、 $ NO_{3}^{-}-N $ 、 $ NH_{4}^{-}-N $ 濃度は冬季に上昇する傾向にあり、流量の多い時期にはT-N、D-N、 $ NO_{3}^{-}-N $ 濃度は低下し、P-P、 $ PO_{4}^{-}-P $ 濃度は増加する傾向にあった。

降雨時調査の例として、2010年10月29～31日の降雨時の降水量、流量、SS、各態窒素、各態リンの濃度変化を図(1)-8に示した。総降雨量は72.5mmで10月30日5時に最大時間降雨12.0mmであった。29日10時の初期流量は0.64m³/s、流量のピークは30.5m³/sであり、約48倍の流量となった。流出率を降水量と降雨時の流量の増加から求めると、流出率は約58%であった。SS濃度のピークは流量のピークとほぼ同時刻であり、SSの初期濃度、ピーク濃度は、4.0mg/L、880mg/Lで約220倍の濃度で流出していた。T-Nの初期濃度、ピーク濃度はそれぞれ9.6mg/L、16mg/Lで約1.7倍の濃度となっていた。D-Nの初期濃度は8.9mg/Lであったが、流量のピーク時に6.6mg/Lまで減少した。P-Nは初期濃度、ピーク濃度はそれぞれ0.66mg/L、9.7mg/Lで約15倍になっていた。このときTNに占めるP-Nの割合は61%と高かった。T-Pの初期濃度、ピーク濃度はそれぞれ0.76mg/L、5.7mg/Lで約7.5倍の濃度となっていた。DPの初期濃度、ピーク濃度はそれぞれ0.70mg/L、1.4mg/Lで約2.0倍となった。
ていた。P-Pの初期濃度、ピーク濃度はそれぞれ0.06mg/L、4.7mg/Lで約78倍となっていた。このときT-Pに占めるP-Pの割合は82%と高かった。

これらの調査結果をもとにして、年間流出負荷量を求めるために、河川の負荷量－流量曲線（LQ式）を平水時及び降雨時のデータをプロットして作成した。一般的にLQ式は、 $ L=c\cdot Q^{n} $ で表される。Qは比流量 $ \left(\mathrm{m}^{3}/\mathrm{s}/\mathrm{km}^{2}\right) $ 、Lは比流出負荷量 $ \left(\mathrm{g}/\mathrm{s}/\mathrm{km}^{2}\right) $ 、c、nは係数である。得られたLQ式のc値とn値を表(1)-4に示した。TN負荷量はn値がほぼ1であった。D-N負荷量のn値は1よりわずかに小さく、希釈型であることがわかった。P-N負荷量のn値は1より大きく、洗い出し型であったが、相関はT-N及びD-N負荷量に比べ悪かった。T-P、D-P及びP-P負荷量のn値はいずれも1より大きく、洗い出し型であった。特に、P-P負荷量のn値は1.90と強度の洗い出し型を示し、降雨流出時に多量の負荷が流出することがわかる。
図(1)-6 月別の平水時各態窒素濃度の推移

図(1)-7 月別の平水時各態リン濃度の推移

これらの調査結果より求めた流出負荷量について、図(1)-9には、環境省の平成16年度発生負荷量等算定調査報告書から求めた各河川の発生負荷量の算定値、推定方法①と降雨時を考慮した推定による流出負荷量を窒素とリンについて示した。降雨時を考慮した推定方法は、複数回の降雨時調査を実施できた梅田川と豊川では推定方法③による負荷量を、他の河川では推定方法④の負荷量を示した。窒素の発生負荷量は降雨時の流出負荷が含まれていない推定方法①と同程度であったが、梅田川、豊川、西の川（流域10）+浜田川では降雨時を考慮した流出負荷量は発生負荷量
図(1)-8 降雨時の水質濃度変化(2010年10月29-31日)

よりも大きくなり、特に梅田川は約3.8倍となり、現在の原単位による発生負荷量は過小評価の可能性がある。リンの発生負荷量は推定方法①より大きいが、降雨時を考慮した負荷量よりも小さくなった。特に、梅田川では、発生負荷量の約4.0倍となった。

## (2) 河川からの流出負荷モデルの構築

表(1)-4 LQ式のパラメータと相関係数

項目	n	c
T-N	1.02	9.34
D-N	0.86	4.85
P-N	1.72	5.10
T-P	1.47	3.57
D-P	1.24	1.29
P-P	1.98	2.57

流域の各データを求めるためにまず、GIS(ArcGIS9.3、ESRI)を用いて計算流域を決定し、500mメッシュに区切った。流域は数値地図25000(空

図(1)-9 各河川の発生負荷量と流出負荷量の推定値
間データ基盤)の50mメッシュ標高を基に落水方向を求め、順流部の再下端で水位計を設置している畑ケ田橋の集水域を計算した。各メッシュのデータ（降雨量、気温、風速、日射量、日照時間、湿度）をメッシュごとに入力し、各メッシュの周囲4方向のメッシュとの標高を比較し最も勾配のある方向へ水が流れるとしてメッシュ間の落水方向を求めた。

本研究では土壌部分を鉛直方向に A、B、C レイヤの 3 層、河川部分に R レイヤを想定した水分流出モデルとした。土壌部分の A、B、C レイヤにはそれぞれ水平方向、鉛直方向の流出があり水平方向の流出はすべて落水方向に従い、次のメッシュの R レイヤに流入することとした。鉛直方向の流出は A、B レイヤの場合、その下層のレイヤが水で飽和していなければ下層のレイヤに移動するものとした。C レイヤの鉛直方向の流出はそのまま地下水になることとした。また、降水による水分は A レイヤにのみ流入し、A レイヤに水が存在する場合は A レイヤから蒸発、A レイヤに水がなく B レイヤに水がある場合は B レイヤから蒸発するものとし、A、B のどちらのレイヤにも水がない場合、蒸発はないものとした。また、流域内に用水が存在するため該当するメッシュの A レイヤに入力した。各メッシュの蒸発量は地表面における熱収支式を用いて計算した。

流量の計算では豊川で用いられたパラメータを初期値として与えた。愛知県によって行われている流量観測結果と、1時間ごとの観測水位から水位流量曲線を用いて1時間ごとの流量を算出しその値を観測流量とした。この値と一致するように梅田川の未知のパラメータ値（水平・鉛直透水係数α）を試行計算により求め、このパラメータ値を用いて2008年の梅田川における流量を計算しモデルの適応性を検証した。また、2008年の流量に一致するパラメータ値を求める際に以下の評価基準を用い、各基準で誤差が最小となるようにした。

1) 平均 2 乘誤差平方根

$$ \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{t=1}^{n}(Q_{ot}-Q_{st})^{2}} $$

2) 相対誤差の平均 2 乗平方根

$$ \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{t=1}^{n}\frac{\left(Q_{ot}-Q_{st}\right)^{2}}{Q_{ot}^{2}}} $$

ここで、n: データ数、 $ Q_{ot} $ : 流量の観測値(m/sec)、 $ Q_{st} $ : 流量の計算値(m/sec)である。

まず、2008年の流量をシミュレーションし、観測値に最も適合する未知のパラメータの値を求めた。図(1)-10に評価基準によりフィッテイングした2008年の年間流量計算結果、図(1)-11にその積算流量を示す。ここでの結果はもっとも再現できている平均2乗誤差平方根のみ示す。平水時や小さな降雨ピークについてはどの評価基準を用いても精度よく再現できたといえる。しかし、8月の大きな洪水の前後にある洪水ピークについては相対誤差の平均2乗平方根を用いると精度よく再現できない結果となった。モデルに入力する降雨データとしてはレーダーアメダス解析雨量を用いているが、このデータは1時間雨量であり、計算ステップは1分なので1時間の降雨量を1分間の降雨量に換算して用いている。そのため、1時間より短期間の間に集中して降雨があった場合は実際のピーク流量より小さい計算値となる可能性がある。そのため今回のように大きな洪水ピーク前後にこのような差が発生したと考えられる。

これらより、平均2乗誤差平方根を用いた場合、低水時の流量を若干過大評価したがピーク流量、年間総流量は最も精度よく再現できることがわかった。また、栄養塩の多くは降雨時に流出することが報告されている。そのため平均2乗誤差平方根を用いてフィッティングを行ったパラ
図(1)-10 平均2乗誤差平方根を用いた流量算出結果

図(1)-11 平均2乗誤差平方根を用いた積算流量

メータ値を栄養塩流出モデルに使用することとした。

次に平均2乗誤差平方根を用いて2008年の流量にフィッテイングさせたパラメータ値を用いて2009年の流量を計算し水分流出モデルの精度を検証した。図(1)-12は2009年の年間流量の再現結果である。これをみると、平水時や小さな流量ピークは精度よく再現できているが年数回の大きな洪水ピークは実測流量より小さな計算結果となった。特に、観測値で100m³/sを超える洪水ピークは再現率が低い結果となった。これは先ほどのパラメータフィッテイングの際に起こったデータ間隔によるものが原因と考えられる。実際に、4月14日と8月10日は同程度の降雨が豊橋気象観測台にて観測されているが前者は降雨の集中が見られたが、後者は少量の雨が長時間続くものだった。したがって、4月の降雨では再現性が低くなる結果となった。
図(1)-12 2009年年間流量算出結果

前述の水分流出モデルにより計算した各層からの水分流出量を基に栄養塩流出モデルを構築した．図(1)-13にモデルの概要を示す。栄養塩流出モデルで計算対象とした物質はD-N、P-N、D-P、P-P、SSである。D-N、D-Pの流出量は各層の各土地利用からの水平方向の水分流出成分に一定の濃度を乗じて算出した。

SS の流出量は土地利用に応じて算出方法を使い分けて算出した。土地利用が建設用地の場合は路面堆積モデル、それ以外の土地利用の場合は LQ 式を用いて算出した。P-N、P-P の流出量はそ

図(1)-13 栄養塩流出モデルの概要
図(1)-14 降雨時におけるパラメータフィッティング結果

れぞれ SS の中に一定の割合で存在していると仮定し、SS の流出量に一定の比率を乗じて算出した。ここで、D-N と P-N の合計を T-N、D-P と P-P の合計を T-P とした。また、これらの土壌層から流出した汚濁物質は水分流出モデルと同様に落水方向のメッシュの河川層に流入し運搬されることとした。点源からの窒素、リン流出は環境省による発生負荷量等算定調査報告書の値を用いた。このデータは市町村、流入する河川（支流）ごとに発生源別の負荷量が記載されているので点源からの窒素、リン流出量を当該メッシュの河川層に加えた。

水分流出モデルによって算出した各層からの流量を基に、栄養塩流出モデルによって D-N、P-N、D-P、P-P、SS の流出量を算出した。栄養塩流出モデルのパラメータは畑地等以外のパラメータは過去の研究より豊川の栄養塩流出モデルの値を用いた。畑地等については降雨時にあわせてフィッティングを行うことにした。降雨時のフィッティングは 2008 年 8 月 28 日の降雨時調査結果をもとに行った。ここで、パラメータ数を減少させるため路面堆積負荷流出モデルに関するパラメータは文献値を用いた。図 (1)-14 に 2008 年 8 月 28 日の降雨におけるパラメータフィッティングの結果を示す。T-N、T-P ともにおおむね実測と一致した。

次に、2008年8月28日の降雨時水質にフィッティングさせたパラメータ値を用いて2009年8月10日と2009年10月7日の降雨時水質を計算し、モデルの再現性を検証した。8月28日の降雨は時間雨量が60mmを超え226mm/日にも達する大きな降雨イベントだったのに対し、2009年8月10日の降雨は最大時間雨量32mm、44mm/日、2009年10月7日の降雨は最大時間雨量10mm、58mm/日とかなり異なる降雨形態である。図(1)-15～図(1)-21に2009年8月10日、図(1)-22～図(1)-28に2009年10月7日の降雨時水質の再現結果を示す。

まず、2009年8月10日の結果では、T-N、T-P、SSをみるとT-P、SSについては実測値の挙動とよく一致しているが、T-Nについては降雨の降り始めでの濃度が低下していることがわかる。また、P-N、P-Pは概ね実測値に一致したが、D-N、D-Pは過小評価する結果となった。D-Pについては、降雨時の挙動の再現は成功しているが全体的な濃度が低く、D-Nについては、雨の降り始めでの濃度低下が再現できていない。そのため、特にT-Nの再現性の低下が起こる結果となった。これは、降雨期間が短いため入力された値の影響が大きくなり、実際の濃度低下時刻よりも早い段階で濃度が減少してしまうためである。

次に2009年10月7日の結果では、P-N、D-P、SSの値に再現性の低下が見受けられた。これは降雨自体が少量であり、モデル内での計算の際に表面層からの水分が鉛直方向より水平方向に多
く移動したためである。さらに、表面流出よりも中間流出や基底流出から多くの栄養塩が流出するため、相対的に濃度が低下したと考えられる。これによりこの栄養塩流出モデルは、降雨の形態により再現性に差が出ることがわかった。しかし年間で換算するとこの差は非常に小さいものであるため年間負荷量算出の際は大きな影響はないものと判断した。

今回2つの大きく異なる降雨時水質を計算したがT-P、SSはどちらも精度よく再現することができた。D-N、D-Pは一方の降雨時で過小評価する結果となったが、年間で換算するとこの差は非常に小さいものであるため、どちらの降雨時においてもT-N、T-Pは実測値とよく一致している。よって、一部適応できない降雨形態があるが、概ね精度よくT-N、T-P負荷量を算定できることがわかった。

図1-15 T-N 2009/8/10 検証結果

図1-16 D-N 2009/8/10 検証結果
図1-17 P-N 2009/8/10 検証結果

図18-18 T-P 2009/8/10 検証結果

図1-19 D-P 2009/8/10 検証結果
図(1)-20 P-P 2009/8/10 検証結果

図1-21 SS 2009/8/10 検証結果

図1-22 T-N 2009/10/7 検証結果
図1-23 D-N 2009/10/7 検証結果

図1-24 P-N 2009/10/7 検証結果

図1-25 T-P 2009/10/7 検証結果
図1-26 D-P 2009/10/7 検証結果

図1-27 P-P 2009/10/7 検証結果

図1-28 SS 2009/10/7 検証結果
この流出負荷モデルを用いて、年間流出負荷量に占める各土地利用からの負荷量割合を算出し、表(1)-5を示す。どの年もT-N、T-Pは畑地等からの流出割合が高い結果となった。特に懸濁態での流出量が多く、リンは年間負荷量の約50％を占めており、水質汚濁の主な要因になっていると考えられる。梅田川流域では農業が盛んであり、流域内の55％は農用地である。そのため、大きな降雨時には畑地等から多くの懸濁物が流出しその中に含まれる懸濁態リンが大きな流出源になっている可能性がある。また、2008年、2009年共に市街地からの面積あたりTN流出量が多く注目すべきことである。これは、2009年において晴天が続いた後に中規模の降雨イベントが複数回発生しており、路面上に堆積している栄養塩が多く流出したことが原因であると考えられる。

表(1)-5 土地利用別年間流出負荷量の比較(%)

2008年田	畑地等	荒地	森林	市街地	その他
T-N	8.6 54.9	6.8	0.1	29.2	1.2
D-N	7.7 29.6	4.4	0.1	29.2	0.5
P-N	0.8 25.3	2.3	0.0	0.0	0.0
T-P	5.3 79.4	0.9	0.0	14.4	0.2
D-P	4.4 17.0	0.3	0.0	14.4	0.0
P-P	0.9 62.4	0.6	0.0	0.0	0.0

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

閉鎖性水域の総量規制、湖沼水質全計画に基づく総量削減計画では、原単位を用いて面源からの流出負荷量を算出している。降雨時には流量が大きく変化するだけではなく、栄養塩濃度も大きく変化する。この降雨時の流出負荷を含めた年間の流出負荷量を精度高く算定する手法を確立し、梅田川に適用して算出することができた。また、コンパートメントモデルを用いて、水分流出モデルの各流出水の栄養塩濃度を推定する手法で、溶存態と懸濁態に分けた栄養塩流出モデルを構築することができた。

## （２）環境政策への貢献

国土交通省中部地方整備局が事務局をしている伊勢湾再生会議において、本研究結果を受け
て降雨時の流出負荷が重要との認識になり、伊勢湾流域陸域モニタリング計画の策定に本研究成果が貢献し、実際に伊勢湾に流入する一級河川での降雨時流出負荷調査が実施されている。また、伊勢湾シミュレータへの陸域からの流入負荷に本モデルで算定した結果を用いることになっている。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

特に記載すべき事項はない

くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない

## （2） 口頭発表（学会等）

1）井上隆信、長屋圭治、横田久里子、氷見啓樹：第44回日本水環境学会年会（2010）「栄養塩流出モデルを用いた豊川における発生源別年間流出負荷量の算定」

2) 横田久里子、井上隆信、堀之内陽子、対馬孝治、堀雅彦：土木学会第65回年次学術講演会(2010)

「三河湾湾奥への河川からの栄養塩流出負荷の評価」

3）堀雅彦、井上隆信、横田久里子、対馬孝治、堀之内陽子：平成22年度土木学会中部支部研究発表会(2011)

「三河湾湾奥への河川からの栄養塩流出負荷」

4) 近藤紘司、井上隆信、横田久里子：平成22年度土木学会中部支部研究発表会(2011)「三河湾における流入河川の懸濁態炭素と窒素の流出特性」

5) 森中悠真、横田久里子、井上隆信：第45回日本水環境学会年会(2011)「梅田川流域における畑地からの栄養塩流出特性の解明」

6) 横田久里子、井上隆信、下山諒、横川雅成：第23年度土木学会全国大会(2011)「梅田川における栄養塩年間流出負荷量の算出」

7）助川由宇、横田久里子、井上隆信、大久保陽子：第46回日本水環境学会年会（2012）「愛知県豊橋市西ノ川への畑地からの栄養塩の流出」

8) 東倉弘晃、井上隆信、横田久里子、長屋圭治: 平成23年度土木学会中部支部研究発表会 (2012) 「梅田川における栄養塩流出モデルの開発」

## （3） 出願特許
特に記載すべき事項はない

（４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない

## （6） その他

特に記載すべき事項はない

### 8 \. 引用文献

1) Takanobu Inoue, Senichi Ebise: Runoff Characteristics of COD, BOD, C, N and P Loadings from Rivers to Enclosed Coastal Seas, Marine Pollution Bulletin, 23 (EMECS'90), 11-14, 1991

2）井上隆信：非特定污染源の原単位の現状と課題，水環境学会誌，26(3)，131-134，2003
# (2) 栄養塩循環及び赤潮・貧酸素水塊発生機構の解明に関する研究

豊橋技術科学大学大學院工学研究科 青木伸一

愛知県水産試験場 拓植朝太郎

平成21～23年度累計予算額：8，237千円（うち、平成23年度予算額：2，338千円）予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 渥美湾において、降雨に伴う急激な汚濁負荷があった時の湾奥への淡水・栄養塩流入と海域での拡散、赤潮の発生、および底層の貧酸素化を明らかにすることを目的として降雨直後の集中観測として河川水拡散調査を実施した。2009年、2010年両年の降雨前後の塩分分布、栄養塩分布、クロロフィルーa分布から、豊川からの出水の影響は河口に近い渥美湾北部で顕著であることが明らかとなった。また、降雨後集中観測により、河川水とともに供給された栄養塩は植物プランクトンの多寡によって異なるものの、比較的短時間で減少することを明らかにした。降雨後2日後調査において栄養塩の濃度は上昇するものの、それ以外の多くの測点においてDIN濃度が低く、元素比をRedfield比と比較するとリンや硅素に対して窒素が少ないことから、夏季の渥美湾においては主に窒素によって植物プランクトンの増殖が制限されていることが示唆された。2010年調査において降雨後わずか2日前後でプランクトンが急増し、赤潮となり5日後には枯死し、9日目には無機化に至ったことが示唆された。また、本調査においては降水量が10〜30mm程度で塩分低下も見られなかったことから、移流・拡散よりも植物プランクトンの増加を含め、水域内での循環がより強く反映されたことが示唆された。夏季の渥美湾の底層では、水温の高さと有機物供給の多さにより酸素消費速度が1.2mg/L/dと大きく、貧酸素水塊の形成が速やかに進むことが示唆された。河口および港内での定点観測において、DO濃度は無酸素状態から過飽和状態まで急激な変化をしており、夏季の浅海域の水質変化は東西方向の水塊移動の影響を大きく受けていることが示唆された。また、未解明な部分はあるが、港湾内に形成された大規模な貧酸素水塊が周辺海域に影響を及ぼしていることは否定できないことが明らかとなった。

[キーワード] 赤潮、貧酸素水塊、淡水流入、エスチュアリー循環、栄養塩濃度

### 1. はじめに

内湾に流入する河川の河口部に広がる干潟および浅海域は、生物生産や内湾の物質循環において非常に重要な役割を担っている。豊川河口部に位置する六条潟は三河湾全体のアサリ生産を支える稚貝の生育の場であり、河口周辺の浅海域を含めて内湾の生態環境を維持する上で適切に保全すべき重要な海域である。また、渥美湾に位置する三河港内にはいくつかの中小河川が流入しており、これらからの大きな栄養塩負荷や港内の水質悪化が湾内の赤潮や貧酸素水塊発生の要因になっていることが指摘されている。しかしながら、このような水域は河川からの間欠的な淡水流入や沖合底層の貧酸素水塊の影響を強く受けるため、特に夏期は時間的・空間的に環境変化が
大きく、環境改善の基礎情報となる実態把握が難しい水域である。

## 2 ．研究開発目的

本サブテーマでは、まず渥美湾において、降雨に伴う急激な汚濁負荷があった時の湾奥への淡水・栄養塩流入と海域での拡散、赤潮の発生、および底層の貧酸素化を明らかにすることを目的とし、降雨直後の集中観測として河川水拡散調査を実施した。さらに、豊川河口部浅海域から三河港内の河川影響域の水質変動、特に降雨や風による変動特性を把握することを目的とした定点観測および連続観測を実施した。

## 3 ．研究開発方法

## （1） 河川水拡散調查

2009年および2010年の調査は、8-9月の降雨時に、それぞれ降雨前と降雨後数日間隔で3-4回実施した。調査日は2009年においては8月26日、9月14日及び9月24日、2010年は、9月7日、9月10日、9月13日及び9月17日とした。図(2)-1に調査点および調査項目を示した。調査点は渥美湾奥部に18地点設定し、●地点では採水を表底層の2層で行い、栄養塩(溶存態無機窒素:DIN、溶存態無機リン:DIP、溶存態珪素(2010年のみ):DSi)およびクロロフィルa量も調査した。試水は表層においては採水バケツ、底層(海底直上1m)においてはバンドーン型採水器を用いて採水した。水温、塩分、溶存酸素は多項目水質計(SeaBird社、19plus V2)を用いて測定した。DIN、DIP、DSi及びクロロフィルa量はガラス繊維ろ紙(Whatman GF/C)を用いて試水を吸引濾過後、栄養塩は自動分析装置AACSⅢ(Bran+Luebbe社製)によって測定し、クロロフィルa量は蛍光光度法によって測定した。また、植物プランクトン数は、固定していない海水1mLを検鏡し直接計数した。

●: 水温, 塩分, DO, 栄養塩類, クロロフィル a

☐: 水温, 塩分, DO

図(2)-1 調査地点および調査項目
図(2)-2の降水量のデータは気象庁アメダスより引用した。また、以下で示す豊川の日平均流量は国土交通省豊川河川事務所提供のデータを用いた（図(2)-3）。風向および風速データは測点7に設置されている愛知県水産試験場所有の自動観測ブイのデータを用いた（図(2)-4）。

2011年の調査は平成23年6月27日の降雨に合わせて降雨当日（6月27日）、降雨2日後（6月29日）、降雨7日後（7月4日）の3回実施した(図(2)-5)。調査地点は渥美湾奥部に18地点設定し、●地点では採水を表底層の2層で行い栄養塩、クロロフィルa量も調査した（図(2)-6）。取得データ、他に実施した赤潮調査、貧酸素調査の結果を利用し、まとまった降雨に伴う汚濁負荷が三河湾でどのように赤潮発生、貧酸素化を引き起こすかに着目して考察した。水質調査項目は、●地点で水温、塩分、DO、T-N（全窒素）、T-P（全リン）、DIN（溶存態無機窒素）、DIP（溶存態無機リン）、DSi（溶存態珪素）、クロロフィルa、PON（懸濁態有機窒素）、POC（懸濁態有機炭素）を、○地点では、水温、塩分、DO、植物色素（センサー値）を計測した。これらの調査に加えて、三河湾内の流動、生態系ミュレーションの検証用基礎データとするために、6月16日、7月1～5日、7月15日に三河湾全体の水質調査を実施した。また、6～8月に渥美湾3地点において、風向風速及び気温、表層及び底層の水温、塩分、DOを1時間毎に測定した。観測は、水産試験場が保有する三河湾自動観測ブイで行った。

図(2)-2 2009年および2010年8～9月の新城市と豊橋市における日積算降水量（気象庁アメダスより、矢印は観測日を示す）
図(2)-3 2009年および2010年8～9月の豊川市当古における豊川の日平均流量（*矢印は観測日を示す）

図(2)-4 2009年(左)および2010年（右）8～9月の1号ブイにおける風向・風速

(毎正時における2分間のスカラー平均)*矢印は観測日を示す

図(2)-5 2011年の豊橋市および新城市の日降水量

図(2)-6 2011年の調査地点図
## （２）河口および港内での定点観測調査

2011年には、図(2)-7に示す地点で7月4日から9月26日までの約3ヶ月間、一週間間隔で計13回水質調査を実施した。観測点は豊川河口から沖に向けて約1km間隔で8点（St.3～St.10）、豊川河口から港の入口まで南北ライン上に5点（A～St.12）、港湾水路内に6点（St.13～St.18）の計19点を設定した。観測では、投入型水質計（ASTD、JFEアドバンテック社製）を用いて、塩分、水温、クロロフィル濃度、濁度、溶存酸素濃度の鉛直プロファイルを計測するとともに、各地点で海表面下1mおよび海底上1mの水深から海水を

図2-7 水質観測地点（Stn.12-18が港内観測点）

1Lサンプリングし、栄養塩濃度などの水質分析を実験室に持ち帰り実施した。

さらに、豊川および港内からの物質輸送を捕えるために、7月18日から9月30日の期間において、上記の定期的な観測に加えて観測点のA点とB点（St.11-1と同一）に連続観測用の機器を設置した。機器の設置状況を図(2)-8に示す。クロロフィル蛍光値、塩分、水温、D0などの水質項目は10分間隔、水圧は1分間隔で計測・記録した。流速プロファイルについては、鉛直方向に1m間隔で1分平均流速を10分間隔で観測・記録した。

図2-8 連続観測機器の設置概要

CLW：クロロフィルa濃度・濁度計、CT(W)：塩分・水温計、

DO：溶存酸素濃度計、TD：水圧計、ADCP：流速プロファイラー
## 4 ．結果及び考察

## （1） 河川水拡散調查

## 1 ）降雨量および豊川の流量の変動

図(2)-2より、2009年の8月1日から8月11日までの期間には度々降雨があり8月10日に最大となる、豊橋市で46 mm、新城市で49.5mmの降雨が観測された。そこから9月12日（豊橋市で12mm、新城市で14.5 mm）まで降雨はなかった。その後は9月15日に降雨があり、9月末の3日間には豊橋市で49 mm、新城市で47.5mmの降雨が観測された。2010年の8月1日から8月13日までの期間には度々降雨があり、8月11日、12日の2日間で、豊橋市で49.5mm、新城市で79mmの降雨が観測された。8月14日から8月24日までは新城市のみで降雨が観測された。そこから9月8日（豊橋市で8mm、新城市で29.5mm）まで降雨はなかった。その後は9月16日にまとまった降雨があり、9月末まで度々降雨が観測された。

図(2)-3に示した豊川の日平均流量は降雨と連動しており、短期間に大きく変動した。2009年の流量は8月2日に最大の190m³/sとなり、その後2日間で急激に減少したが、8月10日に急増し83m³/sに達した。それ以降は50m³/s以下で推移した。観測日の前後は降雨がなかったため、10m³/s程度で推移していたが、9月13日に15m³/sまで増加した。2010年の豊川の日平均流量は8月12日に263m³/sに達し、その後2日間で50m³/s以下まで急激に減少した。それ以降は降雨後調査の2日前の9月8日に53m³/sまで増加し、その後はしばらく50m³/s以下で推移したが、9月28日に観測期間最大の374m³/sまで急増し、その後急激に減少した。

## 2 ）風向および風速の変動

図(2)-4に示すように、風向は南方向が中心で度々西から北西に変わった。風速は1から11m/sの間で推移した。2009年の観測日前後では9月9日から11日頃にかけて風が強まり、北西風が7m/s前後で吹いた。2010年の観測日周辺では、9月8日から9日にかけて7～10m/sの強い風が吹いていた。風向は当初は南から南東であったが9月9日に入ると北西に転じた。また14日から16日にかけても風が強まり、7m/s前後で推移した。風向は当初は北西風が吹き15日頃からは南東に転じた。

## 3 ）塩分の変動

図(2)-9に2009年および2010年の調査時の表層塩分の分布を示した。2009年の降雨前調査時は、北部ほど塩分が低い傾向がみられた。一方、2010年の降雨前調査時の塩分水平分布は、比較的均一な状態であった。降雨2日後調査時には2009、2010年ともに豊川河口の沖を中心に低塩分域がみられた。しかし、2009年は降雨前調査から2週間以上降雨がなかった影響で全体的に塩分は上昇していた。それ以後は2009、2010年ともに短期間で局所的な低塩分域は消滅した。図(2)-10に実線および破線で示した断面に沿って、2009年および2010年の調査時の塩分鉛直分布を図(2)-11に示した。断面は表層塩分の低下が大きかった地点を通るように、2009年は測点1、S2、5、6の4点、2010年は測点1、2、S3、6の4点で作成した（図(2)-10）。降雨前の塩分鉛直分布は2009年においては豊川の対岸側で塩分が低く表層から底層まで比較的均一な状態だった。また、豊川河口側では成層していた。2010年においては全体的に成層していた。降雨2日後には2009、2010年ともに2m以浅で出水の影響が強く見られ、下層では成層も緩やかになっていた。2009年の降雨12日後には塩分が上昇し、比較的均一な状態となった。一方、2010年においては降雨5日後には塩分が上昇し、降雨前の成層した状態に戻り、降雨9日後には5日後よりも更に塩分が上昇し、成層が強まった。
図(2)-9 2009年および2010年の調査時の表層塩分の分布
図(2)-10 鉛直分布の断面ライン（破線は2009年、実線は2010年に対応）

## 4 ）DINの変動

図(2)-12に2009年および2010年の調査時の表底層のDIN分布を示した。降雨前の表層DINは両年とも少なく、全地点で50 μg/L以下だった。特に2010年は全点20 μg/L以下だった。一方、底層DINは両年ともに表層と比較すると多く、100 μg/L以上の測点もみられた。降雨2日後の表層DINは両年とも豊川河口沖で増加した。2009年の増加は大きく、最大で418 μg/Lだったが、2010年の増加は2009年に比べるとかなり少なく、最大で53 μg/Lだった。また、両年とも底層DINは一部を除いて減少した。それ以降の表層DINは2010年の降雨9日後調査時の北部海域の一部を除いて50 μg/L以下だった。一方、底層DINは降雨2日後よりも増加しており、2010年調査では降雨後日数の経過とともに増加する傾向がみられた。

## 5 ）DIPの変動

図(2)-13に2009年および2010年の調査時の表底層のDIP分布を示した。DIPの変動はDINとは異なり、2009年と2010年で傾向に大きな違いがあった。降雨前の表層DIPは両年ともに少なく、2010年の豊川河口近傍を除いて13 μg/L以下であった。一方、底層DIPは両年ともに表層と比べると多いが、北部海域で少ない傾向がみられた。降雨2日後の表層DIPは、2009年は豊川河口沖で増加がみられたが、2010年は降雨前と大きな差はなかった。底層DIPは2009年の北部海域では増加したが、その他では減少していた。2009年の降雨12日後のDIPは降雨2日後に大きく増加した海域で急激に減少しており、その他では降雨2日後とほぼ同等だった。一方、底層DIPは降雨前よりも増加していた。2010年の降雨5日後の表層DIPは、降雨前や降雨2日後と大きな変化はなかった。底層DIPは南部海域を中心として増加した。降雨9日後のDIPは、表底層ともに北部海域を中心に増加した。
図(2)-11 2009年および2010年の調査時の塩分鉛直分布
○: 表層 ○: 底層

——: 塩分

図(2)-12 2009年および2010年の調査時の表層塩分と表底層のDIN分布
○: 表層 ○: 底層

——: 塩分

図(2)-13 2009年および2010年の調査時の表層塩分と表底層のDIP分布
## 6 ）DSiの変動

図(2)-14に2010年の調査時の表底層のDSi分布を示した。降雨前の表層DSiは、全点で60 μg/L以上存在していた。また、底層DSiは全地点で250 μg/L以上の濃度で存在し、1000 μg/Lを越える測点もあった。降雨2日後の表層DSiは豊川河口に近い地点の表層で大幅に増加した。一方、底層DSiは北部から中央部にかけて減少した。そして降雨5日後の表層DSiは再び降雨前の水準に戻った。また、底層DSiは北東部で低下した。降雨9日後の表層DSiは北部を中心に増加した。底層DSiは南部を除いて増加した。

図(2)-14 2010年の調査時の表層塩分と表底層のDSi分布

## 7 ）各栄養塩の元素比の変動

表(2)-1に調査期間の各栄養塩の元素比を示した。2009年の降雨前の表層のDIN:DIP比は、北部海域でリンが枯渇しており、DIN:DIP比がRedfield比の16を上回ったが、南部海域ではDINが枯渇状態であり16未満だった。降雨2日後には陸水の影響が強い海域でDINが増加し、DIN:DIP比が16を上回っていた。降雨12日後にはDINが枯渇したためDIN:DIP比が低下した。底層では、降雨前における北部海域の一部を除きDIN:DIP比が16を下回った。2010年の降雨前の表層のDIN:DIP比は、DIN
が枯渇しているため、ほとんどの測点で16を下回った。降雨2日後には陸水の影響が強い海域でDIN:DIP比が16以上に上昇した。それ以後の降雨5日後や12日後にはDINが枯渇して降雨前同様、ほとんどの測点でDIN:DIPが16を下回った。底層においては全点でDIN:DIPが16を下回った。また、DSiについては度々、DSi:DIP比がRedfield比の16を下回ったが、DSi:DIN比がRedfield比の1未満になることはなかった。

表(2)-1 各観測時の栄養塩の元素比（モル比）*灰色はDIN:DIP比が16以上

2009/8/26(降雨前)	北部	南部
测点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	$ \infty $	392.56	155.63	20.63	35.52	286.10	6.16	8.12	13.15	3.19
底層	65.69	25.98	13.40	4.18	4.35	3.31	3.82	5.37	6.50	8.26

2009/9/14(降雨2日後)	北部	南部
測点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	1.05	22.73	31.40	1.02	22.00	19.57	0.67	0.22	0.01	0.80
底層	3.32	2.69	1.05	1.06	1.22	0.22	4.51	1.96	4.52	0.96

2009/9/24(降雨12日後)	北部	南部
測点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	0.52	5.32	2.04	4.11	0.17	2.91	1.37	3.16	0.45	2.42
底層	1.59	0.87	2.43	5.25	5.34	4.83	6.54	7.06	9.47	8.33

2010/9/7(降雨前)	北部	南部
测点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	15.16	17.14	0.61	2.82	13.32	0.69	2.99	12.31	1.01	5.09
底層	3.51	4.23	0.22	2.80	0.04	0.93	2.81	0.84	4.63	1.91
DSi/DIN	表層	1.64	5.32	59.71	4.31	7.55	17.85	5.24	2.27	15.45	4.14
底層	4.15	7.44	70.40	5.48	658.09	14.70	5.12	22.10	3.86	9.18
DSi/DIP	表層	24.83	91.11	36.14	12.15	100.54	12.26	15.67	28.00	15.61	21.08
底層	14.57	31.44	15.49	15.30	23.69	13.60	14.40	18.62	17.88	17.53

2010/9/10(降雨2日後)	北部	南部
測点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	4.71	10.46	64.92	13.18	40.30	41.67	3.16	5.58	4.72	9.85
底層	4.44	11.57	0.77	1.48	3.33	0.70	2.58	1.63	2.81	6.07
DSi/DIN	表層	4.76	41.25	6.48	1.12	10.73	2.66	4.60	3.31	2.65	1.10
底層	4.45	2.33	31.77	10.78	6.77	26.98	9.09	7.90	8.71	3.84
DSi/DIP	表層	22.46	431.55	420.54	14.75	432.31	110.70	14.53	18.50	12.50	10.85
底層	19.77	26.94	24.57	15.93	22.57	18.89	23.47	12.84	24.45	23.31

2010/9/13(降雨5日後)	北部	南部
測点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	0.15	45.02	3.59	0.70	2.78	2.25	4.86	5.19	4.11	8.94
底層	4.79	2.74	1.99	1.59	2.96	0.74	0.79	0.56	4.17	4.80
DSi/DIN	表層	137.48	3.53	43.96	18.55	4.86	4.35	2.33	2.12	2.86	1.27
底層	4.36	6.40	23.48	13.48	4.64	11.96	31.03	21.18	5.53	4.92
DSi/DIP	表層	20.04	158.84	157.82	12.94	13.53	9.81	11.36	11.00	11.74	11.32
底層	20.89	17.50	46.77	21.50	13.73	8.85	24.50	11.93	23.07	23.60

2010/9/17(降雨9日後)	北部	南部
測点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
DIN/DIP	表層	5.04	4.19	3.31	0.68	0.37	0.22	1.27	0.08	0.04	0.17
底層	4.30	3.89	3.10	5.98	6.21	3.02	6.22	6.26	5.80	5.31
DSi/DIN	表層	3.25	5.26	5.98	17.49	60.61	94.16	10.75	188.96	289.79	61.21
底層	4.07	5.08	5.89	3.48	3.50	6.54	3.90	3.47	3.99	3.98
DSi/DIP	表層	16.36	22.01	19.78	11.98	22.40	21.08	13.65	14.18	11.17	10.62
底層	17.54	19.79	18.24	20.80	21.72	19.75	24.29	21.72	23.14	21.15
## 8 ）植物プランクトンの増減

図(2)-15に、2009年および2010年の調査時の表底層のクロロフィルタ分布を示した。赤潮については明確な基準はないが、本県においてはクロロフィルタが30 mg/m³を越えた場合は赤潮としている。降雨前の表層クロロフィルタは両年ともに北部海域で高かった。また、底層クロロフィルタも表層とほぼ同じ傾向であった。降雨2日後には、両年ともに豊川河口沖で増加しており、特に2010年は最高46 mg/m³まで増加し、Leptocylindrus danicusやPseudo-nitzschia spp.を主体とした珪藻類による赤潮が確認された。また、底層クロロフィルタも表層とほぼ同じ傾向であった。

2009年においては降雨12日後に河口近傍でクロロフィルa濃度が更に増加し、その海域ではChaetoceros spp.やLeptocylindrus danicusを主体とした赤潮が確認された。また、底層クロロフィルaは全体的に減少した。2010年においては降雨5日後の表層クロロフィルaは、降雨2日後に増加した海域で減少した。底層クロロフィルaは北部海域の一部を除いて降雨前、2日後と同程度であった。そして降雨9日後の表層クロロフィルaは、豊川河口域近傍で高い傾向を示した。底層クロロフィルaは全体的に減少した。

## 9 ）底層溶存酸素の変動

図(2)-16に、2009年および2010年の調査時の底層溶存酸素の分布を示した。溶存酸素飽和度30未満の海域を貧酸素水塊と定義すると、どちらの年も降雨2日後に貧酸素水塊が縮小した。また、2009年は降雨12日後、2010年は降雨5日後にはほぼ降雨前と同様の状態に戻った。2010年の降雨9日後には、湾の北部から東部沿岸に沿うように形成されていた。

## 10 ）2011年の調査結果

図(2)-17に降雨前後の表層塩分分布を示す。降雨当日である6月27日には、調査海域の北部で表層塩分が低く、南部側ほど高い傾向を示した。降雨2日後の6月29日には北部で塩分が上昇していた。しかし、豊川河口周辺では降雨前と同様低かった。降雨7日後の7月4日には再び北部で表層塩分が低下した。

図(2)-18に降雨前後の表底層のDIN濃度分布を示した。表層DINは降雨日においては全地点で20μg/l以下とほぼ枯渇していたが、降雨2日後には豊川河口に近く、塩分がやや低かったSt.24で急激に増加した。そして降雨7日後にはA10で増加した。底層DINは降雨日においては調査海域の中央部で高く、奥部では表層と同様枯渇状態であった。降雨2日後もほぼ同様であった。そして降雨7日後には全体的に増加した。

図(2)-19に降雨前後の表底層のクロロフィルα濃度分布を示した。表層クロロフィルα濃度は降雨日においては塩分の低い調査海域の北部で高かった。降雨2日後には豊川河口に近いSt.24を除き、低下した。そして降雨7日後には再び塩分の低い北部で増加した。底層クロロフィルαは降雨当日には北部で高く、降雨2日後には中央部で増加した。そして降雨7日後には再び北部で増加した。
○: 表層 ○: 底層

—: 塩分

図(2)-15 2009年および2010年の調査時の表層塩分と表底層のクロロフィルタ分布
溶存酸素饱和度

☐ ≥10,<30%

☐ <10%

図(2)-16 2009年および2010年の調査時の底層溶存酸素の分布
図(2)-17 降雨前後の表層塩分分布

図(2)-18 降雨前後のDIN分布
図(2)-19 降雨前後のクロロフィルa分布

## 10 ）考察

降雨前の表層DIN、DIPは2009、2010年ともに降雨が2週間ほどなかった影響により少なかったが(図(2)-12、図(2)-13)、クロロフィルα濃度は北部海域で10 mg/m³以上あった(図(2)-15)。従って、北部海域においては、降雨前においても何らかの形で栄養塩が供給され、植物プランクトン現存量が維持されていたと考えられる。北部海域は水深が浅いところが多く、風や潮汐の影響を受けやすいと考えられる。加えて、底層の栄養塩も南部に比べ少ない。これらのことから平時から風などで引き起こされる湧昇や鉛直混合によって表層へと栄養塩が供給されている可能性がある。また、北部海域には豊川や中小河川が多く存在し、平時でも南部に比べ塩分が低い傾向があり、豊川や中小河川からの栄養塩供給の影響も考えられた。いずれにしても北部海域において植物プランクトン現存量が高く維持されているということは、降雨に伴う急激な栄養塩の流入増大によって短時間で赤潮が引き起こされる要因となっていると考えられる。2009、2010年両年の降雨前後の塩分分布、栄養塩分布、クロロフィルα分布から、豊川からの出水の影響は河口に近い渥美湾北部で顕著であった(図(2)-11～図(2)-15)。また、流軸からやや北側にずれた位置で塩分が低下した。これはコリオリの力によるものと推測される。

両年ともに底層の貧酸素水塊は降雨2日後に縮小した(図(2)-16)。2009年は降雨前後の調査間隔が広く、各項目の短期的な変化をとらえていないが、2010年は2-4日間隔で調査が行われたため、降雨前後の短期間の変化をとらえることができた。ここでは2010年の変化について推定する。降雨後の貧酸素水塊の縮小については水塊の動きや鉛直混合の影響が考えられる。塩分鉛直分布に