結論

本研究では気仙沼湾及び流入河川において，震災後の栄養塩およびDOをはじめとす る水質の時間変化を示すことを目的とした．また，震災前のデータとあわせて，震災前 後の海水水質変動パターンとその要因の解析を目的とした．

(a) 震災後における気仙沼湾流入河川の水質形成

気仙沼湾に流入する大川，鹿折川の栄養塩濃度の平均値に関して，TN，NO2-+NO3-， DIN 濃度が大川上流で最も高く，鹿折川上流に位置する上鹿折で最も低かった．また，

NH4+濃度は大川河口で最も高く，大川・鹿折川の上流はともに低かった．TP，PO43-濃度 は上鹿折で最も低く，DIN/DIP は大川・鹿折川の河口で低かった．土地利用の面積率か ら，耕作地面積率が大きいほどNO3-やTN濃度が高く，市街地面積率が高いほどNH4+， TP，PO43-濃度が高く，DIN/DIPが低い傾向が読み取れた．

一方で，2013年以降，大川河口ではNH4+濃度が2 mgN/Lを超えたり，上鹿折でNO3

-濃度が上昇傾向を示したりしており，水質が変化し続けている地点が存在する．

大川河口付近には，気仙沼市の下水を処理する気仙沼終末処理場があり，2011年の津 波で被災して機能停止に陥った．このような状況により，窒素のうち特にNH4+の負荷が 高い排水が断続的に市街地から流出し，大川河口においてNH4+濃度の高い状態が記録さ れたと考えられる．上鹿折では，震災発生以降NO3-濃度の上昇傾向が認められた．上鹿 折の土地利用は2011～2012年時点で78%が森林に覆われており，そのうちの多くが針葉 樹林である．針葉樹の中のスギ・ヒノキ人工林では震災前から伐採施業が行われている が，震災後，復興事業にともなう木材利用の需要向上や高台移転などにより，伐採が急 速に進められている．したがって，上鹿折では復興活動にともなう森林伐採によって河 川水中のNO3-濃度が上昇した可能性が考えられる．

(b) 震災後における気仙沼湾の水質形成

大川河口部に近いSt.11や鹿折川河口部に位置するSt.15では，表層海水中のNH4+濃度

が0.1 mgN/Lを超える観測日が多かった．これは，大川河口の河川水質でも見られた終

末処理施設の停止による河川への NH4+負荷の増加に起因するものと推察される．また，

2015年の終末処分場完全復旧以降，St.11表層の NH4+濃度が有意な低下傾向を示したこ と，St.15表層の NH4+濃度も負の相関係数を示したこと（P=0.053；表 3-2-1）からも，

震災・津波から3年間程度はNH4+負荷の高い市街地からの排水が湾内のNH4+濃度に影 響を与えたことが推察される．各地点の底層では，全期間を通してDO濃度とPO43-・NH4+

濃度との間に負の相関があったこと，また，DOが60%以下の時（主に6～9月），NH4+

濃度が0.1 mgN/L以上，PO43-濃度が0.02 mgP/L以上であった．このことから，底層で夏

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季から秋季にPO43-・NH4+濃度が高くなる理由として，底層の低酸素化によって底泥から PO43-やNH4+が溶出したためと考えられる．このことから，気仙沼湾底層の栄養塩動態は，

河川からの栄養塩供給よりも低酸素化による底泥からの栄養塩供給により強く規定され るものと推察される．

(c) 栄養塩の長期変動とその要因

大川河口における長期の水質変化をみると，NH4+濃度は1970年代において最大で約2 mgN/L，NO2-+NO3-濃度は約0.8 mgN/Lにまで及ぶ時期があったが，1980年以降は低下し た．PO43-濃度は1980年代から徐々に低下する傾向を示した．震災後，NH4+，NO2-+NO3

-濃度は再び上昇し，1970年代の濃度に達した時期もあった．一方で，PO43-濃度は低いま ま推移した．公共下水道の運用開始などにより，河川への生活排水や水産加工施設から の栄養塩負荷が減少し，栄養塩濃度が低下に転じたものと考えられる．2011年3月の震 災発生後は，大川河口におけるNとPの濃度にこれまでの傾向と大きく異なることが示 された．

栄養塩濃度の時系列解析結果では，上鹿折のTN，NO3-+ NO2-濃度は震災前から現在に 至るまで，徐々に上昇傾向が認められたことから，森林伐採により TN，とくに NO3-濃 度が上昇したものと考えられる（福島, 2012）．上鹿折の下流にあたる鹿折川河口では，

TN濃度，NO3-濃度にこのような傾向が見られず，森林伐採よりも耕作地や市街地からの N 負荷の影響を強く受けるものと考えられる．また，復興に伴って市街地が拡大すると NやPの排出量が増えると考えられる．大川河口では，市街地面積率が約4.5%増加した

（表 4-1-1）．このことは，復旧工事，防潮堤の建設や，津波遡上抑制のための河川護岸 の整備および河床地形の改変など，各種の海岸工事・河川工事が陸域から海域への栄養 塩負荷に影響を与える可能性がある。今後も，水質のモニタリングを継続していく必要 がある．

(d) 海底攪乱とDOとPO43-の関係

St15の底層におけるDO濃度の長期変化から，夏季に発生する貧酸素状態が1970年代 から現在にかけて徐々に改善していることが分かった．また，St8，St11，St15の全地点 における震災前後5年間のDO濃度の平均値の比較から，震災後の津波によって夏季の 底層の貧酸素化が一層改善したことが示された．これは，気仙沼湾全体にわたり，津波 による海水交換で底層の DO濃度が上昇したことに加え，底質攪乱によって有機物に富 んだ底泥が減少したことによるものと考えられる．St.15の底層では同一のDO濃度条件 下において，震災前よりも震災後のほうがPO43-濃度が低い傾向にあることが見いだされ た．これらのことは，津波による海水交換で底層のDO濃度が上昇し，さらに底質攪乱 によって堆積物もしくは堆積物中のP含有量が減少したことからPO43-の溶出が減少し，

DIN/DIPの低下を招いたと考えられる．

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以上のことから，気仙沼湾内の海水水質は震災・津波後に PO43-濃度が低下し，

DIN/DIPの上昇により，1980年代に似た栄養塩バランスとなっており，A. fundyense が生残しやすい環境が形成されていたものと考えられる．

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