有 明海 にお ける水 質 ・底質 の実測 デ ー タ に基 づ く海 域 環境 の変 動特 性
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(2) 1022. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 〜1月 に か けて 少 し高 くな る も の の,そ れ 以 外 の 時 期 は, ほ ぼ全 域 で 低 く,有 明海 の 全 域 で 硝 化 に よ る浄 化 能 力 の 減 衰 傾 向 が み られ る(園 (f)のDIN/PO4‑P比. て お り,こ の 比 がA,D海 よ う に,PO4‑P濃. 田,滝 川,齋. 藤,2008).図‑3. は,窒 素 と リ ンの 濃 度 バ ラ ン ス を表 し 域 で 低 い の は,図‑3(d)に. 示す. 度 が 他 の海 域 に比 べ 突 出 して 高 い こ と. が 影 響 して い る.ま. た,C海. 域 で 高 い の は,筑 後 川 か ら. 流 入 した高 いDINが 影 響 して い る こ とが 考 え られ る.. 図‑1. ク ラ ス タ ー分 布 に よ る 有 明 海 全 域 の 海 域 区 分 (水 深5mデ. ー タ.1996/4〜2004/3). (a) 塩 分(‰). 図‑2. ク ラス ター分布 に よる湾奥 部 の海域 区分 (海 底 上1mデ. (b) 透 明度(m). (c) DIN(μmol/l). (d) PO4‑P(μmol/l). ー タ.2005/1〜2007/2). a) 水 深5mデ ー タ に よ る 有 明 海 全 域 の 海 域 特 性 分 類 グ ル ー プ の 水 質 項 目 ご とに,図‑3に. 示す ような月. 平 均 値 の 年 変 動 特 性 が 明 らか に な った.図‑3(a)の. 塩分. は,湾 奥 側 ほ ど低 く な っ て お り,特 に7月 の梅 雨 と4月 の 菜 種 梅 雨 の降 水 に よ る河 川 流 入 量 の 増 加 時 に,著. しい低. 下 が み られ る.こ の 傾 向 は 筑 後 川 河 口沖 のB海 域 で 顕 著 で あ る.図‑3(b)の. 透 明 度 の 年 変 動 は,外. 海 か らの潮汐 (e) (NO3‑N+NO2‑N)/NH4‑N比. (f) DIN/PO4‑P比. 流 入 量 が 大 き く水 深 が 深 い 湾 口部 のF海 域 で 高 く,そ の 他 の海 域 で は低 くな る傾 向 が み られ る.図‑3(c)のDINの 濃 度 は,B>A>C,D>E>Fの か ら流 入 し た高 いDINが,筑. 有 明海 全域 で の水質項 目の年変 動特 性(水深5m). 順 に な って お り,筑 後 川 後 川 河 口沖 のB海 域 か ら湾. 口側 のF海 域 に 向 か って 次 第 に希 釈 さ れ て い く.図‑3(d) のPO4‑Pは,湾. 図‑3. 奥 北 部A海 域 と湾 奥 西 部D海 域 で 高 く,. 富 栄 養 化 が 顕 著 な海 域 に な って い る.PO4‑Pが. 高 い これ. らの海 域 で は,底 質 の 泥 化,富 栄 養 化 と嫌 気 化 が進 行 し て い る.図‑3(e)の(NO3‑N+NO2‑N)/NH4‑N比. が小 さ く. b) 底 層 デ ー タ(海 底 上1m)に. よ る湾 奥 部 の 水 質 特 性. 分 類 グ ル ー プ の 水 質 項 目 ご と に,図‑4に. 示 す よ うな 月. 平 均 値 の年 変 動 特 性 が 明 らか に な っ た.図‑4(a)の は,7月. 塩分. の 梅 雨 の 降 水 に よ る河 川 流 入 量 の 増 大 時 に著 し. い 低 下 が み られ る.図‑4(c)のDIN濃. 度 は,7月. の梅雨 の. 降 水 に よ る筑 後 川 か ら の河 川 流 入 量 の増 加 に 伴 い著 し く. な る と,ア. ン モ ニ ウ ム態 窒 素(NH4‑N)が. 亜硝酸態 窒素. 高 くな り,図‑4(a)の. (NO2‑N)を. 経 て 硝 酸 態 窒 素(NO3‑N)に. 変 化 す る過 程. 図‑4(b)のDOに. 塩 分 の 低 下 と よ く対 応 して い る.. つ い て み る と,G,H海. 域 の7,8月. に は,. に お い て,硝 化 細 菌 に よ る硝 化 能 力 が十 分 発 揮 さ れ な く. 水 産 業 に と っ て生 産 の 基 盤 と な る重 要 な環 境 要 素 で あ る. な って い る 状 態 で あ る こ とが 推 察 さ れ る.こ の比 は10月. 水 産 用 水 基 準 値6mg/l(底. 層 に お い て は4.3mg/lが 目安).
(3) 1023. 有 明海 に お ける水 質 ・底質 の実 測 デー タに基 づ く海 域環 境 の変動 特性 の レベ ル ま で 低 下 し,特 に,H海. 域 の8月 に は4.3mg/1以. 下 に低 下 し,貧 酸 素 水 塊 が 発 生 した こ とを 示 して い る. 図‑4(d)のPO4‑Pの. 年 間 変 動 は,冬 季 か ら春 季 にか け て 低. 濃 度 とな り,夏 季 か ら秋 季 にか け て 高 濃 度 と な る傾 向 が あ る.PO4‑Pの. 濃 度 が 低 濃 度 と な る 時 期 は,潮 汐 の 年 間. 変 動 に お いて 平 均 潮 位 が 低 くな って 干 潟 干 出面 積 の 広 が る 時 期 と ほぼ 一 致 す る(滝 川,田 ま た,図‑4(c)と. 中,外 村 他,2003).. 図‑4(d)に 示 す よ う に、 筑 後 川 河 口沖 のK. 海 域 は,筑 後 川 か ら流 入 し た高 いDINとPO4‑Pが て い る が,G,H,I,J海. 影響 し. 域 の7月 に もDINとPO4‑Pの. 高. 図‑5. 湾 奥 部 の 底 質 の 含 泥 率 と 全 窒 素,全. (底 質 調 査 デ ー タ:九. リンとの関係. 州 農 政 局,2005,2006,2007). い 濃 度 の ピ ー ク が み られ る.こ れ らの 海 域 に お け る7月 のDO濃. 度 は,図‑4(b)に. 示 す よ う に6mg/1未 満 に 低 下 して. い る こ と か ら,海 底 お よ び底 層 付 近 の嫌 気 化 が 進 行 し, 3. 海 底 撹 拌 に 伴 う 底 質 環 境 の 変 動 特 性 底 泥 か ら窒 素 と リ ンが 溶 出 して い る可 能 性 が 示 唆 さ れ る. 有 明 海 の湾 奥 部 で は,底 質 の 泥 化,富 栄 養 化 と嫌 気 化 が. 海 底 撹 拝 は,か い けた 状 の熊 手 を 漁 船 の 船 尾 か ら海 底. 進 行 し,特 に 湾 奥 北 部 か ら湾 北 西 部 に か け て は含 泥 率 が. に 降 ろ し,ゆ っ く り曳 航 して 行 わ れ た.熊 手 は,写 真‑1. 80%を 越 え て い る.図‑5の. に示 す よ うに,横 幅1.5m程 度 の 大 き さ で,5cm間. 九 州 農 政 局 が2005年 か ら2007. 年 にか け て 行 っ た底 質 調 査 に よれ ば,湾 奥 部 の泥 中 に は 高 い 濃度 の窒 素 と リンが含 まれ て い る こ とが 明 らか に な っ た.こ の こ とか ら も,底 泥 か ら窒 素 と リンが 溶 出 して い. 隔 に長. さ30cm程 度 のつ め が30本 程 度 並 ん だ 形 状 を して い る. 海 底 撹 拌 は,数. 十 隻 の 漁 船 に よ り,1箇. 程 度 四 方 の海 域 を,1週. 所 あ た り2km. 間 程 度 か けて 行 わ れ た.. る可 能 性 が 示 唆 さ れ る.. 写真‑1. 海 底撹 拌 に使用 した,か い けた状 の熊手. (1) 解 析 方 法 (a) 塩 分(‰). (b) DO(μmol/l). 2007年8月 か ら12月 に か けて 行 っ た 海 底 撹 拝 に よ る底 質 改 善 効 果 の地 域 特 性 を 明 らか に す る た め に,海 底 撹 拝 の 直 前,直 後,3ヶ. 月 後 の3時 期 に お け る,中 央 粒 径,含. 泥 率,含. 硫 化 物,強. 水 率,全. 熱 減 量,COD,全. 全 リ ンの8項 目 の 底 質 調 査 デ ー タ を も と に,ク. 窒 素, ラス タ ー. 分 析 を 行 っ た.ま ず,底 質 環 境 の 全 体 的 な特 性 を 明 らか に す る た め に,ク. ラ ス タ ー分 析 に よ り調 査 地 点 を グ ル ー. プ に分 類 し,各 グ ル ー プ の上 記8項 目 の平 均 値 を もと に, 撹 拌 前 後 の変 動 特 性 を調 べ た.次 (c) DIN(μmol/l). 図‑4. (d) PO4‑P(μmol/l). 湾奥部 で の水質 項 目の年変 動特 性(海底 上1mの 底 層). 性 を明 らか に す る た め に,さ. に,底 質 環 境 の地 域 特. らに,グ ル ー プ ご と に,地. 域 別 に 区 分 し,区 分 した地 域 別 に 上 記8項 目 の 平 均 値 を も と に,撹 拌 前 後 の変 動 特 性 を調 べ た.ク の結 果,図‑6に. ル ー プ に 分 類 さ れ た.さ 位 置 か ら,図‑6に. ラスター分析. 示 す よ うに,調 査 地 点 はA,B,Cの3グ ら に,各 グ ル ープ は,そ の 分 布. 示 す よ う に地 区 別 に区 分 さ れ た..
(4) 1024. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). プ の 直 後 を 除 き,や や 減 少 傾 向 で あ る. この よ う に海 底 攪 拌 の 効 果 は,泥 化,富 栄 養 化,嫌 気 化 等 の 程 度 の差 に よ って 表 れ方 が 異 な り,そ れ ぞ れ の 撹 拌 区域 の 地 域 特 性 が 影 響 して い る こ とが 考 え られ る.. (3) 各 グ ル ー プ ご と の地 区 別 の 特 性 図‑8と 図‑9に は,図‑6に. 示 す各 グル ー プ の 区 分 別 に,. 撹 拌 前 〜 攪 拌3ヶ 月 後 の 期 間 に お け る底 質 項 目 の変 化 を 示 した.ま. た,表‑1に. は,攪 拌 前 を 基 準 と した 各 底 質 項. 目 の 変 化 量 を示 した.表‑1お. よ び 図‑8,図‑9か. ら,強 熱. 減 量 の 減 少 がA2を 除 く全 区 域 に 共 通 して み られ,少 く と も3ヶ 月 後 ま で,そ. な. の傾 向 が 持 続 す る こ と お よ び,. 減 少 傾 向 の 大 き さ に は地 域 差 が あ る こ と が 明 らか に な っ た.ま. た,COD,全. 窒 素,全. リ ンに つ い て は,減. 少す. る地 域 と そ うで な い 地 域 が あ る こ とが 明 らか に な っ た.. 図‑6. クラス ター分析 によ る底 質調 査地 点 の分類. (2) ク ラ ス タ ー分 析 に よ る底 質 環 境 の 全 体 的特 性. (a) 含 泥 率(%). (b) 全 硫 化 物(mg/g). (c) 強 熱 減 量(%). 攪 拌 前 〜 攪 拌3ヶ 月 後 の期 間 に お け る変 化 を み る と, 図‑7(a)の 含 泥 率 に示 さ れ る よ う に,Aグ. ル ー プ は 泥,B. グル ー プ は泥 と砂 を ほ ぼ 等 量 に含 む 砂 泥,Cグ 砂 質 で あ り,攪 拌 前 後 に お い て,著 はみ られ な い.図‑7(b)の. ル ープ は. しい 粒 度 組 成 の変 化. 全 硫 化 物 は,い. ずれ の グル ー. プ と も,増 加 ま た は,や や 増 加 の 傾 向 で あ る が,図‑7(c) の 強 熱 減 量 は,Bグ. ル ー プ の 直 後 を 除 き,減 少 ま た は,. や や 減 少 傾 向 で あ る.図‑7(d)のCODと. 図‑7(e)の 全 窒 素. に は 目立 っ た傾 向 は な く,図‑7(f)の 全 リ ンはA,Cグ. (e) 全 窒 素(mg/g) (f) 全 リ ン(mg/g) 海 底 攪 拌 前 後 に お け る底 質 特 性 の 変 化(A1,B1,B2). (d) COD(mg/g). 図‑8. ルー. (a) 含 泥 率(%) (a) 含 泥 率(%). (d) COD(mg/g). 図‑7. (b) 全 硫 化 物(mg/g). (e) 全 窒 素(mg/g). (b) 全 硫 化 物(mg/g). (c) 強 熱 減 量(%). (c) 強熱 減 量(%). (f) 全 リ ン(mg/g). 海底 攪拌 前後 に おけ る グループ別 の底 質特 性 の変 化. (d) COD(mg/g). 図‑9. (e) 全 窒 素(mg/g). (f) 全 リン(mg/g). 海底 攪拌前 後 にお け る底 質特性 の変化(C1〜C6).
(5) 1025. 有 明海 にお け る水 質 ・底質 の実測 デー タに基 づ く海 域環 境 の変動特 性 表‑1. 攪拌前 を基 準 と した各分 析項 目の変化量(区分別). 25年 前 まで ほ と ん ど 泥 を 含 ま な い砂 が 分 布 して い た が, 2003年 に は表 面 に厚 さ1‑2cmの 泥 が 覆 う よ う に な っ た (秋元,滝. 川,島. 崎他,2004).海. 底 攪 拌 を行 う こ と に よ. り,海 底 表 層 を覆 う泥 の 薄 層 が水 中 に飛 散 し,強 熱 減 量 や有 機 物 等 を低 下 させ た こ と が考 え られ る.筑 後 川,矢 部 川 の河 口前 面 に位 置 す るC5,C6区. 域 は,図‑2の. 湾奥. 部 の ク ラ ス タ ー 分 析 に よ る海 域 区 分 のI海 域 に 含 ま れ, 図‑4(c)DINお. よ び 図‑4(d)PO4‑Pに. 示 さ れ る よ うに,梅 雨. 時 な ど に筑 後 川 か ら高 濃 度 の有 機 物 が 供 給 され て い る. この た め,海 底 攪 拌 に よ る 強 熱 減 量 の低 下 が 他 の攪 拌 区 域 に比 べ て 表 れ に く くな る傾 向 が み られ,海 底 攪 拌 後 に お い て 増 加 す る全 窒 素 か ら も この 傾 向 が示 唆 さ れ る. 4. お わ り に 有 明 海 湾 奥 部 の 底 層 付 近 で は,嫌 気 的環 境 に な る夏 季 の7月 にDINとPO4‑Pの. 高 い 濃 度 の ピー クが み られ,底 泥. か ら窒 素 と リンが 溶 出 して い る可 能 性 が 示 唆 さ れ た.湾 奥 部 の泥 中 に高 い濃 度 の 窒 素 と リ ンが 含 まれ て い る こ と か ら も,底 泥 か ら窒 素 と リ ンが 溶 出 して い る可 能 性 が 示 唆 さ れ る.ま た,有 明 海 の 湾 奥 部 か ら湾 央 部 の数 ヵ 所 で 行 った 海 底 攪 拌 に伴 う底 質 調 査 デ ー タ に よ る と,強 熱 減 量 の 減 少 が ほ ぼ全 区 域 に 共 通 して み られ,攪 ま で,そ. 拌3ヶ 月 後. の 傾 向 が 持 続 す る こ と お よ び,COD,全. 窒 素,. 全 リン につ い て は,減 少 す る地 域 とそ うで な い 地 域 が あ る こ とが 明 らか に な っ た.攪 拌 に よ る底 質 改 善 効 果 は, 海 域 に よ って 異 な り,底 質 環 境 が 水 質 特 性,流. 網掛 け部分:海 底 攪拌前 の値 に比べ0.02以 上低 下 を示 す.. 動特性 と. 密 接 に関 連 して い る こ と な ど が 分 か っ た.海 底 攪 拌 に よ る底 質 改 善 効 果 と して,好 気 的 環 境 の発 現 を 促 し,富 栄 (4) 海 域 の 環 境 特 性 と海 底 攪 拌 の 効 果. 養 の 指 標 種 か ら種 数 の多 い一 般 種 へ の交 代 な ど,生 物 種. A1区 域 付 近 は,高. の 交 代,増 加 の 可 能 性 が考 え られ る.今 後,底. 井 川,緑. 塩 分 の 外 洋 系 水 と周 辺 の 白 川,坪. 川 等 の河 川 水 に由 来 す る低 塩 分 の沿 岸 水 との 境. 界 が認 め られ る海 域 で あ り,こ の境 界 に形 成 さ れ る潮 目. 質調査 と. 同 時 に行 った底 生 生 物 調 査 デ ー タ を も とに,海 底 攪 拌 に よ る底 生 生 物 へ の 影 響 を検 討 す る予 定 で あ る.. の近 傍 の 堆 積 物 に は 高 濃 度 の栄 養 塩 が 蓄 積 し,堆 積 物 が 容 易 に還 元 状 態 に な る(滝 川,秋. 元,平. 参. 城 他,2005).. この こ とか ら,海 底 攪 拌 を行 う こ と に よ り,潮 目周 辺 の 海 底 に 堆 積 した底 泥 の 表 層 部 が水 中 に飛 散 し,強 熱 減 量, 全 窒 素 等 を低 下 さ せ た こ とが 考 え られ る.B1区. 域 とC1. 区域 は,か つ て は タイ ラギ の好 漁場 で あ った 「 野 崎 ノ州 」 と呼 ば れ る砂 州 の 東 側 に位 置 し,い ず れ も砂 と泥 の混 合 底質 で あ る.両 海 域 は,図‑2の 有 明 海 湾奥 部 の ク ラ ス ター 分 析 に よ る海 域 区 分 のG海 域 に含 ま れ,図‑4(c)DINお び図‑4(d)PO4‑Pに. よ. 示 さ れ る よ う に,梅 雨 時 を 中 心 に,筑. 後 川 か ら有 機 物 が 供 給 さ れ て い る海 域 で あ る.海 底 攪 拌 を行 う こ とに よ り,筑 後 川 等 に 由来 す る有 機 物 を 吸着 し た海 底 表 層 部 の 泥 分 が 水 中 に飛 散 し,強 熱 減 量 等 を 低 下 させ た こ とが 考 え られ る.島 原 市 沖 の 湾 央 部 に位 置 す る C3区 域 付 近 は,含 泥 率 が25%程. 度 を 示 す.こ. の 海 域 は,. 考. 文. 献. 秋元 和 實 ・滝 川 清 ・島 崎英 行 他(2004): ガ ラカ ブが 観 た 有明 海 の風景‑環境 変化 を と らえ るため の表 層堆 積物 デー タベ ース‑,熊 本 大学 沿岸域 環境 科学 教育 研究 セ ンター出 版. 九州 農政 局(2005): 平成17年 度有 明海 底質環 境調 査報 告書 九州 農政 局(2006): 平成18年 度有 明海 底質環 境調 査報 告書 九州 農政 局(2007): 平成19年 度有 明海 底質環 境調 査報 告書 園 田吉 弘 ・滝川 清 ・齋 藤 孝(2008): 有 明海 に お け る赤 潮 発生 と海 域環 境 の変 動特 性, 第33回 海洋 開発 シ ンポ ジ ウム論文 集. 滝川 清 ・田中健治 ・外 村隆臣 ・西 岡律恵 ・青山千春(2003): 有 明海 の過 去25年 間 にお け る海 域 環境 の変 動特 性, 第50 回海講論 文集, pp.1001‑1005. 滝 川 清 ・秋 元和 實 ・平城 兼 寿 ・田 中正和 ・西 村 啓介 ・島崎 英 行 ・渡 辺 枢(2005): 有 明海 熊 本 沖 の水 塊 構造 と表 層 堆積 物 の分布特 性, 第52回 海 講論 文集, pp.956‑960..
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