降水 の水質特性 と大 阪湾への栄養塩負荷 の影響解析
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(2) 1062. 海. 岸. 工. 学. 図‑1. 図‑2. 論. 田,2004).図‑2に. た,図‑3に. 第55巻(2008). 一降雨 あ た りの栄 養塩 濃度 と負 荷量. 一 降 雨 あ た り のT‑N,T‑P平. 均 濃 度 と負 荷 量 の季 節 変 動 を示 す.ま. 集. 降水 量 と栄養塩 濃度 の関係. は浮 遊 粉 塵 量 な ど の 影 響 を 受 け る た め で あ る(和 田, 1990;多. 文. の 研 究 等 よ り,こ. こで はSt.1に お け る 降 水 の水 質 を大 阪. 湾 海 域 に適 用 し,海 面 へ の 直 接 負 荷 量 を 算 定 した.直 接. は月毎. 負 荷 量 は,海 面 フ ラ ック ス に 大 阪 湾 の 面 積1,447km2を 乗. に積 算 さ れ た 負 荷 量 とそ れ を 降 水 量 で 除 した平 均 濃 度 の. じて 年 総 負 荷 量 と した.な お,観 測 期 間 の 年 総 降 水 量 は. 季 節 変 動 を 示 した.降 水 の リ ン濃 度 は 窒 素 濃 度 と比 較 し. 約1,250mmで. て2桁 低 い値 を 示 し,乾 性 沈 着 が 増 加 す る春 季 を 除 き,. あ り,平 年 に比 して若 干 少 なか った.. 降 水 に よ る大 阪 湾 表 層 へ の 栄 養 塩 負 荷 は,陸 域 か らの. 負 荷 量 は か な り小 さ い.溶 存 態 窒 素 に 関 して は夏 季 に 濃. 流 入 負 荷 量,T‑N121ton/day,T‑P8.2ton/day(環. 度 が 上 昇 す る傾 向 が み られ る.2007年. 2006)に 対 して,降. 秋 季の降水量 が平. 年 に比 して か な り少 な か った こ とを 考 慮 す れ ば,8月. 〜. 境 省,. 水 負 荷 はT‑N3.56ton/day,T‑P0.031. ton/dayを 示 し,陸 域 負 荷 のT‑Nは2.9%,T‑Pは0.38%で. 10月 の 平 年 負 荷 量 は さ らに 大 き くな る もの と思 わ れ る.. あ っ た.っ. リン につ い て も冬 期 の負 荷 量 の 低 下 が み て とれ るが,窒. に よ る大 阪 湾 へ の栄 養 塩 負 荷 は,陸 域 負 荷 に 比 して 微 少. ま り,1年. 素 ほ ど に は 明 確 な 季 節 変 動 は示 して い な い.. で あ り,栄 養 塩 収 支 か ら は無 視 し う る量 と も考 え られ る.. b) 栄 養 塩 負 荷. しか し,図‑3に. 表‑1に 一 年 間 の 観 測 結 果 よ り求 ま っ た 降 水 の 平 均 栄 養. を有 して お り,7月. と い う長 期 間 で 捉 え た 場 合,降. 水. 示 され る よ うに負 荷 量 は大 きな 季 節 変 動 のT‑Nフ. ラ ッ ク ス は最 小 値 を 示 し た. 塩 濃 度 と大 阪 湾海 面 へ の総 負 荷 量 を 示 す.前 述 の よ うに. 11月 の 約12倍 もの値 を 示 して い た.詳 細 な解 析 を 行 っ た. 3地 点 で の 観 測 結 果 か ら負 荷 量 に大 き な空 間 変 動 が 認 め. 結 果(西 田 ら,2007),夏. られ な か っ た こ と,ま た,海 域 に お け る 降水 の 水 質 は 陸. 負 荷 量 は 淀 川 か らの流 入 負 荷 量 の約20%に. 域 に お け る 濃 度 変 動 の 範 囲 内 で あ る と い う藤 田(2002). で き る量 で な い こ と が 明 らか と な って い る.. 季 の 降 雨 に よ る海 面 へ の 直 接 も上 り,無 視.
(3) 降水 の水 質特性 と大 阪 湾へ の栄養 塩負 荷 の影 響解 析 表‑1. 図‑3. 図‑4. 降 水 の平 均栄 養塩 濃度 と大 阪湾 へ の年 負荷 量. 月 毎 の負荷量 と平 均濃 度. 大 阪湾 表層 水 と降水 の栄養 塩 濃度 の季節 別平 均値. 季 節 別 の大 阪 湾 の表 層 栄 養 塩 濃 度(浅 海 定 線 調 査 デ ー タ,1996〜2005年. 1063. の 平 均)と 今 回 の 観 測 で 得 られ た 降 水. の栄 養 塩 濃 度 の季 節 別 平 均 値 を 図‑4に 示 す.図. に は,各. 図‑5. 表層NH4‑N濃 度 の経時 変化. 用 い て,降 雨 を考 慮 した大 阪湾 の流 動 と水 質 の シ ミュ レー シ ョ ン を行 っ た.水 質 項 目 は,水. 温 と塩 分 の他,[NO2‑. N]+[NO3‑N],NH4‑N,O‑N,PO4‑P,O‑P,COD,Chl.a,. 季 の 降 水 に よ る海 面 へ の 直 接 負 荷 量 も あ わ せ て 示 した.. DOで. T‑Nに 関 して は,降 水 の 濃 度 は海 域 の濃 度 変 動 の 範 囲 内. 月 を対 象 に 解 析 を行 った.日 射,気 温,降. で あ る が,溶. 質,淀 川 流 量 ・負 荷 量 は実 測 デ ー タ を 用 い,15日. 存 無 機 態 窒 素(DIN)で. は,ほ. ぼ年 間 を 通. あ る.今 回 は,降 水 に よ る負 荷 が 最 も大 き か った7. して大 阪 湾 全 域 の 表 層 よ り も降水 の 方 が 高 濃 度 を 示 し,. 走 計 算 の後,7月1日. 特 に 夏 季 に は1桁 高 い値 と な る こ と が わ か る.植 物 プ ラ. 用 い た 降 雨 状 況 を 後 掲 の 図‑6に 示 す.. ンク ト ンの光 合 成 が 活 発 な夏 季 に,短 時 間 で は あ るが 降. (2) 水 質 変 化. 雨 に よ る こ の よ うな 窒 素 の供 給 は,大 阪 湾 の一 次 生 産 を. 図‑5は7月16日. 水 量 ・降 水 水 間の助. 〜30日 の 水 質 計 算 を 行 っ た.計 算 に. の 降 雨 直 前(20:00)と24時. 間 後 のNH4‑N. 促 進 す る可 能 性 が あ る.特 に,窒 素 濃 度 が低 く窒 素 制 限. 濃 度(表 層1m)の. が働 い て い る よ うな 水 域 で は,よ. 降 雨 に よ り表 層 濃 度 が 約0.02mg/L上 昇 した 後,潮 流 に よ. り降 水 の影 響 を 受 け や. す い もの と考 え られ る.. 間の. る移 流 拡 散 と生 化 学 反 応 が 加 わ り濃 度 分 布 は変 化 した. 24時 間後 に は ほ と ん ど の 水 域 で 降 雨 に よ る濃 度 上 昇 が 解. 3. 大 阪 湾 の 水 質 に 及 ぼ す 影 響. 消 さ れ て い る に もか か わ らず,降 雨 の 影 響 が 残 留 して い る水 域 も一 部 に見 られ る.. (1) 流 動 ・水 質 シ ミ ュ レー シ ョン 三 次 元 モ デ ル(POM+水. 変 化 を 示 し た も の で あ る.約4時. 質 モ デ ル:入. 江 ら,2004)を. 図‑6は 湾 南 西 部(図‑5Pt.A)に. お け る水 質 変 動 を 示 し.
(4) 1064. 海. 図‑6. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 湾南 西部 海域 表層 にお け る水 質変 動. た も の で あ る.7月16日. の 降 雨 に よ り表 層 の 窒 素 濃 度 が. 上 昇 し,そ の後 植 物 プ ラ ン ク トン(Chl.a)の 増 殖 に と も な い栄 養 塩 が 消 費 さ れ,濃 度 減 少 が 生 じて い る こ とが わ か る.さ. らに,出 水 の 影 響 も加 わ って 短 期 間 に大 き な変. 動 が 生 じて い る の が み て とれ る.な. お,7月15日. 図‑7. 表 層Chl.a濃 度 分 布(上. し た(図‑8).図‑7と. る.ま. 後 の 表 層 のChl.a分 布 と,そ. の地 点 の 日純 生 産 量 は,降 雨 の 前 後 で約2. 倍 の増 加 を 示 した.. 同 じ く7月16日20:00と. そ の24時 間. の変 化 量 を示 して い る.出. で 出 水 を考 慮 した場 合 に比 して,広 範 囲 で プ ラ ン ク トン. の 降 雨 直 前(20:00)と. 表 層 のChl.a分 布 を 描 い た も の で,あ. 変 化 量(下 段). 水 を 抑 え た場 合 に は停 滞 性 が 増 す た め,南 西 部 海 域 な ど. (3) 一 次 生 産 へ の 影 響 図‑7は7月16日. 段)と. の リン. 濃 度 の上 昇 は,降 雨 の 影 響 で は な く移 流 に よ る もの で あ た,こ. 段,中. そ の24時 間 後 の わせ てそ の変化量. の増 殖 傾 向 が 見 られ る. ま た,降. 水 量 を0mmと. して 海 面 へ の 栄 養 塩 フ ラ ッ ク. も示 して い る.湾 南 西 部 と沖 ノ瀬 環 流 の外 縁 部 に お い て,. ス を 無 視 した 計 算 を 実 施 し,Chl .a分 布 の 差 異 に つ い て. 降 雨 後 にChl.aの 上 昇 が 見 ら れ る.湾 南 西 部 に お い て は,. 検 討 も行 っ た.計 算 結 果 に は,計 算 開 始 日 か らの 降 雨 の. も と も と窒 素 濃度 が 低 く比 較 的 停 滞 性 の 強 い 海 域 で あ る. 履 歴 と短 期 長 期 の生 物 化 学 的 な水 質 応 答 が 反 映 さ れ て い. た め,降 水 の 窒素 供 給 に よ りプ ラ ン ク トンの 増 殖 が 促 進. るが,降. さ れ た もの と考 え られ る.一 方,沖. じさせ,そ. 上 昇 は,湾. ノ瀬 環 流 の 外 縁 部 の. 奥 部 の 高 濃 度Chl.aが 移 流 し,沖. ノ瀬環 流 に. トラ ップ され た もの と考 え られ る. 海 面 へ の 直 接 負 荷 の 影 響 を抽 出 す るた め に,降 雨 は そ の ま ま に 出 水 を抑 え て平 水 流 量 と した 場 合 の計 算 も実 施. 雨 は図‑7に 示 した よ うな短 期 的 な水 質 変 化 を 生 の 一 次 生 産 へ の 影 響 は無 視 で き な い が,長 期. 的 巨視 的 な 大 阪 湾 の水 質 構 造 に及 ぼ す影 響 は軽 微 で あ っ た.こ 3%で. れ は,T‑Nの. 年 間 の 降 雨 負 荷 が 陸 域 負 荷 量 の僅 か. あ る こ とに よ る.. 窒 素 濃 度 が低 く,さ. らに鉛 直 混 合 が 弱 く停 滞 性 の 強 い.
(5) 降水 の水質 特性 と大 阪湾 への栄 養塩 負荷 の影響 解析. 1065. を 明 らか に す る と と も に、 大 阪 湾 の 水 質 と一 次 生 産 に及 ぼ す 影 響 につ い て 解 析 を行 った.本 研 究 で得 られ た主 た る結 果 は以 下 の とお りで あ る. (1) 各 季 節 と もに 降 水 の 窒 素 濃 度 は リ ン濃 度 と比 較 して 2桁 高 く,ま た 降 水 量 の 増 加 に 伴 って 濃 度 は減 少 す る傾 向 を 示 した. (2) 溶 存 態 窒 素 は 夏 季 に 濃 度 が 上 昇 す る 傾 向 が み られ た. リ ン につ い て は夏 季 に低 下 す る傾 向 が み られ るが,濃 度 が低 く有 意 な季 節 変 動 の把 握 に は至 らなか った. (3) 負 荷 量 の変 動 は降 水 量 の大 きな 季 節 変 動 の影 響 を顕 著 に 受 けて,梅. 雨 期 に大 き な値 を 示 し,そ の 窒 素 フ ラ ッ. ク ス の 最 大 値 は7月 に約150mg/m2に. 達 した.. (4) 降 水 に よ る大 阪 湾 へ の 直 接 負 荷 量 は,流 入 す る陸 域 負 荷 に対 して 全 窒 素 は約3%,全. リ ン は約0.4%と. 小 さい. 値 を 示 し,大 阪 湾 の栄 養 塩 収 支 を1年 と い う長 期 で 捉 え た 場 合 に は,降 水 の 影 響 は軽 微 で あ る と言 え る. (5) 一 降 雨 当 た り の大 阪 湾 表 層 へ の 窒 素 負 荷 量 は 最 大 で 陸 域 か ら の 日平 均 負 荷 量 の 約37%に. 相 当 す る約45tonを. 示 し,降 雨 に よ って 集 中 的 に 供 給 さ れ る栄 養 塩 負 荷 が 無 視 で き な い量 で あ る こ と が わ か った. (6) 流 動 ・水 質 シ ミュ レ ー シ ョ ンの 結 果,表. 層 の栄養塩. 濃 度 が 減 少 し降 雨 の 栄 養 塩 濃 度 の 方 が 高 くな る夏 季 に は, 降雨 負 荷 に よ り表 層 濃 度 の急 激 な 上 昇 が み られ,停 滞 性 が 強 い湾 南 西 部 等 の 海 域 に お い て,そ. の後 の 日射 の作 用. に よ り プ ラ ン ク トン の増 殖 が認 め られ た.. 謝 辞:本 研 究 を 進 め る に あ た り,今 井 文 乃 君 と柴 田剛 志 君 の 多 大 な助 力 を 頂 い た.こ. こ に感 謝 の意 を 表 す る と と. も に,本 研 究 の一 部 は科 学 研 究 費 補 助 金(基 盤 研 究(C) No.19560512)に. 図‑8. よ り行 わ れ た こ とを 付 記 す る.. 表層Chl.a濃 度分 布(上 段,中 段)と 変 化量(下 段)(出 水 な し). 参. 考. 文. 献. 入 江 政 安 ・中 辻 啓 二 ・西 田修 三 (2004):. 大 阪湾 に お ける貧酸. 素 水 塊 の 挙 動 に 関 す る 数 値 シ ミュ レ ー シ ョ ン, 海 岸 工 学. 海 域 に お い て,降 雨 の 一 次 生 産 へ の 影 響 が 顕 著 に 現 れ る も の と考 え られ る.一 方,リ. ン制 限 が 働 いて い る 海 域 で. 論 文 集, 第51巻, pp.926‑930. 環 境 省 (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 (瀬 戸 内 海).. は,降 水 の リ ン濃 度 が 低 い た め に一 次 生 産 へ の影 響 は ほ. 多 田邦 尚 (1998):. と ん ど な い も の と考 え られ る.し か し,黄 砂 に よ る春 季. 負 荷, 海 と 空,第73巻, pp.125‑130. 玉 置 元 則 ・平 木 降 年 ・渡 辺 弘 (1985): 大気 中 の窒素酸 化 物 に. の乾 性 沈 着 に よ る リ ン供 給 は,ブ ル ー ミ ング に よ って 欠 乏 した リンの 供 給 に 寄 与 す る可 能 性 も あ る.筆 者 らの 観 測 で は4月 初 旬 に 降雨 に よ る湿 性 沈 着 量 の2倍 以 上 の 乾 性 沈 着 量 を 記 録 して い た.現 在,観. 測 デ ー タ の蓄 積 と あわ. せ て影 響 解 析 も進 め て い る.. 降 水 中 の 窒 素 ・ リ ン濃 度 と 内 湾 へ の 栄 養 塩. よ る雨 水 の 質 的 変 化,. 大 気 汚 染 学 会 誌,. Vol.20,. 西 田修 三 ・中 谷 祐 介 ・嶋 田恭 佑 ・入 江 政 安 (2007):. pp.71‑81. 大阪 湾 の. 水 質 と一 次 生 産 に 及 ぼ す 降 雨 の 影 響, 水 工 学 論 文 集, 第 52巻, pp.1345‑1350. 藤 田慎 一 (2002): 東 ア ジ ア の 酸 性 雨‑広 域 観 測 デ ー タ に よ る 降 水 化 学 の 総 合 評 価‑, 大 気 環 境 学 会 誌, Vol.37, pp.1‑22. 藤 田慎 一 (2004): ガ ス状 ・粒 子 状 物 質 の 沈 着 に 関 す る研 究,. 4. お わ り に. 大 気 環 境 学 会 誌, Vol.39, pp.107‑118. 星 加 章 ・谷 本 照 巳 ・三 島 康 史 (1994): 大 阪 湾 に お け る懸 濁 粒. 本 研 究 で は,降 水 の 観 測 デ ー タを 基 に,そ の水 質 特 性. 子 の堆 積 過 程,海 の 研 究, Vol.6, pp.419‑425. 和 田安 彦 (1990): ノ ン ポ イ ン ト汚 染 源 の モ デ ル 解 析 ,技 出 版,. pp.22‑23.. 報堂.
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