下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる
石狩川と天塩川について
著者名(日)
西山 勉
雑誌名
東洋大学紀要. 自然科学篇
号
52
ページ
187-199
発行年
2008-03
URL
http://id.nii.ac.jp/1060/00002539/
Creative Commons : 表示 - 非営利 - 改変禁止 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ja東洋大学紀要 自然科学篇 第52号：187 一 199（2008） 187
下流に伴う
水質変化からみた北海道北西部を流れる
石狩川と天塩川について
西 山 勉＊River Ishikarikawa and River Teshiokawa Flowing
in the Northwest Region of Hokkaido JAPAN
from the viewpoint of water Quality changes along
the Course of a River
聡utomu Nishiyama Abstract When the water qualities of River Ishikarikawa are compared at Point Kawakami in the upper stream， Point Fukagawa in the middle stream and Point Ebetsu in the lower stream， the relations of anion and cation concentrations are expressed as follows；upper stream＜ lower stream， and upper stream＜middle stream＞lower stream． The upper stream is the stream With purewater−like catchment water丘om fbrest areas， and the middle stream is the stream strongly affected by the components derived from Volcano Tokachidake as an active volcano． The lower stream is affected by various human activities and its water contains a higher concentration of components than in the upper stream， but due to dense fOrests in the hinterland， the concentrations do not exceed the values in the middle stream． When the water quaUties of River T已shiokawa are compared at Point Shibetsu in the upper stream， Point B血ka in the middle stream and Point Nakagawa in the lower stream， the relations of anion and cation concentrations are as follows；upper stream；lower stream， and upper stream＜middle stream＞lower stream． In rivers with abundant fresh nature， the magnified effects of human activities near the watershed appear on the water qualities． In the middle stream of River Teshiokawa， an increase in population and an increase in manufacturing activities such as product shipment vales seem to have appeared as magn面ed ＊） 圏m大学経済学部社会経済システム学科 〒112−8606東京都文．京区白山5−28−20 Department of Social Economic Systems， Faculty of Economics， Toyo University 5−28−20， Hakusan， Bunkyo−ku， Tokyo 112−8606， Japan （東洋大学自然科学研究室Natural Science Laboratory，Tbyo University）effects． The Na／Cl ratio of Nver Teshiokawa is low at betWeen O．86 and O．97， which suggests that seawater components fiying from the Sea of Japan Via over Mountains Teshio have given influence． 1．はじめに 石狩川は北海道を流れる代表的1可川で，流域面績は14330㎞2，流路長は268㎞といず れも北海道第1位であるばかりでなく，日本全体を通じても流域面積は利根川の16840 ㎞2に次ぐ2位，流路長は信濃川367㎞，利根Jll 322kmに次いで3位となるわが国を代 表する河川の1つである．石狩川の水源は石狩山地の石狩岳（1967m）にあり，大雪山（旭 岳，2290m）などから水を集めて上川，旭川と下り，深川にて石狩平野に出て，滝川， 江別を通って日本海の石狩湾に流れ出る．その間に美瑛川を旭川で，雨竜川を雨竜で，空 知川を滝川で，江別川を江別で，またその下流で札幌を通る豊平川など多くの支流を合流 する． 天塩川は北海道の北見山地の南端にある天塩岳（1558m）の西部を水源とし，天塩岳の 北に伸びる北見山地の西部を流域とする．天塩川の上流域は石狩川の上流域と接し，天塩 川は石狩川と並走して西に流れ，士別にて北側に向きを変えつつ石狩川支流の雨龍川に接 した流域となる剣淵川の流れを南から受ける．その後北に流れる天塩川は名寄にて名寄川 が東方から流入し，美深を通り音威子府で西に流れを変える．北見山地は音威子府で高度 1000m台の山々から500mほどの山並みにと低くなるが，西方に向きを変えた天塩川は天 塩山地を過ぎり，佐久にて北に向きを再び変えて，中川を過ぎて西に向きを変えつつ天塩 町にて日本海に流れ出る．天塩川は流域面積と流路長いずれも石狩川に次いで北海道第2 位で，流路長256㎞は石狩川に次いで本邦第4位，また流域面積は5590 km2で本邦第 10位となる． これら両河川から河川水を採水し，下流に伴ない陰陽イオンの濃度が変化する様子とそ の流域の自然と環境について併せ考察した． 2．河jll水の採水地点および採水と実験方法 石狩川での採水調査は上流より下流へ上川・菊水橋（図1中の地点番号1），愛別・愛 別橋（2），旭川・旭橋（3），深川・深川橋（4），滝川・石狩川橋（5），月形・月形大橋（6）， そして江別・美原大橋（7）で行った．また石狩川の支流については牛朱別川・旭橋（8）， 忠別川・忠別橋（9），美瑛川・両神橋（10），空知川・空知大橋（11）で採水調査した． 天塩川で採水した地点は上流から下流に向けて士別・士別橋（21），美深・美深橋（22）， 音威子府・音威子府橋（23），中川・中川橋（24）の4ヶ所である． 採水は石狩川は2007年7月24−25日にかけて，天塩川は2007年7月25−26日にかけ て行った． 採水は各地点の橋の上から流水のほぼ中央あるいは最流速部で行った．各採水地点で試 料を2回採水し混合し平均化した． 水温とpHの測定はその場で行った．採水試料は実験室に持ち帰り，メンブランフィル ター（0．2μm）で濾過後，陽・陰イオンはイオンクロマトグラフにて分析した．分析し
下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる石狩川と天塩川について 189 た陽イオンはLi’， Na＋， NH4＋， K←， Mg2＋， Ca2’，陰イオンはF㍉Cl’， NO3 ， SO42一である． なお，採水と化学分析に関する詳細は西山（1992）に記した．また以降のイオン種の表 記はイオン電荷を省略した． 石狩川と天塩川の流域と流路および採水地点のそれぞれを図1に示した．
D
○
23’， 図1 石狩川と天塩川の流域と流路および採水地点 採水地点は×印で示し，番号は表1の地点番号に一致する．3．結果と考察 3．1 石狩川 石狩川の各採水地点での河川水の水質と河川水の下流に伴う水質の変化を表1（A）と図 2に示した． 図2は石狩川の下流に伴う水質変化を横軸の左から右に上流から下流の採水地点を，そ して縦軸に各地点での陰陽イオン濃度をppm（mg〃）単位にとって示した．図2を基に， 上流より下流に向い石狩川がみせた水質の変化と流域の自然と環境とを合わせ考察した い． 今回採水した最上流地点の川上よりその下流の愛別で陰陽イオン濃度は若干低くなっ た．大雪山の北西に流域を持つ安足間川がこの間の石狩川に合流している．安足間川は大 雪山北西山麓に分布する新第三紀鮮新世の珪長質火砕流堆積物を流域とし，その水質が石 狩川の水質を希釈したと推測する． 山間部を上川から愛別に流れた石狩川は，やがて上川盆地に入り旭川市に至る．表2で 表1石狩川と天塩川の河川水中の陰陽イオン濃度，pH，水温など．（A）石狩ill，（B）天塩川． 表中の地点番号．は，図1中の番号と一致する。また試料番号は採水年月日と採水番ll頂を示す。たとえ ば07072501は2007年7月25日採水順番1番を意味する． （A）石 川 地点 化学組成（ m）
番号 試料番号 採水地点 探水場所 LI Na NH4 K M Ca F Cl NO NO SO4 tota！ H 水口（℃ 採水時刻 Na／Cl
1 07072507 上川 菊水橋 0000 3．99 007 132 127 6．08 0．00 258 000 0．63 1360 29．55 702 185 1518 †55 2 07072506 愛別 愛別橋 0000 377 000 118 1．19 521 000 218 0．00 033 1055 2440 769 179 1350 173 3 07072502 旭川 旭橋 0000 478 0．04 1．44 209 7．97 002 358 000 0．98 11．61 3251 7．01 189 936 1．34 4 07072501 深川 深川橋 0004 848 007 2．28 327 1145 006 878 044 202 24．48 6134 694 21．4 820 097 5 07072404 滝川 石狩川橋 0000 863 004 198 400 1049 007 909 000 196 2084 5710 745 237 18．25 0．95 6 07072402 月形 月形大橋 0000 1175 0．03 200 4．20 1097 α07 10．20 015 ｜．85 19．53 6074 718 230 f515 115 7 07072401 江別 美原大橋 0000 1029 006 193 398 1102 007 t144 018 194 1854 5945 686 233 t130 090 8 07072503 旭川 旭橋 0000 612 005 192 308 984 004 743 000 135 2067 5050 728 175 9・45 082 9 070725〔W 旭川 忠別橋 0，006 6．21 0．03 2．02 302 9．79 0．03 791 0．00 165 2370 54．37 7．39 187 1010 079 10 07072505 旭川 両神橋 0，009 918 α06 279 626 18．73 010 1209 000 259 6632 11813 7．21 186 10：20 076 11 07072403 滝川 空知大橋 0000 775 007 166 336 1018 006 763 000 134 1805 5010 757 233 18．05 1．02 （B）天塩川 化学 成（ m） 地点
ﾔ号1 2 3 42 2 2 2 試料番号 探水地点 採水場所 Lj Na NH4 K M Ca F CI NO NO SO total H 水治〔℃） 採水時刻 Na／Cl
07072508 O7072601 O7072602 O7072603 士別 @美深 ｹ威子府 V塩中川 士別橋 @美深橋 ｹ威子府大橋 @中川橋 000 393 012 O00 548 008 O00 548 0．10 O00 533 006 0．86 P27 P．20 P08 181 Q11 P．99 Q12 685 U77 U19 U25 003 4．32 O03 577 O．02 5．67 O04 619 000 O00 O．00 O00 124 P06 O84 O56 647 2564 6．61 U70 2929 6，86 U27 2η7 6．81 U28 2789 713 19．7 Q06 Q07 Q07 19・10 V10 X15 P040 091 O95 O97 O86
a15
10 →−Na（×2） ＋NH4（x20） K（×10） ＋Mg（×2） ＋Ca（x2） 一●−Cl（×2） 一→一一NO3（×10） 一一rO4
図2 石狩川の下流に伴う陰陽イオン濃度の変化．下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる石狩川と天塩川について 191 は整理して示したが，上川町と愛別町の人口密度はそれぞれ0．05，0．16人／haまた森林 面積は総土地面積の85．3，82．6％であるが，上川盆地に入ると比町布町，旭川市の人口密 度が0．52，4．821人／haとそれぞれ増加し，また森林面積は5L8，53．3％とそれぞれ減少 する．総面積に対する耕地面積の割合は上川町，愛別町の2．20，3．31％から比布町，旭川 市の29．56，18．99％へと増加する．旭川では総土地面積に対する市街化区域面積が10．6％と なり，総土地面積に対する製造品出額等の割合（以降製造品出額等の程度とする）は2．61 百万円／haと高く，上川町の330倍，愛別町，比布町のそれぞれ20倍となる．人口密度 が増すことは人々の生活に伴う排出物量の増加をもたらし，耕地面積率の増加は施肥など による地下水の水質変化を通して河川水に影響を与え，また単位面積あたりの製造品出額 等の増加は工業生産に伴う工場からの排水などを通じて河川に影響をもたらすことであ り，図1にみる旭川から深川に掛けて多くの陰陽イオン成分の濃度を急激に増す要因とそ れぞれなっていよう．なお，表2で旭川の統計値全てを旭川の流域として扱ったが，実際 の採水は旭川の市街地への入り口に当たり，旭川の統計値の影響は深川に強く現れると思 われ，深川にて陰陽イオン濃度が特に高くなる1つの説明となろう． 石狩川は旭川で支流の牛朱別川，忠別川，美瑛川を合流する．旭川では支流が合流する 直前の石狩川と各支流について採水した．これら支流の合流後の石狩川の水質を，深川で 調べた．図3に旭川での石狩川，および牛朱別川，忠別川，美瑛川の各支流，そして深川 での石狩川のそれぞれの水質をグラフ化して示した． 図から美瑛川の成分が他の河川に比べいずれの成分も高いことが分かる．従って石狩川 の水質が深川で旭川より高くなる要因の一つに美瑛川の合流が挙げられよう．美瑛川は活 火山である十勝岳（2077m）の北麓を水源とし，そこは新期十勝岳火山群といわれる第四 紀完新世に形成された火山群の塩基性輝石安山岩の溶岩・火砕物からなる（池田保夫， 1990）．美瑛町の公式ホームページ（www．town．biei．hokkaido．jp）によると「美瑛は，アイ ヌ語の「ピイェ」より転誰したもので「油ぎった川，濁った川」という意昧．それを本町 の開拓者が「ビエイ」と誰って呼んでいたものに「美しく，明朗で王者の如し」という意 味の「美瑛」の漢字があてられ，現在の「美瑛」と命名されました．」とあり続いて「十 勝岳連峰に抱かれた美瑛町は，江戸時代末期からこれまで5回にわたって十勝岳の噴火に 団Na
■NH4
口K口Mg
■Ca 目Cl■NO3
1□SO4 図3 旭川と深川での石狩川の水質と旭川で石狩川に流入する支流の水質よる災害に見舞われてきました．…昭和24年，十勝岳の麓，白金地区において温泉が湧出． この地区は道内有数の温泉街を形成しています．」とある．また美瑛町の市街から白金温 泉へと向かう道はパ正15年の十勝岳噴火の泥流後に自生したシラカバの楠ミ4㎞続き， 白金温泉の泉質は，マグネシウム・カルシウム系の硫酸塩泉・含鉄泉と紹介されている． 旭川市の両神橋から見た美瑛川の河床は泥質の強い礫床であった．十勝岳起源の火山性泥 質層が美瑛川の水質と関わりアイヌ語のまさに「濁った川」をつくり，また白金温泉の温 泉水が入る美瑛川の水質はSO4， Mg， Caイオンの濃度が特徴的に高く，その合流が石狩 川の水質に濁りと陰陽イオン濃度を高めている．すなわち十勝岳は美瑛川の水質を通じて その存在を石狩川に強く主張しているようだ． 図4は石狩川の下流に伴う水質変化を平均順位数によって示した．平均順位数はイオン 種毎に全採水地点間で濃度の順位を付け，各地点で全イオン種の順位の和を求め，その和 をイオン種数で除して得る平均値である（西山，2004）．平均順位数を用いることで，原 子量を異にする異種イオン間の量的関係を順位という同質な数的関係に変えて，多元的な 水質を1元の関係に移せよう． 図4から深川にて平均順位数が高いが，それは美瑛川の合流がひとつの要因であり，十 勝岳の存在が大きく関係し，十勝岳の自然である地形・地質を強く意識できる． 滝川市で石狩川に合流する空知川は，石狩川支流中最も流路長・流域面積が大きい．下 に示した空知川の水質は滝川で合流する前の石狩川よりNH4を除いていずれのイオンも 濃度は低い．そこで空知川の合流で石狩川の陰陽イオン濃度は希釈されると推測できる． 空知川 化学組成 （ppm） 試料番号 採水地点
Li Na NH4 K Mg Ca F CI NO3 SO4
7072403
滝川・空地大橋 0．000 7．75 0．07 1．66 3．36 10．18 0．06 7．63 1．34 18．05 だが実際は空知川の合流後の月形で石狩川はイオン濃度を高くした．このことは空知川 が石狩川を希釈する以上に，石狩川の水質を高める要因が，滝川一月形間の水環境に働い ていることになる． さて表2から石狩川流域の自然と環境について，滝川一月形間の石狩川の流域から空知 川流域を除くと，人口密度O．86人／ha，耕地面積19．86％，林野面積62．85％，製造品出荷 図4 石狩川の下流に伴う平均順位数の変化．下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる石狩川と天塩川について 193 表2 石狩川の各採水地点より上流流域の自然と環境について， 人ロ密 x（人 ^ha） 総土地面 ﾏ（1000ha） 可住地 ﾊ積（％） 耕地面 ﾏ（％） 林野面 ﾏ（％） 製造品出 ﾗ額等の 度（百万 ／ha） 流域内の市町村 上川 0．05 104．9 14．68 2．2 85．32 0．01 上川町 愛別 0．08 129．9 15．21 3．31 84．79 0．03 上川町、愛別町 旭川 1．75 213．3 27．59 9．88 72．41 0．94 上川町、愛別町、比布町、旭川市 深川 1」1 400．0 34．72 15．34 65．28 0．6 上川町、愛別町、比布町、旭川市、当麻町、東 ?ｬ、東神楽町、美瑛町、鷹栖町、深川市 滝川 0．71 818．0 3t25 14．36 68．75 0．38 上川町、愛別町、比布町、旭川市、当麻町、東 ?ｬ、東神楽町、美瑛町、鷹栖町、深川市、幌 ﾁ内町沼田町秩父別町、北竜町、妹背牛町、 J竜町、滝川市（2／3）、上富良町野、中富良野 ｬ、富良野市、南富良野町、芦別市、赤平市 月形 0．71 915．4 31．59 14．73 68．41 0．39 上川町、愛別町、比布町、旭川市、当麻町、東 ?ｬ、東神楽町、美瑛町、鷹栖町、深川市、幌 ﾁ内町，沼田町秩父別町、北竜町、妹背牛町、 J竜町、滝川市、上富良町野、中富良野町、 x良野市、南富良野町、芦別市、赤平市、砂 ?s、新十津川町、浦臼町、月形町（1／2）、上 ｻ川町、歌志内市、奈井江町 江別 0．75 1147．0 33．18 20．03 78．9 0．48 上川町、愛別町、比布町、旭川市、当麻町、東 ?ｬ、東神楽町、美瑛町、鷹栖町、深川市、幌 ﾁ内町．沼田町，秩父別町、北竜町、妹背牛町、 J竜町、滝川市、上富良町野、中富良野町、 x良野市、南富良野町、芦別市、赤平市、砂 ?s、新十津川町、浦臼町、月形町、上砂川 ｬ、歌志内市、奈井江町、美唄市、三笠市、岩 ｩ沢市、新篠津村、栗山町、由仁町、タ張市 インターネット，「わがマチ・わがムラー市町村の姿一」（www．toukei．mafF．go．jp／shityoson／map／map1．html）を加工（2007．8．12検索） 額等の程度0．44百万円／haとなり，いずれも滝川上流流域の人口密度0．71人／ha，耕地 面積14．36％，林野面積68．75％，製造品出荷額等の程度O．38百万円／haおよび空知川流域 の人口密度0．38人／ha，耕地面積11．98％，林野面積74．19％，製造品出荷額等の程度0．21 百万円／haを上回っている．このことから人々の生活に伴う排出物，肥料等の農業活動， さらに工業の生産活動に伴い排出されるものによる影響が月形における石狩川の水質に現 れると指摘できよう． このような水質変化の様相は江別でも予想でき，月形から江別間の石狩川流域の環境を みると人口密度0．79人／ha，耕地面積21．62％，林野面積60．56％，製造品出荷額等の程度0．65 百万円／haとなり，月形から江別間は石狩川はさらに人的負荷が加わるようだ．しかし， 実際の水質変化は図2に見るようにイオン種によって異なっており，ClとNO3は増加し， 逆にNaとSO4は減少していて，結果的には平均順位数に月形一江別間で大きな変化は認 められなかった． 石狩川上流側の川上から下流側の江別までの7地点における下流に伴う陰陽イオンの濃 度変化を平均順位数によって表し，流域の人［密度，耕地面積の割合，森林面積の割合， そして製造品出荷額の様子を同じ図上にまとめて図5に示した． 図5を見ると人口密度は愛別から旭川にて増加するがその後深川から順次減少してい る．耕地面積率は川上から深川にかけて増加しその後月形まで変化無く，江別で若干増加
している．林野面積率は耕地面積率が増えれば減少する関係にある．製造品出荷額の程度 は旭川にて最も高く滝川に向け低くなる．さて平均順位数と数値化した水質は川上より愛 別で若干減ずるがその後深川まで高くなり，その後の変化は小さい．ここでみた変化は人 口密度と製造品出荷額等の程度にみる旭川での増加に耕地面積率の深川での増加が加わ り，さらに十勝岳火山の地質が美瑛川を介して深川の石狩川にそれぞれの影響し，その結 果が平均順位数の変化にあらわれていると理解できそうだ． 次に石狩川の河川水中のNaに対するClの比（Na／Cl値）が下流に伴いどのように変 化するかを図6に示した．上川，愛別で1．55，1．73が旭川の1．34を経て深川から江別の 0．97，0．95，1．15，0．90と値は小さくなる．海水のNa／C1値は0．56であり，また食塩（NaCl） は0．65である．Cl成分は一般的に岩石中に乏しく，Na成分は岩石中に一般的な成分であ る．したがって海水からの蒸留水となる上流域の降水はNa，Cl共濃度が低いが，降水後岩 石と接し風化作用が働くと岩石中の無機成分が溶出されNa成分が増加する．従って風化 作用に関わった地表水また地下水はNa／Cl値が増加し，流域にて海水の影響が強くなる とNa／C1値は減少しよう．人々の生活には食塩は欠かせず，生活廃水のNa／Cl値は食塩 の値に近づくことが予測できよう．石狩川のNa／Cl値は上流域にて高く，下流域で低く なるようで，上流域で自然味豊かな岩石の風化作用，そして下流部での人々の生活と石狩 図5 石狩川の下流に伴う水質変化と流域の環境変化 図6 石狩川の河川水の下流に伴うNa／C1値の変化
下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる石狩川と天塩川について 195 平野に出て日本海に近づくことで海水の影響が働いているとして理解できそうだ． 西山（2004）は河川を認識する際に河川の下流に伴う水質変化を9つのパターンに分類 整理できることを示した．まず，上流より下流で水質（陰陽イオン濃度，平均順位数）が 強い（高い）河川を1パターン，上流と下流で水質が変らない河川をllパターン，そして 上流より下流の方で水質が弱い河川を皿パターンとする．次に中流を意識し中流の水質が 上流と下流の水質より強い河川をHパターン，中流の水質が上流と下流の水質のうちに ある場合をMパターン，そして中流の水質が上流と下流より弱い場合をLパターンとす
る．この両パターンの組み合わせで，IH，IM，IL，llH，llM，HL，皿H，皿M，
皿Lの9つのパターンに河川を分類整理する．なお，ここでの上流，中流，下流はもち ろん水源が上流，河口が下流となる場合もあるが，むしろ河川について注視したある場所 からある場所までの上流，中流，そして下流となる．すなわち意識する河川の流域につい ての河川のパターン認識であり，河川分類である．絶対的な河川分類という意味では日本 の河川の場合最上流は山に降った降水が主となり，下流は河口で海水が混合する河川水と なり，標準的な日本の河川はIMパターンとなる． さて，この分類法に照らしてみたとき石狩川は上川 江別間ではIHパターンの河川 と認識できよう．すなわち上流部を川上・愛別，下流部を江別とし，中流部を深川とする と平均順位数は，上流部く下流部，上流部く中流部〉下流部となり，IHパターンとなる． 上川一愛別での上流部では北海道中央部の森林地帯での降水を集めた河川水と理解され 蒸留水である純水的な降水が地表水として優位だが途中の深川では活火山十勝岳の火山起 源の可溶成分と微粒子成分を多く含む河川水に強く影響される．その先の下流部となる滝 川・月形・江別では人の諸活動が目立つようになり，それに伴う物質が河川水に加わるが， 奥深い森林地帯が後背地にあって，上流部より平均順位数は高いが，深川での値を超える ことはない． 今回の調査区間の石狩川はこのような意味を持つIHパターンの河川として理解でき た．上川より上流部に石狩川の流れを追うとき，石狩川は大雪山に登る．愛別から上川へ 遡ると平均順位数は若干増加しており，さらにその上流流域での石狩川の水質はどのよう なパターンとなるのか興味がある．石狩川は川上より上流部で活火山の旭岳（2290m）か ら層雲峡を下る支流と緑豊かな石狩岳（1980m）から流れ下る石狩川との水量と水質によっ てどのようなパターンとなるかである． 3．2 天塩川 天塩Jllで採水した河川水中の陰陽イオン濃度， pH，水温などを表1（B）に示した． 図7に横軸に採水場所を左から右に上流側から下流にとり，各地点での陰陽イオンの濃 度を縦軸にppm（mg〃）単位でとって，天塩川の下流に伴う水質変化を示した． 図からE流の士別から下流の中川でCa， NH4， NO3は減少する傾向が，逆にClは増加 する傾向が認められる．少し詳しく見ると士別から美深でNa， K， Mg， Clは濃度を高め たが，NH，， NO3はその濃度を下げた．美深から音威子府にかけての変化は少なく， Ca， NO3， SO4若干その濃度を下げたが，他の成分はほとんど変わらなかった．音威子府から 中川でNH4， NO3は下がったが， Clは増加した．河川水の下流に伴う濃度の変化を，各成分の地点間の濃度順位を求めて，上流から下流 へ各地点での各成分の順位和の平均とし求めた平均順位数（西山，2004）に置換えて，図 8に示した．平均順位数を用いることで原子量を異にする異種イオン間の量的関係を順位 という同質な数的関係に変えて，多元的な水質を1元の関係に移して見ることができよう． 図8からわかるように士別から美深で一旦平均順位数は増すが音威子府で下がってその まま中川に移っている、美深が3．3，音威子府で2．1となり，その値の間に士別と中川の 値があり，河川全体をみると平均順位数の差は小さい． 天塩川流域における人の活動と自然について人口密度，耕地面積，森林面積，製造品出 荷額などの統計資料を整理して表3に示した 士別から美深の間に名寄市がある．また士別市市街地は天塩川と剣淵川とが合流する間 にあり，士別での採水地点は士別市市街地の東外れに位置し，市街地からの影響は少ない と思われる．したがって，士別から美深での平均順位数の増加の要因は士別の市街地の影 響と名寄市の影響とが考えられる．美深から音威子府間は天塩山地と北見山地間に挟まれ た流域で87％が森林地帯となる、 地質的には士別より上流域は主として白亜紀から古第三紀の堆積岩類だが一部苦鉄質火 山岩類の付加コンプレックス地帯である．士別より下流の音威子府村までは新第三紀中新 一◆−Na ＋NH4（×10） K（×2） ＋Mg（x2）
＋Ca
−●−C1 ＋NO3（×2） 一一rO4
図7 天塩川の下流に伴う陰陽イオン濃度の変化． 3，5 3．0 素董2・5 自2．0 1．5 時1．0 0．5 0．0 図8 天塩川の下流に伴う平均順位数の変化．下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる石狩川と天塩川について 197 表3 天塩川の各採水地点より上流流域の自然と環境について 人口密 x（人 mha） 総土地面 ﾏ（1000ha） 可住地 ﾊ積（％） 耕地面 ﾏ（％） 林野面 ﾏ（％） 製造品出 ﾗ額等の 度（百万 р?＝j 流域内の市町村 士別 0．22 111．9 26．42 15．37 73．58 0．12 士別市 美深 0．23 332．7 24．91 14．3 75．09 0．12 士別市、美深町、名寄市、下川町、剣淵町、 a寒町 音威子
@府
0．22 360．3 24．02 13．72 75．98 0．11 士別市、美深町、名寄市、下川町、剣淵町、 a寒町、音威子府村 中川 0．19 419．8 22．61 12．67 77．39 0．1 士別市、美深町、名寄市、ド川町、剣淵町、 a寒町、音威子府村音威子府村、中川町 インターネット，「わがマチ・わがムラー市町村の姿一」（www．toukei．mafF，g。jp／shity。s。n／map／mapl．html）を加工（2007．8．12検索） 世の非アルカリ苦鉄質の火山岩類が広く分布するが，士別から名寄にかけての東部台地に 第四紀更新世と新第三紀鮮新世のそして名寄から美深にかけての西部台地は第四紀更新世 の堆積岩が存在している．音威子府村から中川にかけては白亜紀の海成の堆積岩類が分布 している． 人口密度は美深上流域で0．22人／haとなり最も高い密度となった．全面積に対する耕 地面積の割合は士別上流15．37％で最も高く下流地点で暫時減少している．林野面積の割 合は逆に士別で73．58％と最も低く下流地点で暫時増加している．流域面積当たりの製造 品出荷額等（製造品出荷額等の程度）は士別で12万円／haと最も高く美深でも同じであ るが下流域で減少する．このことより上流部に当たる士別にて農業活動と工業活動の影響 は強く働き，下流域でその影響は減少するが，人々の生活に伴う影響は美深にて最も大き くなり，それより下流域にて自然環境は暫時富むようだ．だがそれらの変化幅は何れも2 割を超えてはいない． NH4やNO3は人の生活，活動に伴って排出される成分であり，図7で示された上流か ら下流に暫時減少する傾向を説明できるようだ． ここで先の天塩川の下流に伴う水質を平均順位数として示した図8に，表3に示した天 塩川流域での人的活動と自然環境についての統計値を合わせて図9にまとめて示した．図 一X一製造品出荷額（3万円 ／ha） 図9 天塩川の下流に伴う水質変化と流域の環境変化図10 天塩川の河川水の下流に伴うNa／Cl値の変化 5に示した石狩川の場合と比較して，天塩川は水質がそして人々の活動と自然が士別から 中川まで大きく変わらずに保たれていることが分かる． 天塩川の河川水中のNa／Cl値の下流に伴う変化を図10に示した． 天塩川の河川水中のNa／Cl値は士別より天塩中川まで0．91，0．95，0．97，0．86とその値 の変動は小さく，石狩川の旭川より下流の深川，滝川，月形，江別で得た値に近い．この 類似する値は次のように考えられる．石狩川支流の雨竜川は石狩川に深川下流で合流する が，天塩川とは西側で接し，天塩川の採水地点士別までは20㎞程度の距離である．天塩 川，雨竜川，そして石狩川は日本海に面してある天塩山地を北の天塩平野から南の石狩平 野に向け掠めきるように流れる．留萌川は日本海に面した高度250−300mほどの天塩山 地を留萌市から海岸とほぼ直角に東1こ20㎞ほど先の高度180mの峠が水源となる．その 先が雨竜川流域となる．また羽幌町を河口とする古丹別川は高度200−300mほど天塩山 地を細かく蛇行しながら35㎞ほど進んで高度450mの霧立峠に至り，その先が雨竜川流 域となる．霧立峠からさらに西に雨竜川の流域を10㎞ほど跨ぐと高度350mの±BiJ峠を 分水地として天塩川の流域となり，16㎞先に天塩川の採水地点士別がある．冬季など強 い西よりの風が日本海の海水（海水成分）を海岸より高度500mほどの天塩山地を45㎞ ほどで越して雨竜川，天塩川の流域に運んだとすると，亜寒帯針葉樹林の自然昧豊かな流 域となる天塩川，雨竜川，石狩川の河川水のNa／Cl値を下げると思われる．今回天塩川 にみたNa／C1値は，士別と中川で若干Na／C1値が低いことも含めて，日本海と天塩山地 との地形的な関係として説明できそうである． 西山（2004）は河川を分類整理して上流と下流で水質変化が認められない河川をHパター ンとした．天塩川の平均順位数は上流より2．4，3．3，2．1，2．3となり，上流と下流との差 は0．1と小さく，llパターンに分類できよう．美深での平均順位数差は上流に対し0．9， 下流に対し1．0と何れも高く，天塩川はllHパターンに分類できよう．自然味豊な河川で は流域内の人々の活動の様子は拡大されて水質に現れ，美深で人口密度の増加と製造品出 荷額等の程度の増加が自然見豊な水質ゆえに拡大されて現れたと理解できる． 4．まとめ 石狩川の水質を上流の川上から下流の江別まで調査した．上流部を川上・愛別，下流部
下流に伴う水質変化からみた北海道北西部を流れる石狩川と天塩川について 199 を江別とし，中流部を深川とすると，その平均順位数は，上流部く下流部，上流部〈中流 部〉下流部となり，西山（2004）の分類に基づいて，石狩川はIHパターンの河川とし て理解できる．上川一愛別での上流部では北海道中央部の森林地帯での降水を集めた河川 水と理解され蒸留水である純水的な降水が地表水として優位だが途中の深川では活火山十 勝岳の火山起源の可溶成分と微粒子成分を多く含む河川水に強く影響される．その先の下 流部となる滝川・月形・江別では人の諸活動が目立つようになり，それに伴う物質が河川 水に加わるが，奥深い森林地帯が後背地にあって，上流部より平均順位数は高いが，深川 での値を超えることはなかったようだ． 天塩川は調査した上流の士別と下流の中川で水質としての平均順位数差は小さく，途中 の美深でその値を大きくなった．すなわち平均順位数は，上流部＝下流部，上流部〈申流 部〉下流部となり，西山（2004）の分類に基づくと，天塩川はHHパターンの河川とし て理解できる．自然味豊な河川では流域内の人々の活動の様子は拡大されて水質に現れ， 美深で人口密度の増加と製造品出荷額等の程度の増加は水質に拡大されて現れたと理解で きた．また天塩川のNa／Cl値はO．86−O．97と低く，日本海から天塩山地を越えての海水 組成の影響が考えられる． 5．参考文献 西山 勉（1992）河川水の化学組成についてのクラスター分析と因子分析．東洋大学紀 要 教養課程篇（自然科学）36，39−51． 西山 勉（2004） 日本の本州を流れる河川の下流に伴う河川水中の陰陽イオン濃度の変 化とその整理分類について．東洋大学紀要 自然科学篇 48，151−186． 池田保夫（1990）日本の地質1北海道地方．日本の地質「北海道地方」編集委員会編，共 立出版：170−171．
