2-2 公共用水域水質測定計画の毎データ 8) 期間 :198 年 4 ~1998 年 3 の毎 1 回のデータ地点 : 東京湾西岸の9 地点 ( 図 1) 図中には括弧内に水深 (m) を示した測定水深 : 下層 ( 海底上 1mの位置 ) 測定項目 : 水温塩分リン酸態リン(PO 4 -P

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くうしょうやなぎしま
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横浜市環境科学研究所所報第 3 号 211 潮位変動による貧酸素水塊の挙動への影響二宮勝幸 ( 横浜市環境科学研究所 ) 佐藤寛行 ( 環境保全部環境管理課監視センター ) Effect of tidal current on movement of hypoxia in the west side of Tokyo Bay Katsuyuki Ninomiya(Yokohama

1 横浜市環境科学研究所所報第 3 号 211 潮位変動による貧酸素水塊の挙動への影響二宮勝幸 ( 横浜市環境科学研究所 ) 佐藤寛行 ( 環境保全部環境管理課監視センター ) Effect of tidal current on movement of hypoxia in the west side of Tokyo Bay Katsuyuki Ninomiya(Yokohama Environmental Science Research Institute) Hiroyuki Satou(Yokohama City Environmental Observation Center) キーワード : 東京湾低酸素水塊挙動潮位水温要旨横浜市沿岸 2 地点における観測ブイによる8 の水質連続観測データと東京湾西岸の公共用水域水質測定計画 9 地点における 18 年間の毎の下層データを用いて潮位と水質の関係について考察した連続観測データから南西風がm /sを超えて連吹する期間に低水温高塩分低溶存酸素の水塊が上下層で観測されたこの理由として強風によって深層の貧酸素水塊が湧昇してきたことが挙げられるまた下層では潮位変動に対応して満潮時に貧酸素水塊そして干潮時に溶存酸素の豊富な水塊が観測される場合とそのような現象が観測されない場合があったこの理由として躍層を境に上下の水塊が潮位変動に対応して移動しまたその境に位置する水深が地点によって異なることなどが影響していると考えられた一方水質測定計画の下層データから水深の浅い水域では夏季に比較的高濃度の燐酸態リンを含有する貧酸素水塊が観測されるが水深の深い水域では比較的清浄な外洋水の流入の影響があることが示唆された 1. はじめに東京湾では夏季を中心に底層の溶存酸素濃度 () が低下し貧酸素水塊が形成され 1 2) また経年的にも溶存酸素は低下傾向を示していることから 3) 生物の生息への悪影響が懸念される 4 ) 貧酸素水塊は成層の強化による上下層間の溶存酸素の移動の低下や下層に沈降する植物プランクトン遺骸および底質中有機物等の微生物分解による溶存酸素の消費などによって形成される一方貧酸素水塊は海流などの影響によって移動することなどが指摘されている 6 7) このような貧酸素水塊の移動の状況を長期の連続観測によって詳細に解析することは生物生息への影響を把握する上で重要であると考えられるここでは横浜市沿岸 2 地点における測定局の連続水質データを用いて潮位変動と気象変化による貧酸素水塊の挙動への影響を検討したまた東京湾西岸における公共用水域水質測定計画の毎の下層水質データを用いて D Oの変動要因等について考察した測定項目 : 水温 (: ) 塩化物イオン(CL:g /l 以降は塩化物という) 溶存酸素(D O:mg/l) なお大黒は鶴見川河口に近接しているため淡水の影響を強く受けている 2. 使用データ 2-1 測定局の連続観測データ観測地点 : 根岸沖および大黒の2 地点 ( 図 1) 期間 :1997 年 8 1 日 ~23 日測定間隔 :1 測定水深 : 根岸沖 ( 上層 : 海面下 1m 下層: 海面下 13m) 大黒( 上層 : 海面下 1m 下層: 海面下 8m) 図 1 測定地点 ( 水深 :m) 23

2-2 公共用水域水質測定計画の毎データ 8) 期間 :198 年 4 ~1998 年 3 の毎 1 回のデータ地点 : 東京湾西岸の9 地点 ( 図 1) 図中には括弧内に水深 (m) を示した測定水深 : 下層 ( 海底上 1mの位置 ) 測定項目 : 水温塩分リン酸態リン(PO 4 -P) 2-3 その他のデータ 2-3-1 東京湾晴海の潮位データ 9) 2-3-2

2 2-2 公共用水域水質測定計画の毎データ 8) 期間 :198 年 4 ~1998 年 3 の毎 1 回のデータ地点 : 東京湾西岸の9 地点 ( 図 1) 図中には括弧内に水深 (m) を示した測定水深 : 下層 ( 海底上 1mの位置 ) 測定項目 : 水温塩分リン酸態リン(PO 4 -P) 2-3 その他のデータ東京湾晴海の潮位データ 9) 横浜地方気象台の気象データ 1) 3. 結果と考察 3-1 水質観測ブイによる連続水質データの解析気象潮位と水質の経時変化の概要図 2に8 1 日から 23 日までの気象と水質の経時変化を示したまず気象についてみると降雨は日と 14 日にともに約 mm 23 日に約 4mmありそれに伴い日照は日および 14 日から 16 日にかけて短かくなった気温は日照が短い日に日間変動幅が小さくなる傾向を図 2 気象と水質の経時変化 (1997 年 8 1 日 ~23 日 ) 24

3 示した風速がm/sを超えた日は4~ 日と8~1 日の2 回あった潮汐については当初は大潮であったが 12 日前後を中心に小潮となりその後再度大潮となった次に根岸沖の水質については水温は上下層ともにほぼ同じ長周期の変動パターンを示したが 1 日あるいは半日の短周期変動は上層よりも下層のほうが変動幅は大きい傾向がみられた塩化物は上層に比べて下層で短周期の変動幅がやや大きくその傾向は特に 17 日以降で顕著であったは水温などと同様に上層に比べて下層で短周期変動の幅が大きかったまた下層のは水温とほぼ同位相の変動を塩化物とは逆位相の変動を示した下層は3mg/Lを下回ることはなかったなお濃度によって貧酸素水塊か低酸素水塊かを定義する場合があるが 6) ここでは貧酸素水塊に統一した最後に大黒の水質は根岸沖の水質に比べて変動幅が大きくまた変動幅は下層より上層のほうが大きかったこれは大黒が鶴見川の河川水による影響を受けやすい水域であることが一因になっていると考えられた図 3 気象の 24 移動平均と水質の移動平均

4 3-1-2 気象の 24 移動平均および潮位と水質の移動平均気象と潮位の変化による水質の長周期変動への影響を調べるため図 3 に 8 1 日から 23 日までの気象の 24 移動平均と潮位と水質の移動平均を示した水質についてみると水温は日と 9~1 日に根岸沖大黒の上下層ともに低下し同時に塩化物は上昇した両期間で共通することは風速がm/sを超え南西風が卓越していたことである東京湾の西岸では南偏風が強吹した時期にほぼ対応して低温低高塩分の底層水が観測されることから南偏風は湧昇現象 11 12) の発生に深く関わっていることが指摘されているそのため潮位は少し上昇したと推察されるまた両期間のが根岸沖の下層と大黒の上下層で低下したがこれは底層の貧酸素水塊が湧昇したことを裏付けるものであるなお根岸沖の上層で同じ現象が明確に認められなかった理由のひとつとして根岸沖の水深は大黒のそれよりも深いため上層まで外洋水の影響が及ばなかったことが考えられた一方小潮に相当する 13 日前後も根岸沖と大黒の下層は低水温高塩分低を示したしかしそれらの上層では同様な傾向が見られなかった海流などの影響により底層水が移動してきたためと考えられるがその原因はわからなかった 7) 17 日以降は大潮となりまた天候の比較的安定した日が続いた日 ~21 日における潮位と水質の時系列 (a) 相互潮位変動と水質変動との関連を詳細に調べるため天候の比較的安定した 17 日から 21 日までの日間における潮位に対する水質の相互について検討した ( 図 4) 根岸沖と大黒の上下層のうち潮位と水質の変動が密接に関連しているのは根岸沖の下層であった根岸沖下層では潮位に対して塩化物は同位相水温とは約 6 遅れでありいずれもは以上を示した夏季の東京湾では中層部に 1m 前後の貧酸素水塊が認められることから 7) その水塊が潮位変動に対応して移動を繰り返していることなどが考えられた 12 13) 大黒の下層については塩化物は潮位と同位相であるがは小さくまた水温とは4 遅れでも小さかったこのように下層における潮位変動と水質変動の関係は根岸沖と大黒とで異なった東京湾内における低酸素水塊の動きは水塊独自による部分 ( 水塊の消長 ) と海域全体の動きによる部分 ( 海流 ) とが複合した形での経時変化とみられると指摘されている 7) また夏季の東京湾では湾外からの外洋水の流入に伴い底層の貧酸素水塊が中層に上昇しその後の外洋水の流出に伴って再び底層に戻る過程が観測されている 6) さらに夏季にが水温塩分躍層を境に減少することがしばしば観測されるが躍層以深でが低くなる理由は易分解性有機物が生分解を受けながら沈降して酸素が消費されるためと考えられている 14) したがって根岸沖と大黒の夏季の下層における潮位変動と水質変動の関係の違いは両地点における水深や地形および底質の汚染状況等が異なるためと推察された (b) 塩化物に対する水温との関係潮位変動は水質変動に影響を及ぼし塩化物の変動とよく対応してことから 17 日から 21 日までの日間における塩化物と水温およびの関係について検討した ( 図 ) 根岸沖と大黒の上層における塩化物と水温および (a) 根岸沖上層 (c) 大黒上層 CL CL 相互相互 (b) 根岸沖下層 (d) 大黒下層 CL CL 相互相互図 4 潮位に対する水質の相互 26

5 3 (a) 根岸沖上層 y = -.34x R = (c) 大黒上層 y = -.24x R = -.32 水温 ( ) (mg/l) 水温 ( ) (mg/l) y =.44x -.8 R 2 = (b) 根岸沖下層 3 y = -1.89x R =-.9 y =.46x - 2. R = (d) 大黒下層 3 y = -.96x R =-.74 水温 ( ) (mg/l) 水温 ( ) (mg/l) y = -1x R = y = x + 3. R = 図塩化物と水温およびの関係のは絶対値として.4 以下で小さかった一方下層における塩化物と水温のは根岸沖で-.9 大黒で-.74 でありともに負の高い相関を示したしかし下層における塩化物とのは根岸沖で -3 であるのに対して大黒では-.28 と小さかったこの違いは先述したように両地点における水深や地形等が影響しているためと考えられたこのように地点による潮位変動に伴う貧酸素水塊の影響程度の違いは塩化物に対する水質の関係を調べることによって予測できると考えられた 3-2 公共用水域水質測定計画の水質データの解析水質測定計画地点 ( 図 1) の水質データを用いて 3-1-3(b) と同様の解析を行ったただし水質測定計画では塩化物を測定していないのでその代わりに塩分を用いた図 6(a) (b) および (c) に別の塩分と水温および PO 4 -Pのを示したただし解析対象地点は河口域のSt.1を除く8 地点とし水深が m 以下の地点 ( 左図 :St.2 6 8) と m 以上の地点 ( 右図 :St ) に分けた別に区分したのは成層構造の発達程度や潮位変動の強弱が季節ごと ( 別 ) に異なりその違いがに反映されると考えたからであるまた PO 4 -Pを加えた理由は成層構造の発達にともない底質からPO 4 -Pが溶出してくるので 6 1) 潮位変動によって水温やと同様な挙動を示すと推察されたからである水温とのまず水深が m 以下についてみると ( 図 6(a-1)) St.2とSt.における塩分と水温のは夏季に- 前後の負値冬季に小さな正値をとる傾向を示したこの夏季の負値は自動観測ブイの結果と一致したことからこの2 地点は低水温高塩分低の水塊の影響を受けやすいと考えられた一方冬季にが正値を示したのは夏季とは逆に上層水温よりも外洋水由来の下層水温ほうが高いためと考えられた 2) St.6と St.8については塩分と水温のはほぼ年間を通して負値を示したこの原因はわからないが潮位変動による水温への影響が前 2 地点とは異なることを示唆している次に水深が m 以上の地点では ( 図 6(a-2)) St. 7と St.9における塩分と水温のは St.2と St. の場合と同様に夏季に負値冬季に正値をとる傾向を示した St.3も8 9 を除けば同様の傾向を示したしかし St.4はそれら3 地点とは異なり一定の傾向を示さなかった St.9 St.7 St.3は湾口から続いている海底渓谷の線上にあるが St.4はそれから少し外れて沿岸に近い ( 図 1) したがって地形や潮位変動に伴う海水の流れの違いなどが影響して St.4は他の3 地点とは異なる結果になったと推察されたとの水深の浅い地点の塩分との ( 図 6(b-1)) は水温の場合とほぼ同様に St.2と St.は夏季に- 27

6 (a-1) 水温 St.2 (a-2) 水温 St.3 St. St.4 St.6 St St.8 St.9 (b-1) St.2 (b-2) St.3 St. St.4 St.6 St St.8 St.9 (c-1) PO4-P St.2 (c-2) PO4-P St.3 St. St.4 St.6 St St.8 St.9 図 6 測定計画地点の下層における塩分と水温および PO 4 -P の別以下の負値を示すが St.6と St.8はそのような傾向はみられなかったしたがって前 2 地点は夏季に低水温低高塩分の水塊による影響を受けやすい水域であるが後 2 地点はそのような水塊の影響を受けにくい水域であると推察された一方水深の深い地点の塩分との ( 図 6 (b-2)) は夏季に前後の正値を示したその傾向は特に沖合域の3 地点 (St.3 St.7 St.9) で顕著であったこれら3 地点では夏季に高の外洋水が流入しているためと考えられた 2) PO 4 -Pとの水深の浅い地点では ( 図 6(c-1)) 塩分とPO 4 -Pのは夏季に前後の正値を示した成層構造の発達した夏季に底質などから溶出したPO 4 -Pが高塩分の底層水に多く含まれているためと考えられた 1) なお St.6とSt.8では先述したように塩分とのは明確に負値を示さないが塩分とPO 4 -Pのは.3 前後の正値を示したこの理由としてプランクトン遺骸等が沈降して躍層以下の深度に到達すればその分解過程で充分に酸素を消費しなくてもPO 4 -Pはある程度生成されているためと考えられた一方水深の深い地点では ( 図 6(c-2)) 浅い地点のような傾向は認められなかった前項で述べたようにこれらの地点では比較的清浄な外洋水が流入していることが示唆されるこのように夏季には躍層以深の貧酸素水塊と比較的清浄な外洋水が深度や地形の違いなどに対応して水域毎にまた時期により異なる影響を与えていると考えられた 4. まとめ東京湾西岸域における8 の上下層の連続観測データと公共用水域水質測定計画の 18 年間の毎の下層データを用いて潮位と水質との関係を解析した連続観測の水質データから 1) 南西風がm/sを超えて連吹すると根岸沖と大黒では低水温高塩分低の底層水が上下層で観測されたただし風による影響の無い時でも両地点の下層で底層水が観測される場合があった 2) 根岸沖の下層では潮位変動に対応して低水温高塩分低の水塊の移動が繰り返されていたがそのような現象は大黒では明確にみられなかったこの理由として水深や地形等の違いが影響していると考えられた 3) 根岸沖の下層における潮位と水質の相互から潮位と塩化物は同位相潮位と水温およびはともに逆位相で変動することが明らかとなった一方水質測定計画の下層水質データから 4) 塩分と水質の別を調べた結果水深の浅い地点では夏季における塩分と水温およびのは負値 PO4-P のは正値を示したこれは成層構造の発達した夏季に躍層より下に存在する低水温高塩分低高 PO4-P の水塊が流入していることを示唆している ) 水深の深いほとんどの地点で夏季に塩分と水温の 28

7 は負値を示したがのは正値 PO4-P のはほぼゼロであったそれらの水域では比較的清浄な外洋水が流入していると考えられた参考文献 1) 二宮勝幸柏木宣久安藤晴夫 :: 東京湾における COD との空間濃度分布の季節別特徴水環境学会誌 ~748 (1996). 2) 二宮勝幸水尾寛巳柏木宣久安藤晴夫小倉久子飯村晃岡敬一吉田謙一飯島恵 : 温暖化と東京湾の水環境 - 水温と水質との関係横浜市環境科学研究所報 (29). 3) 安藤晴夫柏木宣久二宮勝幸小倉久子川井利雄 :198 年度以降の東京湾の水質汚濁状況の変遷について東京都環境科学研究所年報 141-1(2). 4) 横浜市環境科学研究所 : 横浜の川と海の生物 ( 第 11 報海域編 ) 38-42(27). ) 矢沢敬三池田文雄 : 東京湾における低酸素水の分布および, シャコと溶存酸素量との関係神水試研報第 9 号 9-1(1988). 6) 柳哲雄 : 総説貧酸素水塊の生成維持変動消滅機構と化学生物的影響海の研究 13 (), (24). 7) 小林良則 : 溶存酸素量の鉛直分布から見た東京湾沿岸域における低酸素水塊の動き神奈川県水産試験場研究年報 1 1-(1994). 8) 神奈川県 : 神奈川県水質調査年表 (198 年度年度 ). 9) 気象業務支援センター : 潮汐観測毎時潮位 1997 年. 1) 気象庁 : 気象統計情報過去の気象データ検索 1997 年. 11) 森川雅行村上和男 : 成層期から対流期へ移行する東京湾の流動特性第 32 回海岸工学講演会論文集 (198). 12) 岩田静夫清水顕太郎柿野純田辺伸仲村文夫古畑和哉 : 東京湾柴沖と船橋沖における水温塩分 D Oの短期変化の関係神水研報第 1 号 1-19(1996). 13) 岩田静夫池田文雄清水詞道小泉喜嗣松山優治 : 東京湾川崎沖底層での溶存酸素量の連続測定結果について神水試研報第 14 号 61-64(1993). 14) 野村英明石戸義人石丸隆村野正昭 : 富栄養型内湾の東京湾における従属栄養性細菌密度の時空間分布海の研究 16() (27). 1) 二宮勝幸柏木宣久安藤晴夫小倉久子 :: 東京湾における溶存性無機態窒素およびリンの空間濃度分布の季節別特徴水環境学会誌 (1997). 29

塩分大岡分水路表層底層図 1-2 塩分の水平分布 ( 左図 : 表層右図 : 底層 ) 調査の結果表層の塩分は東京湾西岸で低く東岸に向かうにしたがって高くなる傾向が確認されました特に隅田川や荒川鶴見川, 大岡分水路の河口付近では塩分が低くなっておりこれは調査日の3 日前に降

塩分大岡分水路表層底層図 1-2 塩分の水平分布 ( 左図 : 表層右図 : 底層 ) 調査の結果表層の塩分は東京湾西岸で低く東岸に向かうにしたがって高くなる傾向が確認されました特に隅田川や荒川鶴見川, 大岡分水路の河口付近では塩分が低くなっておりこれは調査日の3 日前に降別紙 3 平成 3 年度東京湾環境一斉調査の調査結果図等 9 月 7 日までに事務局へ提出されたデータのみを使用して作成しています追加データ及び今後のデータの精査を経て修正する可能性がありますのでご留意ください 1. 海域における調査結果平成 3 年 9 月 7 日までに事務局へ提出されたデータのうちデータ数の多い平成 3 年 8 月 1 日の調査結果について表層 ( 海面下 1m) 底層(