河口域の栄養塩動態 国土交通省国土技術政策総合研究所沿岸海洋研究部海洋環境研究室主任研岡田知也 国土交通省国土技術政策総合研究所

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1 河口域の栄養塩動態 沿岸海洋研究部海洋環境研究室主任研岡田知也

2 1. 私の研究のモチベーション 高い一次生産 豊富な栄養 本来の河口域 稚仔魚の育成場 高い漁獲量 砂粒子の沈降干潟 浅場の形成ベントスの生息 稚仔魚の生育場 赤潮 多量の負荷 都市部の河口域 沈降 貧酸素水塊の発生 有機物の堆積 劣悪な環境

3 2. 今日の視点 : 内湾域の環境管理! 河口域 ( 感潮域 ):! ここでの 水質変化 水質変化 を考慮しないと, 実質的に内湾に入ってくる負荷の量 質を正確には判らない. 内湾 N? 河口 河川 N 陸域

4 ! 塩分の急変 3. その水質変化の要因 - 河口の特徴 -! 化学変化! 生物相の変化! 成層構造 ( 塩分成層 )! 各物質が鉛直方向に分布する! 鉛直循環流! 種々の主要時間スケール! 季節変動 : 河川流量変化! 朔望周期 : 大潮 小潮 混合形態変化! 潮汐周期 : 上げ潮, 下げ潮! 突発的 : 洪水

5 ! 塩分の急変 3. その水質変化の要因 - 河口の特徴 -! 化学変化! 生物相の変化! 成層構造 ( 塩分成層 )! 各物質が鉛直方向に分布する! 鉛直循環流! 種々の主要時間スケール! 季節変動 : 河川流量変化! 朔望周期 : 大潮 小潮 混合形態変化! 潮汐周期 : 上げ潮, 下げ潮! 突発的 : 洪水

6 化学変化 海域の主要イオンは線形増加 カドニウム等の金属性化学物質の動態は ph の影響を受ける ph は非線形 (McLusky,1999)

7 ! 塩分の急変 3. その水質変化の要因 - 河口の特徴 -! 化学変化! 生物相の変化! 成層構造 ( 塩分成層 )! 各物質が鉛直方向に分布する! 鉛直循環流! 種々の主要時間スケール! 季節変動 : 河川流量変化! 朔望周期 : 大潮 小潮 混合形態変化! 潮汐周期 : 上げ潮, 下げ潮! 突発的 : 洪水 + 栄養塩

8 4. 栄養塩について着目! 季節変動! 朔望周期変動

9 4.1 季節変化 ( 雨季, 乾季 ) 雨季 洪水時 排出 負荷排出量大 通常時 凝集沈降 ( 蓄積 ) 乾季ほぼ m 3 /day ( リッチモンド川 :Eyre,1997) 内部で循環蓄積 小

10 4.2 朔望周期! 荒川塩分縦断面分布 大潮 : 緩混合 st.1 st.5 st.1 st.15 st.2 st.25 Salinity 小潮 : 弱混合 st.1 st.5 st.1 st.15 st.2 st.25 Salinity

11 さいたま 秋ヶ瀬取水堰 :35 km st.32, 2 km st.22, 1 km 東京 隅田川 荒川 東京港 st.12, km 東京東航路 東京灯標 st.8 st.7 st.6 st.5 st.4 st.3 st.2 st.1 旧江戸川 1km 東京湾

12 45 日間 大潮 :14cm 15 日間 小潮 :6cm 大潮 :14cm

13 ! PO 4 -Pの流出量の時系列変化 Stn.1 Stn.7 ( 河川域上流端 ) 海域河川域 海 河川 PO 4 -P (mgp/tide) 河川 海 4.x1 8.x1-4.x1 8 中小中大中小中 蓄積 3 排出 45 6 time (day) 上流端で与えた PO 4 -P

14 ! 流入負荷の変動プロセス 2! Conveyor Belt Process (Small and Prahl,, 24) 大潮 排出 浸食 小潮 リサイクル 蓄積

15 5. 質の変化! 鉛直構造! Chlorophyll a

16 ! Chl-a の縦断面分布 ( 荒川 21 年 8 月小潮 ) Chl-a st.1 st.5 st.1 st.15 st.2 st.25 塩分 st.1 st.5 st.1 st.15 st.2 st.25 Chl-a ( g/l) µ Salinity

17 ! 荒川 25 年 8 月 15 日 Chl-a 塩分 station station

18 ! 鉛直分布塩分流速 1-1 表層 上層 下層 salinity -2 2 Velocity (cm/s)

19 ! 鉛直分布塩分 Chlorophyll a 1 表層 上層 下層 salinity Chlorophyll a

20 ! 鉛直分布塩分 Chlorophyll a PO4-P フェオ色素 5cm 間隔, ポンプ採水 Salinity Chl-a (μg/l) PO 4 -P (mg/l) フェオ色素 /Chl-a Salinity (-) Chlorophyll a (micro g/l) 下層 表層上層 生産 PO 4 -P(mg/l) 供給消費 pheo/chl a 分解

21 ! 栄養塩の構成 (25.8.5( 観測 ) TP TN 約 5% が植物プランクトンとして流入溶存態は ~3% 4 その他 ( 懸濁態等 ) は約 2~3% Chl-a PO 4 -P その他 1 2 3約 4% が植物プランクトンとして流入溶存態は ~5% 4その他 ( 懸濁態等 ) は約 1~2% Chl-a DIN その他 TP (mg/l) TN (mg/l)

22 6 循環

23 ! 荒川塩分 Chl-a 流速空間分布 ( ( ) 東京灯標 塩分 -5 塩分 1 河口 つを重ねた図 Chl-a 流速 cm/s 流速 海側 河口

24 ! 河口における Chl-a フラックスの鉛直分布 (25.8.5( ) -2 下流側へ 6 (*) D e p t h ( m ) 上流側へ 1 (*) 海側に流れる Chl-a と川側に流れる Chl-a は同じオーダー velocity * chlorophyll-a

25 ! 河口域での循環 1 km 沈降 拡散 再生産へ

26 ! もう少しイメージ化し, これまでのことをまとめると 潮汐 日射 風 1km 河川流量 5m これらの境界条件の下で, 河口域 1km 5m の領域を的確に評価しないと, 流入負荷を質 量共に正しく評価できない.

27 河口域 Chl-a に関する研究! 河川水の海洋での広がり! 濁度と一次生産の関係! Ayukai and Wolanski,, 1997! De Seve,, 1993! Lohrenz et al., 199! Robertson et al., 1993! Schuchardt and Schirmer,, 1991! Turner et al., 199! 河川流量 ( 雨季 乾季, 洪水 )! Eyre and Twigg,, 1997;! Legovic et al., 1994! Muylaert and Raine,, 199! Sin et al., 1999! 大潮 小潮と河口域一次生産! Small and Prahl,, 24! Lunven et al., 25! 風による底質巻上げと一次生産! Verity et al.,1998! Yin et al., 24! Poegner et al., 22 平面分布時間スケール : 大鉛直分布時間スケール : 小鉛直スケール : 小 199 年代 2 年代

28 おわりに! 通常, 湾内の水質シミュレーションでは, 流入負荷を陸域の発生源から見積もって入力する.! 陸域と内湾の接点に河口域 ( 感潮域 ) というバッファー領域がある.! 陸域 内湾と比べて領域は相対的には小さい! 循環機構によって, 領域のわりには滞留時間は長い! 鉛直方向の変化が大きい! 境界条件の変化による変動が非常に大きい! そこでの水質変化を考慮しないと実質的に海域に入ってくる負荷の質 量を正確には与えられない.

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