平成24年度 水源地環境技術研究所 所報

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1 調査研究 1-1 貯水池浅場上の底泥がカビ臭現象に与える影響に関する調査研究 Research on the effects of mud of shallow waters in the reservoir has on the musty odor problem 研究第一部研究員小澤和也研究第一部研究員木村文宣 釜房ダムでは ダム完成後から発生しているカビ臭問題に対して 水質保全設備の導入 改善を進めることにより その発生抑制に努めている その結果 昭和 50 年代のような強いカビ臭現象の発生は少なくなったものの 依然としてカビ臭物質が検出されている 釜房ダム貯水池のカビ臭発生現象の要因の一つとして ダム貯水池内に広く分布している浅場底泥からの Phormidium tenue を含む藍藻綱若しくは 2-MIB の直接供給が考えられた このことから 本研究では釜房ダム貯水池水塊および貯水池内の浅場底泥において Phormidium tenue 等藍藻類のバイオマス及び 2-MIB 濃度を調査し 貯水池浅場底泥が貯水池水塊に及ぼす影響を評価した その結果 Phormidium tenue 等藍藻類若しくは 2-MIB は 浅場底泥から供給されている可能性があることが示された キーワード : カビ臭障害 底泥 2- メチルイソボルネオール Phormidium tenue It is working to improve the musty odor problem that is generated from the dam completed by the introduction of water conservation facilities in Kamafusa dam. As a result, the occurrence of strong musty odor like just after completion of the dam was decreased, musty odor is still detected. One of the factors of the problem musty odor of Kamafusa dam reservoir, the mud of shallow waters that are widely distributed within the reservoir of Kamafusa dam is supplying 2-MIB or cyanophyta including Phormidium tenue was considered. In this study, we investigated the 2-MIB concentration and biomass of cyanophyta such as Phormidium tenue in the mud of shallow water reservoirs and water reservoirs of Kamafusa dam, we evaluated the effect of reservoir shoal bottom mud on the reservoir water mass. As a result, we have shown that 2-MIB or cyanophyta may have been supplied from the shoal sediment in the reservoir. Key words:musty odor problem, mud of shallow waters,2-mib, Phormidium tenue 1. はじめに我が国では 一部のダム貯水池において カビ臭物質 ( ジェオスミン 2-メチルイソボルネオール 以下 2-MIB ) の発生による異臭味現象により 飲用水利用に多大な被害を及ぼす事象が度々発生している ダム貯水池における異臭味現象の原因は 多くの場合カビ臭を産生する藍藻類の増殖によるものと考えられている そのため カビ臭を発生させる藍藻類の増殖を抑制することを目的とした各種水質保全対策が実行されている これら水質保全対策により 藍藻類の増殖抑制及びカビ臭物質の減少といった一定の効果が認められる事例も数多く報告されている一方で 異臭味現象の根本的な解決に至っていない現状にある 本報で対象としている釜房ダム貯水池 ( 国土交通省東北地方整備局所管 宮城県柴田郡川崎町 ) は ダム完成直後からPhormidium tenueに代表される藍藻綱ユレモ目の産生する2-mibが原因と考えられるカビ臭が発生しており その対策に曝気循環設備を導入した結果 2-MIBピーク濃度の低減が観察されている 1) しかし 曝気循環施設導入後もPhormidium tenueはほぼ1 年を通じて観察されており その上 Phormidium tenueの細胞密度と2-mib 濃度の変動は一致していない 加えて Phormidium tenueの細胞内に保持されていると考えられる懸濁態 2-MIB( 以下 ) が検出されていないのにも関わらず 細胞外へと放出されたと考えられる溶存態 2-MIB( 以下 ) のみが増加する異臭味発生イベントも度々確認されている

2 したがってこれらの現象は 釜房ダム貯水池における2-MIB 濃度の変動は 貯水池内のPhormidium tenue の増殖が関係しているものの この関係以外の原因が存在していることを示唆していると言える この問題に対しては 貯水池系外もしくは貯水池内の水塊以外からの2-MIBの供給の可能性が考えられる これらのうち 既往検討 2) においては系外からの2-MIBの供給の可能性に着目した調査を行った結果 釜房ダム上流域からのカビ臭原因藻類および2-MIBの直接供給が 貯水池内で発生しているカビ臭現象に影響を及ぼす可能性は極めて低い事が明らかとなった 本報では 釜房ダム貯水池における 2-MIB 濃度の変動に影響を与える原因について 貯水池内の水塊以外からの供給源として釜房ダム貯水池内に広く分布している浅場底泥に着目し 浅場底泥における原因藻類と貯水池におけるカビ臭現象について検証を行った その結果 貯水池浅場からのカビ臭原因藻類もしくは 2-MIBの直接供給が影響している可能性があることを示した 2. 釜房ダム貯水池の状況 (1) 釜房ダム概要釜房ダムは 名取川水系碁石川に建設 ( 昭和 45 年竣工 ) された総貯水容量 m 3 の多目的ダムである 貯水池には 太郎川 北川及び前川の3 河川が流入しており それぞれの流末には堆砂対策として貯砂ダムが設置されている また 水質保全施設としてダムサイト付近には散気式曝気施設が10 基 底層嫌気化対策として深層曝気施設 ( 高濃度酸素水注入型 ) が1 基設置 運用されている ( 図 -1 参照 ) 太郎川貯砂ダムダム堤体貯水池 (2) 釜房ダムにおけるカビ臭発生の経緯釜房ダム貯水池では ダム管理開始翌年の昭和 46 年から藍藻類 Phormidium tenueが産生すると想定されるカビ臭物質 (2-MIB) による異臭味現象が発生し 活性炭処理を要する等 上水道に深刻な問題を及ぼしてきた そのため 水質保全対策として昭和 59 年より 間欠式空気揚水筒(6 基 ) が設置され その運用により異臭味問題は一旦収束した しかし 平成 9 年 1 月から異臭味現象が再発したため 平成 16 年に循環能力のより高い 散気式曝気循環施設 が導入 (4 基新設 6 基は間欠式空気揚水筒の改良 ) された これにより 釜房ダム貯水池における2-MIBのピーク濃度は若干低減したものの 現在も季節を問わず異臭味現象が発生する状況が継続している (3) 釜房ダムのカビ臭現象に関する既往知見これまでに蓄積された釜房ダム貯水池におけるカビ臭現象に関する知見を以下にまとめる Phormidium tenueと同定されるユレモ目藍藻類は 貯水池内水塊中で1 年を通じて確認される カビ臭の原因となる2-MIBは 1 年を通じて不定期に発生 ( 目立った季節性はない ) している Phormidium tenueが確認されるのと同時期に2-mib が確認される場合とされない場合があり 両者の関係性は明らかではない 水質保全施設を導入した平成 16 年以降 2-MIB 濃度は低減したものの 根絶はされていない 水質保全施設導入による 2-MIB 濃度の低減効果は 夏季の成層期間中を中心に発現しているようである 3) 過去の流域調査 2) により 釜房ダム上流域 ( 水田 ) のカビ臭原因藻類若しくは2-MIBは 貯水池に流下する過程で段階的に希釈されることが確認されており 上流域からの直接供給が 貯水池で発生するカビ臭現象に関して影響を及ぼす可能性は低い 北川貯砂ダム 前川貯砂ダム : 散気式曝気施設 : 深層曝気施設 図 -1 釜房ダム貯水池形状及び水質保全施設位置等 以上に示した通り 釜房ダムにおけるカビ臭現象は 長年に渡り多くの調査 検証がなされてきたが その発生源やメカニズムは未だに不明な点が多い この原因の一つとして 貯水池水塊およびダム上流域以外からの原因藻類若しくは2-MIBが供給されている可能性が考えられる 本研究では これらの知見を踏まえて ダム貯水池内に広く分布している浅場に存在する底泥からの原因藻類若しくは2-MIBの釜房ダム貯水池への供給過程を検証し 貯水池水塊中の2-MIB 濃度の挙動に与える影響について検証した

3 3. 調査 検討方法 分析に加えて藍藻類の同定を実施した (1) 貯水池浅場調査 1) 調査目的釜房ダム貯水池ダムサイトにおけるPhormidium 属とされてきた藻類種と2-MIB 濃度の時系列変動については 定期的な調査が実施されているが 両者には明瞭な関係が認められず ダム貯水池水塊中における Phormidium 属の増殖が2-MIB 濃度の変動に及ぼす影響を検証することができない この原因として 近年 従来の藍藻類の分類体系ではPhormidium 属の中にカビ臭産生能の異なる複数種が混在していることが報告されている そこで ダムサイト表層のカビ臭原因藻類と 2-MIB の動態を把握することを目的に ダムサイト表層から採取した試水中の藍藻類についてKomárekらの分類体系に従い詳細な分類調査を実施した 分析項目 T-2-MIB 植物フ ランクトン 表 -1 分析項目と分析方法 分析方法採水した試料は冷暗状態で分析室に搬入した 分析は試料 100mLにNaCl 10gを加え 30 分間静置した後 PT-GC-MS で分析した ( 河川水質試験方法 ( 案 ) 植物フ ランクトンに含まれる 2-MIB 測定に関する前処理方法検討 を参考とした ) 採水した試料は冷暗状態で分析室に搬入した 分析は試料 100mLについて河川水質試験方法カビ臭物質標準法に従いパージアンドトラップ -ガスクロマトグラフィ質量分析計 ( 以下 PT-GC-MS) により定量した 採水した試料はグルタルアルデヒドで固定し ( 最終濃度 2%) 冷暗条件で分析室に搬入した 植物プランクトンの分類と計数は カビ臭原因藻類を含む藍藻類についてのみ実施し 種の同定は Komárek and Anagnostidis が提唱する分類体系に従った 2) 調査時期および調査方法ダムサイトにおいて 平成 24 年 3 月 ~ 平成 25 年 3 月間に月 1 回の頻度で表層水を採取し 2-MIB 濃度 (T-2-MIB =T-2-MIB- ) の分析に加えて藍藻類の同定を実施した なお 各調査で採取したサンプル中の2-MIBおよび藍藻類は 表 -1の方法に従い定量分析を行った (2) 貯水池浅場調査 1) 調査目的釜房ダム浅場底泥上におけるカビ臭原因藻類の繁殖とそこからの2-MIBの供給の可能性が考えられる そこで 釜房ダム貯水池におけるカビ臭現象に及ぼす浅場域の影響を評価するため 貯水池全体の浅場域を網羅するように設置した調査地点において採水 採泥調査を行った 図 -2 調査地点一覧 2) 調査時期および調査方法平成 24 年 7 ~ 11 月に計 7 回 貯水池内で浅場が発達している4 ( 図 -2 参照 ) に対して表層水の採取を行うとともに 貯水池内の面積変化率 (m 2 /10cm) が高いEL141 ~ 143m 付近の5 地点の底泥を採取した 底泥はダイバーによる潜水作業により透明アクリルパイプを用いて柱状底泥試料 ( 図 -3 参照 ) を採取し その表層 1cmを分析試料とした 採取した表層水のサンプルについては 全時地点の採水サンプルの2MIB 濃度 (T-2-MIB ) の分析を行い 底泥のみ2-MIB 濃度 (T-2-MIB ) の 図 -3 浅場底泥のコア抜き状況

4 4. 調査結果 (1) 貯水池水塊調査 1) 調査結果過去の報告では 釜房ダムでは 2-MIB 濃度とその原因藻類とされるPhormidium 属の細胞密度の関係が一致しないことが多く その中には 2-MIBを産生するタイプとしないタイプが混在するものと考えられてきた しかし 必ずしも発臭するとされるタイプの細胞密度と2-MIB 濃度に明確な関係は認められていない そのため 本調査では新しい藍藻類の分類体系 (Komárek and Anagnostidis) に基づき 発臭タイプ ( 赤色 ) と非発臭タイプ ( 橙黄色 ) に含まれる藻類の同定を行った その結果 発臭タイプはPseudanabaena catenataと Pseudanabaena limnetica 非発臭タイプはGeitlerinema nematodesとleptolyngbya 属に該当した 2) 水塊中におけるカビ臭原因藻類の増殖の検証ダムサイト表層の2-MIBおよびカビ臭原因藻類の時系列変化 ( 図 -4 参照 ) から以下の特徴が示された 貯水池水塊調査におけるダムサイト表層の T-2-MIB 濃度と 濃度は 4~6 月にかけて増加傾向を示した後 6~7 月下旬にかけて次第に減少した また 9 月上旬をピークとしてが7 月下旬 ~11 月まで微量ながらも継続して検出された しかし この間のカビ臭原因藻類の消長をみると 2-MIBの原因生物と考えられるPseudanabaena catenataとpseudanabaena limneticaは3~7 月下旬の間でのみ観察され のみが検出された7 月下旬以降には観察されていない これらについて 4 ~ 7 月下旬までの2-MIB 濃度の時系列変動は 貯水池水塊中におけるカビ臭原因藻類 (Pseudanabaena catenata と Pseudanabaena limnetica) の増殖によって説明できるが 7 月下旬から9 月上旬にかけてのの上昇は 水塊中にが存在していないことから カビ臭原因藻類の増殖ではなく 貯水池水塊以外からの供給が示唆される ただし 既往報告のとおり 貯水池上流域からのカビ臭原因藻類及び2-MIBの流入が貯水池水塊中の2-MIB 濃度に影響を及ぼす可能性は低い したがって 7 月下旬から9 月上旬にかけてのD-2- MIBの上昇は 残された発生源である浅場底泥からの の供給に起因する可能性が高い そこで 次節で浅場底泥からの2-MIBの供給の可能性について 貯水池浅場発生源調査において検証を行った 流量 (m 3 /s) 2-MIB 濃度 (ng/l) 流入量 放流量 貯水位 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月 15 ダムサイト ( 表 ) T-2-MIB 10 取水塔付近 ( 表 ) T-2-MIB 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月 標高 (EL.m) フォルミディウム ( 糸状体 100μm/mL) 細胞密度 (cells/ml) 1.E+01 1.E+00 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月 1.E+01 フォルミ総数 ( 表層 ) Pseudanabaena catenata Pseudanabaena limnetica Geitlerinema nematodes Leptolyngbya (sub. Leptolyngbya) 1.E+00 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月図 -4 貯水池水塊調査結果

5 (2) 貯水池浅場調査 1) 底泥中 2-MIB 濃度の経時変化貯水位が安定していた7 月上旬 ~ 中旬に実施した浅場調査では底泥中の 濃度の増加傾向が確認された一方で 貯水位が大きく低下した8 月下旬にはその濃度は大きく低下していた この結果は 7 月上旬 ~ 中旬に蓄積された底泥中 2-MIBは貯水位の低下に伴い水中へと供給され ダムサイトにおける 濃度の増加の一因となっていた可能性が考えられる 一方 貯水位が再び安定した10 月中旬以降に実施した浅場調査では 採泥標高 EL.143m 以浅に位置する底泥から高い 濃度が度々検出されたが 水塊中の2-MIB 濃度は減少傾向を示した なお 測線直上水及び湖水の2-MIB 濃度が上昇傾向を示していないことから 10 月中旬以降に蓄積された底泥中の 2-MIBは現状ではまだ水中へと供給されていないものと想定され その大部分は未だに底泥上に保持されている可能性がある 2012 年 7 月 4-5 日 (El m) 2012 年 9 月 6-7 日 (El m) 年 7 月 日 (El m) 年 10 月 9-10 日 (El m) 年 8 月 24 日 (El m) 年 10 月 日 (El m) 枠内の地点は大気中に露出していた調査地点を示す 年 11 月 日 (El m) 図 -5 貯水池浅場発生源詳細調査結果

6 2) 底泥中のカビ臭原因藻類の生育状況本調査で採取したサンプルから75 検体を抽出し 浅場底泥中のカビ臭原因藻類の検鏡 計数を行った サンプル抽出にあたっては 7 月 ~ 11 月の調査結果で浅場底泥中 2-MIB 濃度のピーク値及び変動の大きかった測線 1 及び測線 2を中心に選定した 以下 その結果を測線毎に纏めた結果を示す [ 測線 1] 測線 1から採取した浅場底泥試料中からカビ臭原因藻類として 2-MIBの産生能が報告されている Pseudanabaena catenataとphormidium tergestinumの2 種が観察された Pseudanabaena catenataは7 月から10 月までの調査で確認され 7 月 17 ~ 18 日の調査では~5 El.143.5mから135.0mまでの全ての浅場底泥から確認された Phormidium tergestinumは10 月 29 ~ 30 日と11 月 13 ~ 14 日の調査で確認され El.143.5mと143.0m でのみ観察され それ以深の浅場底泥からは観察することができなかった また Phormidium tergestinum が観察された浅場底泥には 陸化した際に生育した草本植物遺骸があった このことから Phormidium tergestinumは草本植物遺骸の根幹に絡まることで 波や風による撹乱を受ける浅瀬でも剥離 流出せず繁茂できた可能性がある [ 測線 2] 測線 2から採取した浅場底泥試料中からカビ臭原因藻類として 2-MIBの産生能が報告されている Pseudanabaena catenataとphormidium tergestinumの2 種が観察された Pseudanabaena catenataは7 月 17 ~ 18 日と10 月 29 ~ 30 日の2 回の調査で確認され 7 月 17 ~ 18 日の調査ではEl.143.5mから142.0mまでの底泥から確認され それ以深のEl.139.0mに位置すると5からは観察されなかった Phormidium tergestinumは9 月 6 ~ 7 日から11 月 13 ~ 14 日までの調査で確認され El.143.5mと142.5m でのみ観察され それ以深の浅場底泥からは観察することができなかった また Phormidium tergestinum が観察された浅場底泥には 陸化した際に生育した草本植物遺骸があった このことから Phormidium tergestinumは草本植物遺骸の根幹に絡まることで 波や風による撹乱を受ける浅瀬でも剥離 流出せず繁茂できた可能性がある P se u d a n a b a e n a c a t e n a t a 細胞密度 ( c e lls / c m 2 ) P h o r m i d iu m t e r g e s t in u m 細胞密度 ( c e lls / c m 2 ) P seu da n a b a en a ca ten a ta 細胞密度 ( c e lls/ c m 2 ) P h o rm id iu m terg estin u m 細胞密度 ( c e lls/ c m 2 ) 1 地点採泥標高 (El. m) この期間に Phormidium tergestinum は観察されず 図 -6 貯水池浅場発生源詳細調査におけるカビ臭原因藻類の時系列変化 ( 測線 1) この期間に Phormidium tergestinum は観察されず 2 地点採泥標高 (El. m) 図 -7 貯水池浅場発生源詳細調査におけるカビ臭原因藻類の時系列変化 ( 測線 2)

7 5. 考察今回の報告では ダム貯水池水塊におけるカビ臭原因藻類の増殖 及び浅場からのカビ臭原因藻類の供給 若しくは2-MIBの溶出の可能性について評価した カビ臭物質および原因藻類の流入がダム貯水池のカビ臭現象に及ぼす影響, ダム工学,Vol.23 No.1,39-49,2013 3) 木村文宣, 田中靖, 本間隆満, 松川正彦, 前田充典 : 曝気循環施設によるダム貯水池カビ臭対策の効果評価, 第 39 回土木学会関東支部技術研究発表会,Ⅶ-46,2012 [ 貯水池水塊調査 ] 貯水池水塊調査では 貯水池水塊中にカビ臭原因藍藻類であるPseudanabaena limnetica 及びPseudanabaena catenataの存在が確認された したがって 釜房ダムにおけるカビ臭現象は これらのカビ臭原因藻類の水中での増殖に伴う 2-MIB 濃度の上昇 ( 水中生産型 ) が寄与しているものと推察される しかし 水中にカビ臭原因藻類が観察されない期間であってもが増加しており 水中生産型以外の2-MIBの供給源の存在が示唆された また 湖水中のカビ臭原因藻類の細胞密度は低く維持されていたことから 現在の水質保全施設の運用によって水中でのカビ臭原因藻類の増殖は十分に抑制されているものと考えられた [ 貯水池浅場調査 ] 貯水池浅場では底泥上からカビ臭原因藻類である Pseudanabaena catenataとphormidium tergestinumが確認された Pseudanabaena catenataは比較的広い標高範囲から確認されたのに対して Phormidium tergestinum は沿岸付近の浅瀬からのみ観察された これらの浅瀬に繁茂したカビ臭原因藻類の細胞密度の変動は貯水位と密接な関係が認められたことから 貯水位の変化が浅場におけるカビ臭原因藻類の増殖と剥離 流出状況に影響を及ぼしている可能性が考えられる 6. まとめ 以上の研究成果より 釜房ダムにおけるカビ臭現象には 貯水池浅場からのカビ臭原因藻類もしくは 2-MIBの直接供給が影響している可能性があることが示された しかしながら これらは限られた調査結果より得られた可能性の一つであり 今後とも継続して調査を実施し 実証を得る必要がある 参考文献 1) 国土交通省東北地方整備局 : 平成 20 年度ダム等管理フォローアップ委員会釜房ダム定期報告書,2008 2) 木村文宣, 本間隆満, 前田充典, 松川正彦 : 上流域からの

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<4D F736F F D C482CC31816A E63289F18C9F93A289EF5F8B638E96985E81698A6D92E894C5816A2E646F63> 平成 25 年度第 2 回化学物質に関する調査検討会会議録 1 ダイオキシン類環境調査について資料 1 平成 25 年度ダイオキシン類環境調査結果 ( 速報 ) について 及び資料 2 平成 26 年度ダイオキシン類環境調査計画 ( 案 ) について に基づき 事務局から説明 主な質疑 委員 油ヶ淵でダイオキシン類が高くなっていることについて PCP( ペンタクロロフェノール ) などの農薬に由来するとのことだが

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