諏訪湖の水質浄化 環境再生の経験と課題 沖野外輝夫 ( 信州大学 名誉教授 )

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1 諏訪湖の水質浄化 環境再生の経験と課題 沖野外輝夫 ( 信州大学 名誉教授 )

2 諏訪湖の概要 1. 諏訪湖の成因断層湖 : ( 約 30 万年前誕生 ) 湖底堆積物 :200m 以上 2. 湖沼タイプ : 調和型湖沼 富栄養湖 3. 諏訪湖の諸元 : 湖面積 :13.3 km 2 湖岸線延長距離 :16 km水深 : 最大水深 6.5m 平均水深 4m 集水域面積 : 532 km 2 ( 湖面積の約 40 倍 ) 湖水滞留日数 : 平均約 40 日底質 : 珪藻骸泥 湖底堆積物 200m : 以上

3 諏訪湖の今昔 ~ かつての風景 ~ 諏訪湖で水泳 ( 昭和 16 年 ) 諏訪湖の湖畔 ( 昭和初期 ) 2

4 諏訪湖の今昔 ~ 昭和 40 年代 ~ 昭和 45 年 9 月 昭和 47 年 7 月 昭和 48 年 8 月 昭和 48 年 9 月 3

5 アオコの発生状況 昭和 46 年 8 月 平成 11 年 8 月 5

6 諏訪湖の今昔 ~ 現在 ~ なぎさ整備 なぎさ整備 平成 12 年 7 月 平成 12 年 8 月 4

7 近年の諏訪湖変遷の経過 (1) 第一期 :1900 年前後の蚕糸産業発展期 産業排水と生活排水の流入 山地荒廃 ( 山林の乱伐 ) による土砂流入 外見的には湖の変化は目立たなかった第二期 :1960 年からの高度経済成長期 産業系 生活系からの複合的水質汚染 富栄養化現象によるアオコの大量発生 水質の急激な変質とアオコの発生

8 近年の諏訪湖変遷の経過 (2) 第三期 :1970 年代初頭からの浄化対策事業諏訪湖浄化対策に着手 1) 環境基準の設定 ( 法的整備 ) 産業排水による重金属 有機物汚染は軽減 2) 流域下水道の建設生活排水 産業排水は減少 アオコは発生 3) しゅんせつ事業 ( 湖内腐泥除去 ) 第四期 :1990 年からの浄化への新たな試みミチゲーション事業への取り組み住民参加によるソフト事業の展開

9 諏訪湖浄化への行政の取り組み (1) 1965 年諏訪湖浄化対策委員会発足 諏訪湖水質汚濁基礎調査開始 1969 年長野県諏訪湖公害防止協議会発足 環境基準設定調査実施 流域下水道基本計画策定調査実施 1971 年水質汚濁に係わる環境基準設定 1972 年諏訪湖流域下水道着工 排水基準全面的に適用 上乗せ基準を定めた長野県条例施行

10 諏訪湖浄化への行政の取り組み (2) 1969 年沿岸帯しゅんせつ開始 ( 水深 2.5m 以浅 ) 湖岸堤防護岸工事着手 1978 年三次処理調査委員会発足 (~1982 年 ) 1979 年流域下水道一部供用開始 1981 年諏訪中央衛生センター排水を全量下水道に収容 1987 年湖沼法適用指定 第一期水質保全計画策定 2002 年湖沼法第四期計画策定 (COD:4.7ppm, TP:0.05mg/l, TN:0.75mg/l) 2007 年湖沼法第五期計画策定 (COD 4.7ppm;TP 0.05mg/l;TN 0.65mg/l) 水域生物と共存する諏訪湖

11 諏訪湖浄化への行政と住民の取り組み 1973 年諏訪市立上諏訪中学校による湖畔清掃 1975 年諏訪圏域公民館活動 ( 学習統一テーマ : 環境問題 ) 1977 年下諏訪青年会議所トンボ作戦下諏訪町諏訪湖浄化推進連絡協議会に発展 (1980~) 1985 年諏訪湖一斉清掃 (2 市 1 町合同 ) 1989 年第一回日独環境まちづくりセミナー開催 1990 年横河川流入南側湖岸の再自然化試行 ( 白鳥飛来 ) 1991 年第二回日独環境まちづくりセミナー開催 1993 年第三回日独環境まちづくり現地セミナー開催高木 渋崎など 6 箇所で自然修復試行 1994 年諏訪湖水辺整備検討委員会設置 1995 年水辺整備マスタープラン策定 着工 1997 年終末処理場に高度処理方式を導入 2002 年諏訪湖アダプトプログラム ( 湖畔清掃 ) 第四回日独環境まちづくりセミナー開催 ( 第二回のドイツ側講師を招いての現状報告会 )

12 諏訪湖浄化に関わる科学研究 諏訪湖汚染実態調査 研究 ( 長野県 信州大学 ) 国際生物学事業計画 ( 文部省 科研費 ) ユネスコ 人間と生物圏計画 ( 同上 ) 地域生態系研究手法の開発研究 ( 通産省 産業エコロジー研究会 信州大学 ) 富栄養化対策調査 ( 諏訪湖 )( 農水省 長野県 信州大学 ) 環境科学特別研究 ( 文部省 科研費 ) 現在諏訪湖生態系モニタリング ( 信州大学 ) 1979 諏訪湖の有機汚濁予測と処理システムの評価研究 ( 野村総研 信州大学 )

13 諏訪湖浄化に関わる科学研究 閉鎖性水域環境容量研究 ( 沿岸域生態系研究 ( 文部省 科研費 ) 沿岸域物質循環研究 ( 水産生物再生産場の再生研究 )( 農水省 長野県 信州大学 ) 湖沼汚染底質浄化手法研究 ( 長野県 信州大学 底質浄化協会 ) 現在自然環境長期モニタリング調査研究 ( 環境省 信州大学 ) 天龍川プロジェクト ( 信州大学学部横断自主プロジェクト )( 信州大学学長裁量経費 文科省科研費 )

14 第四期浄化への新たな展開 よみがえれ諏訪湖 泳げる諏訪湖 へ 水質浄化 から 生態系回復 への目標転換 * 沿岸域の修復が諏訪湖水質改善のカギ ミチゲーション事業の展開 * 住民主導による 日独環境まちづくりセミナー の開催 (1989) がきっかけとなる 以後 2002 年の第 4 回セミナーまで継続 * 住民 行政 専門家の連携と 適切な役割分担が必要

15 T-N ( 全窒素, kg/ 日 ) **5 月 ~10 月 150 日間のみ耕地森林降雨養魚 T-N: 930 T-N: 328 T-N: 602 T-P ( 全リン, kg/ 日 ) T-N: 550 T-P: 11.4T-P: 11.8T-P: 24.4 T-P: 180 T-Nc ( 全窒素濃度, mg/l) 家畜 T-Pc ( 全リン濃度, mg/l) T-N: 46 T-P: 11.4 諏訪湖発生負荷量流入負荷量 ( 平均水質 ) mg/l **5 月 ~10 月流入河川温泉 T-N: 4,266 T-N: 3,226 T-N: 45 T-Nc: 2.08 T-Nc: 2.43 T-P: 5.7 T-P: T-P: T-Pc: 0.15 T-Pc: 0.26 ガス井戸 T-N: 465 T-P: 7.5 下水処理場 T-N: 559 T-N: 194 T-N: 286 T-N: % T-P: 117 T-P: 17.4T-P: 43.2 T-P: % 22.6% 安住者 観光客 工場 し尿処理場 49.9% T-N T-P 35.1% 52.7% 諏訪湖集水域での窒素 リンの発生負荷量と流入負荷量

16 諏訪湖における負荷変動量による植物プランクトン発生量の変化予測 ( 沖野. 平塚. 田中. 1981) 諏訪湖での栄養塩 -プランクトン モデルを用いて 負荷量変動( 窒素 リンについて ) による湖内での植物プランクトンの発生量の変化を予測した例である 最上段のN=100 P=100は1977 年における負荷量に相当するものとし 順次 N,Pを削減し その影響をシュミレートしたものである

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19 第 1 回日独環境まちづくりセミナー開催 (1989 年 5 月 ) ドイツ連邦政府外交官クラウス ハルツォークご夫妻のご協力により進展東京ドイツ文化センター 所長リヒアルト シュナイダー博士 ( 神学 哲学 ) 来日講師 : ダルムシュタット工科大学トーマス ジーベルツ教授 ( 都市計画 都市景観 ) アーヘン工科大学水質工学研究所 所長クラウス ペピングハウス教授 ( 水質管理 衛生工学 )

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22 第 2 回日独環境まちづくりセミナー開催 (1991 年秋 ) 1989 年 10 月 : 諏訪環境まちづくり懇談会発足 1990 年 6 月 : ドイツの実情視察 ( ルール バイエルン地方 ) 飯田実 塩原俊 沖野外輝夫 渡辺義人 ( 信州大学 ) 5 月 : チャリティー ウオーク開催 JALT( と共催 ) 1991 年 : 第 2 回日独環境まちづくりセミナー開催 講師 : バイエルン州水利管理局水質保護部部長 クラウス ブックシュテーク氏 ガルミッシュ バルテンキルヘン郡郡長代理 グイドー カンプ氏

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26 日独セミナー記念植樹 ( 菩提樹 : ) 於諏訪文化センター

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28 第 3 回日独環境まちづくりセミナー (1993 年 6 月現地セミナー ) 1992 年 : 飯田実教授 ( ドイツへ短期留学 : ゲーテ インスティチュウート ) 1993 年 : 第 3 回現地セミナー ( バイエルン州都市と湖沼 ) 参加メンバー : 総計 38 名 ( 市民 28 大学 3 行政 4 報道 3) 期間 : 約 1 週間訪問先 : ガルミッシュ バルテンキルヘン ミュンヘン ネルトリンゲン ムルナウ湿原 シュタルンベルク湖 テーゲルン湖 ほか * 訪問先では市長が率先して案内役を引き受けてくれました

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32 第 3 回日独環境まちづくりセミナー (1993 年 6 月 : シュタルンベルク湖 )

33 水生植物が水質浄化に果たす 役割の科学的検証 1. 諏訪湖畔 ヨシ原実験圃場での観測結果 2. 湖沼生態系モデルによる 沈水植物の 役割検証 ( シミュレーション スタディー )

34 沿岸域の生態系構成 沿岸流入 漁獲 沖帯流入 植食 N,P 藻類 ( アオコ等 ) デトリタス溶存有機物魚類 魚類 付着摂取 動物プランクトン 植食 付着動物 ベントス 抽水植物 成長 ( 栄養摂取 ) 羽化等 流出 沈降 N,P 溶出 沈水植物 成長 ( 栄養摂取 ) 堆積 脱窒 底質 湖沼の自然浄化機能の概念 ( 沖野 1988)

35 ( 豊田 ) 水生植物による浄化実験場 ( 沖野 1994) S=1:1,000 取水 ポンプ 導水池 緩衝池 諏訪湖 浄化池 見学台 沈殿池 導水池 ヨシ ヤナギ 武井田川 ドレーン排水 コウホネ ショウブ等 鴨池川 取水ポンプ 緩衝池 浄化池 沈殿池 遊水池 排水

36 ヨシ原実験圃場での水質項目ごとの浄化率 (%) ( 沖野他 1985) 水質項目 SS T- COD 植物生育期間 s- COD T-N DIN NH 4 - N NO 3 - N DTP PO 4 - P 植物非生育期間 全期間 (3 月 -12 月 ) 月から12 月まで 10 日間隔で採水 水路幅 2.5m 水路延長約 1,500m ヨシ植栽間隔 30cm の流入 流出総量 ( 濃度 x 水量 ) で比較 ヨシの生育期間は 4 月から8 月の5ヶ月

37 ( 森 1997) ツバメ 湖より飛来 マダラヤンマユスリカ類マイコアカネヨシゴイガガガンボ オオヨシキリ ハエトビケラユスリカ カエル ゲンゴロウマイコアカネトビケラ幼虫 クモ類マルハチノミヨコバエ イトトンボアメンボ マダラヤンマ ミズムシガムシオタマジャクシ イトトンボ ユスリカ幼虫 イトミミズ類

38 沖帯 沿岸帯 湖面 流出 10.3 負荷流入 負荷流入負荷流入負荷流入負荷流入負荷流入 リン酸態リン 444 kg 2.1 無機化 リン酸態リン 29 kg 無機化 湖底 流出 3.4 流出 流出 22.4 溶存有機態リン 835 kg 動物プランクトン 125 kg 漁獲 排糞 死亡 無機化 12.0 呼吸 25.0 摂食 16.0 呼吸 解離 摂食 分解 6.5 分泌 魚類 174 kg 排糞 死亡 8.9 摂食 2.0 デトリタス 865 kg 浮遊藻類 4447 kg 藍藻類 2635 kg 珪藻類 摂食 無機化 19.6 吸収 解離枯死 沈降 解離 摂食 kg ユスリカ 羽化 0.7 流出 23.1 沈降 流出 71.9 交換 漁獲 0.10 呼吸 0.06 溶出 溶存有機態リン溶存有機態窒素 60 kg 60 kg 分泌 0.01 排糞 死亡 分泌 1.88 動物プランクトン 9 kg 分泌 摂食 呼吸 1.92 付着微小動物 0.2 kg 排糞 死亡 2.19 付着摂食 剥離 0.01 呼吸 0.84 魚類 14 kg エビモ葉体 5 kg 群落面積 200 ha 葉体総面積 分解 摂食 2.50 排糞 死亡 解離 4.08 摂食 摂食 ha デトリタス 58 kg 浮遊藻類 308 kg 藍藻類 182 kg 珪藻類 解離 吸収 付着 付着藻類 5 kg 剥離 2. 枯死 126 kg 吸収 1.16 枯死 0. 吸収 0.02 枯死 分解 摂食 0.18 解離 沈降 摂食沈降 解離 0.90 ユスリカ 羽化 DIN へ 溶存無機態リン沈殿有機物マクロベントス分解摂食 kg DIP へ 排糞 死亡 11.4 呼吸 11.2 溶存無機態リン 分解 呼吸 4.39 沈殿有機物 摂食 排糞 死亡 4.35 マクロベントス 106 kg 容積 m 3 面積 m 2 堆積 循環量 : kg/day 循環量 : kg/day 堆積 容積 m 3 面積 m 2 浄化機能評価モデルによる諏訪湖のリン動態解析結果 現存量の単位は kgp 循環経路は 1 日あたりの窒素フラックスで 単位は kgp/day. また 沖帯からの流出分は天竜川への流出量 (kgp/day) を表す 1996 年 4 月 -97 年 3 月の平均

39 沿岸帯と沖帯の浄化力の比較 ) (mgc/m 炭素 (mgn/m 2 ) 70 窒素 リン (mgp/m 2 ) 8 エビモの栄養吸収固定 エビモへの生物付着 付着微小動物の摂餌付着藻類の光合成漁獲 ユスリカの羽化魚介類の摂餌 マクロベントスの摂餌 0 沖帯 沿岸帯 0 沖帯 沿岸帯 0 沖帯 沿岸帯 湖泥中の脱窒 物質の除去 固定量からみた諏訪湖の浄化力単位面積当りの浄化量で沖帯と沿岸帯との比較. 動物プランクトンの摂餌は値が大きいため除外.

40 沿岸域の修復 水辺整備事業への取組 新たな諏訪湖の風景 自然そして文化を育む湖畔づくり

41 諏訪湖水辺整備事業 (1) マスタープラン < 水辺整備のテーマ> 新たな諏訪湖の風景 自然そして文化を育む湖畔づくり 昭和 30 年当時の諏訪湖を原風景とした湖畔環境の再生と創造 水上スポーツを楽しむ湖畔 G 湖面に浮かぶ自然と共生する湖畔 F E H 湖の風景を楽しむ湖畔 水辺の生物と人との交流をする湖畔 D 釜口水門 大噴水をシンボルとした憩いの湖畔 A 賑わいとふれあいの湖畔 C 広々とした湖の風景を満喫する湖畔 B 水辺の生物豊かな湖畔 水辺整備ゾーニング図 17

42 F ゾーン ~ 湖面に浮かぶ自然と共生する湖畔 ~

43 諏訪湖水辺整備事業 (2) 湖岸植生の回復状況 施行前 ( 平成 5 年 ) 施行後 ( 平成 7 年 ) 18

44 修復工事直後 修復 2 年後のマコモ群落内

45 湖岸の再生 ( ふれあいなぎさ ) 施工前 施工後

46 湖岸の再生 ( 高浜なぎさ ) 施工前 施工後

47 湖岸の再生 ( 渋崎なぎさ ) 施工前 施工後

48 自然に再生した浮葉植物帯 ( ヒシ群落 )

49 湖畔遊歩道の植栽と遊歩道専用の橋

50 A ゾーン ~ 賑わいとふれあいの湖畔 ~ 施工前 施工後

51 諏訪湖の水質と水生植物の現状

52 諏訪湖での水生植物の復活状況 分布面積クロモ現存量

53 諏訪湖全リン濃度の変遷 ( 長野県 2007) P mg/l 下水道一部供用開始 環境基準 :0.05mg/l 0 S

54 諏訪湖全窒素濃度の変遷 ( 長野県 2007) N mg/l 下水道一部供用開始 環境基準 :0.6mg/l 0 S

55 諏訪湖 COD の変遷 ( 長野県 2007) 10 COD mg/l 下水道一部供用開始 S 環境基準 :3 mg/l

56 諏訪湖の課題 1. 水質のさらなる改善 汚濁負荷発生源対策( 特に 非特定汚染源対策 ) 自然浄化力の回復( まずは 河川自浄力回復と土壌浄化力活用 ) 2. 沿岸域修復の推進 自然的景観の復元による親水性の創造と維持 湖内沿岸域の水生植物帯復元 3. 湖面利用の適正化 ( 地域住民と利用者の合意のもとで ) 産業的利用( 水産 観光など ) 個人的利用( 釣り ボート ヨット 水泳 散策など ) 沿岸陸側での利用にも注意( 視覚 聴覚など 五感での評価が必要 ) 4. 諏訪湖としての生態系維持 ( 他の生物との共存 ) 生物相の維持と回復( アサザ帯の拡大 コウホネの湖内への復帰 沈水植物帯の拡大 タナゴ シジミなど 水産資源の回復 ) 生物の移入に注意( 観賞 愛玩用動植物 資源生物など )

57 水域環境改善の課題 行政による情報公開 住 民 住民からの情報発信 自然の理解 専門家による情報公開と解説 行政 保護と保全 情報の公開と共有 人と生物の共存 水域の生物 専門家 知識と理解 新たな文化としての水文化の創出

58 諏訪湖が伝える教訓 1. 修復は次善の策 残されている所を壊さずに残すことがまずは大切 * 経費も少なくて済む * 時間も 労力も少なく 確実に目的を果たせる 2. 自然の中の 他の生物との共存 が大切 * 自然との共生 は間違い * 何から何まで人間の力で出来る は人間の驕り 3. 最適環境下で生きている生物はいない * 自然は人間のためばかりにあるのではない * 生き残るためには我慢と遠慮が必要

59 よみがえれ諏訪湖 春 秋 夏 冬 泳げる諏訪湖から飲める諏訪湖へ 諏訪湖を飲もう Fin 50