琵琶湖底泥溶出試験による栄養塩および重金属の溶出フラックス評価
琵琶湖では年に一度の全層循環が生じにくくなっており，底層の貧酸素状態の定常化とそれに伴う栄養塩類や重金属類の溶出が懸念されている．本研究では，琵琶湖南湖から採取した不攪乱の底泥を用いて，底層溶存酸素濃度の減少により，底泥中から溶出する有機物や栄養塩類，重金属類の溶出フラックスにどのような違いが生じるかを，15日間の溶出試験から明らかにした．貧酸素条件下では溶存態リン，全鉄，マンガンの溶出フラックスはそれぞれ，3.05，21.3，10.5 ㎎/㎡/day であり，好気条件よりも大きいことが明らかとなった．一方，硫酸イオンは好気条件の方が貧酸素条件よりも溶出フラックスが大きく，溶存態窒素やシリカは...
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| Published in | 環境技術 Vol. 53; no. 6; pp. 295 - 305 |
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| Main Authors | , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
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環境技術学会
20.12.2024
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 0388-9459 1882-8590 |
| DOI | 10.5956/jriet.53.6_295 |
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| Abstract | 琵琶湖では年に一度の全層循環が生じにくくなっており，底層の貧酸素状態の定常化とそれに伴う栄養塩類や重金属類の溶出が懸念されている．本研究では，琵琶湖南湖から採取した不攪乱の底泥を用いて，底層溶存酸素濃度の減少により，底泥中から溶出する有機物や栄養塩類，重金属類の溶出フラックスにどのような違いが生じるかを，15日間の溶出試験から明らかにした．貧酸素条件下では溶存態リン，全鉄，マンガンの溶出フラックスはそれぞれ，3.05，21.3，10.5 ㎎/㎡/day であり，好気条件よりも大きいことが明らかとなった．一方，硫酸イオンは好気条件の方が貧酸素条件よりも溶出フラックスが大きく，溶存態窒素やシリカは溶存酸素濃度によって違いがないことが明らかとなった．本研究で得られたデータは，今後常態化しうる琵琶湖底層の貧酸素化によって，有機物や栄養塩類，重金属類が底泥から溶出する状況を量的に把握する上で重要な知見となる． |
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| AbstractList | 琵琶湖では年に一度の全層循環が生じにくくなっており，底層の貧酸素状態の定常化とそれに伴う栄養塩類や重金属類の溶出が懸念されている．本研究では，琵琶湖南湖から採取した不攪乱の底泥を用いて，底層溶存酸素濃度の減少により，底泥中から溶出する有機物や栄養塩類，重金属類の溶出フラックスにどのような違いが生じるかを，15日間の溶出試験から明らかにした．貧酸素条件下では溶存態リン，全鉄，マンガンの溶出フラックスはそれぞれ，3.05，21.3，10.5 ㎎/㎡/day であり，好気条件よりも大きいことが明らかとなった．一方，硫酸イオンは好気条件の方が貧酸素条件よりも溶出フラックスが大きく，溶存態窒素やシリカは溶存酸素濃度によって違いがないことが明らかとなった．本研究で得られたデータは，今後常態化しうる琵琶湖底層の貧酸素化によって，有機物や栄養塩類，重金属類が底泥から溶出する状況を量的に把握する上で重要な知見となる． |
| Author | 佐藤, 寿彦 和田, 桂子 沈, 尚 |
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| References | 14) 細井和夫；琵琶湖水質保全対策行動計画の考え方，農業土木学会誌，66，（12），p.1249-1253，1998． 10.11408/jjsidre1965.66.12_1249 25) 新矢将尚，西尾孝之；都市感潮河川における亜鉛の分布と挙動，水環境学会誌，39，（3），p.71-78，2016． 10.2965/jswe.39.71 6) Hirata, S. H., Hayase, D., Eguchi, A., Itai, T., Nomiyama, K., Isobe, T., Agusa, T., Ishikawa, T., Kumagai, M., Tanabe, S.; Arsenic and Mn levels in Isaza （Gymnogobius isaza ）during the mass mortality event in Lake Biwa, Japan, Environmental Pollution, 159,（10），p.2789-2796, 2011. 27) 永礼英明，藤井滋穂，宗宮功；琵琶湖における窒素の水中内存在量と循環過程，水環境学会誌，26，（10），p.663-669，2003． 10.2965/jswe.26.663 2) 中田聡史；深水湖において気候変動がもたらす全層循環への影響，地球環境，25，（1・2），p.3-14，2020 12) 細見正明，須藤隆一，古米弘明；湖沼底泥からのリン溶出モデルに関する研究，衛生工学研究論文集，23， p.15-29，1987． 10.11532/proes1983.23.15 4) Yoshimizu, C., Yoshiyama, K., Tayasu, I., Koitabashi, T., Nagata, T.; Vulnerability of a large monomictic lake （Lake Biwa） to warm winter event. Limnology, 11, （3）, p.233-239, 2010. 24) 磯崎雄一，中島典之，古米弘明；下水処理工程水及び放流先河川水における亜鉛・銅・ニッケルの形態分析，環境科学会誌，19，（5），p.445-452，2006． 10.11353/sesj1988.19.445 28) 日下部武敏，秋田泰典，大谷壮介，岡本高弘，早川和秀，清水芳久；琵琶湖北湖表層における天然有機物（NOM）の分解特性，環境システム計測制御学会誌，17，（2・3），p.102-111，2012 13) 細川恭史，三好英一，堀江毅；栄養塩溶出速度の温度・DO 依存性について，港湾技研資料，（405），p.3-39，1981 9) Wada, K., Kishimoto, N., Somiya, I., Sato, T., Ueno, K.; Impact of Submerged Macrophytes on Behavior of Organic Carbon and Nutrients: An Experimental Study, Journal of Water and Environment Technology, 19,（1）, p.35-47, 2021. 11) 湖沼技術研究会底質ワーキング；底質に係わる技術資料，p.141，2009 26) 三田村緒佐武，内田伸世，中島拓男，赤塚徹志，後藤直成；琵琶湖北湖堆積物における硫黄酸化細菌と硫黄化合物濃度の分布，滋賀大学環境総合研究センター研究年報，12，（1）p.29-36，2015 30) 青山勲；水圏環境中における鉄・マンガンの挙動，土壌の物理性，（67），p.11-18，1993． 10.34467/jssoilphysics.67.0_11 5) Itai, T. , Hayase, D. , Hyobu, Y. , Hirata, S. H. , Kumagai, M., Tanabe, S.; Hypoxia-Induced Exposure of Isaza Fish to Manganese and Arsenic at the Bottom of Lake Biwa, Japan: Experimental and Geochemical Verification. Environmental Science & Technology, 46,（11）, p.5789-5797, 2012 21) （財）琵琶湖・淀川水質保全機構；琵琶湖における底質改善の取り組み（琵琶湖底質改善対策基本計画概要書），87p.，1997 29) 井上徹教，中村由行，清家泰，鮎川和泰，管原庄吾；底層酸素供給に対する堆積物からのリン溶出の応答，港湾空港技術研究所資料，No.1237，p.1-24，2011 19) 滋賀県琵琶湖環境研究センター；琵琶湖底質調査報告書（平成23～平成25年度），44p.，2015 16) JIS K 0102: 2008，工場排水試験方法 17) 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター；“環境調査情報データベース”，https://www.lberi.jp/information_database，（参照 2024-06-12） 22) 岩佐義朗；湖沼工学，山海堂，504p.，1990 8) Wada, K., Haruki, F., Ishita, K., Okada, Y.; Elution Behavior of Nutrient Salts from Sediment and its Impact on Water Bodies. Environmental Engineering Research, 15, （1）, p.41-48, 2010. 20) 滋賀県立衛生環境センター；琵琶湖底質調査報告書（平成11～13年度），35p.，2002 15) 琵琶湖水質保全対策行動計画推進協議会；琵琶湖水質保全対策行動計画，1997年 7) Wada, K.; The future of water quality monitoring for Lake Biwa, Water 21, p.21-22, 2013. 18) 滋賀県立衛生環境センター；琵琶湖底質調査報告書（昭和61年度～63年度），203p.，1990 10) 沈尚，日下部武敏，橋本宗樹，清水芳久；琵琶湖北湖の底質から溶出する有機物量の推定およびその特性解析，環境システム計測制御学会誌，23，（2・3），p.164-171，2018 23) 細見正明，須藤隆一；湖沼底泥からのリン溶出に関する研究，水質汚濁研究，2，（3），p.157-162，1979． 10.2965/jswe1978.2.157 1) Yamada, K., Yamamoto, H., Hichiri, S., Okamoto, T.,Hayakawa, K.; First observation of incomplete vertical circulation in Lake Biwa, Limnology, 22,（2）, p.179-185, 2021 31) 焦春萌，桐山徳也，田中稔，岡本高弘，七里将一，青木眞一，石川可奈子，井上栄壮，永田貴丸，西野麻知子；北湖深水層と湖底環境の把握，滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書，（10），p.105-135，2015 3) North, R. P., North, R. L., Livingstone, D. M., Köster, O., Kipfer, R.; Long-term changes in hypoxia and soluble reactive phosphorus in the hypolimnion of a large temperate lake: Consequences of a climate regime shift, Global Change Biology, 20, （3）, p.811-823, 2014. |
| References_xml | – reference: 19) 滋賀県琵琶湖環境研究センター；琵琶湖底質調査報告書（平成23～平成25年度），44p.，2015． – reference: 3) North, R. P., North, R. L., Livingstone, D. M., Köster, O., Kipfer, R.; Long-term changes in hypoxia and soluble reactive phosphorus in the hypolimnion of a large temperate lake: Consequences of a climate regime shift, Global Change Biology, 20, （3）, p.811-823, 2014. – reference: 12) 細見正明，須藤隆一，古米弘明；湖沼底泥からのリン溶出モデルに関する研究，衛生工学研究論文集，23， p.15-29，1987． 10.11532/proes1983.23.15 – reference: 2) 中田聡史；深水湖において気候変動がもたらす全層循環への影響，地球環境，25，（1・2），p.3-14，2020． – reference: 10) 沈尚，日下部武敏，橋本宗樹，清水芳久；琵琶湖北湖の底質から溶出する有機物量の推定およびその特性解析，環境システム計測制御学会誌，23，（2・3），p.164-171，2018． – reference: 24) 磯崎雄一，中島典之，古米弘明；下水処理工程水及び放流先河川水における亜鉛・銅・ニッケルの形態分析，環境科学会誌，19，（5），p.445-452，2006． 10.11353/sesj1988.19.445 – reference: 26) 三田村緒佐武，内田伸世，中島拓男，赤塚徹志，後藤直成；琵琶湖北湖堆積物における硫黄酸化細菌と硫黄化合物濃度の分布，滋賀大学環境総合研究センター研究年報，12，（1）p.29-36，2015． – reference: 14) 細井和夫；琵琶湖水質保全対策行動計画の考え方，農業土木学会誌，66，（12），p.1249-1253，1998． 10.11408/jjsidre1965.66.12_1249 – reference: 18) 滋賀県立衛生環境センター；琵琶湖底質調査報告書（昭和61年度～63年度），203p.，1990． – reference: 17) 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター；“環境調査情報データベース”，https://www.lberi.jp/information_database，（参照 2024-06-12）． – reference: 5) Itai, T. , Hayase, D. , Hyobu, Y. , Hirata, S. H. , Kumagai, M., Tanabe, S.; Hypoxia-Induced Exposure of Isaza Fish to Manganese and Arsenic at the Bottom of Lake Biwa, Japan: Experimental and Geochemical Verification. Environmental Science & Technology, 46,（11）, p.5789-5797, 2012． – reference: 23) 細見正明，須藤隆一；湖沼底泥からのリン溶出に関する研究，水質汚濁研究，2，（3），p.157-162，1979． 10.2965/jswe1978.2.157 – reference: 22) 岩佐義朗；湖沼工学，山海堂，504p.，1990． – reference: 31) 焦春萌，桐山徳也，田中稔，岡本高弘，七里将一，青木眞一，石川可奈子，井上栄壮，永田貴丸，西野麻知子；北湖深水層と湖底環境の把握，滋賀県琵琶湖環境科学研究センター研究報告書，（10），p.105-135，2015． – reference: 9) Wada, K., Kishimoto, N., Somiya, I., Sato, T., Ueno, K.; Impact of Submerged Macrophytes on Behavior of Organic Carbon and Nutrients: An Experimental Study, Journal of Water and Environment Technology, 19,（1）, p.35-47, 2021. – reference: 21) （財）琵琶湖・淀川水質保全機構；琵琶湖における底質改善の取り組み（琵琶湖底質改善対策基本計画概要書），87p.，1997． – reference: 7) Wada, K.; The future of water quality monitoring for Lake Biwa, Water 21, p.21-22, 2013. – reference: 11) 湖沼技術研究会底質ワーキング；底質に係わる技術資料，p.141，2009． – reference: 28) 日下部武敏，秋田泰典，大谷壮介，岡本高弘，早川和秀，清水芳久；琵琶湖北湖表層における天然有機物（NOM）の分解特性，環境システム計測制御学会誌，17，（2・3），p.102-111，2012 – reference: 1) Yamada, K., Yamamoto, H., Hichiri, S., Okamoto, T.,Hayakawa, K.; First observation of incomplete vertical circulation in Lake Biwa, Limnology, 22,（2）, p.179-185, 2021． – reference: 25) 新矢将尚，西尾孝之；都市感潮河川における亜鉛の分布と挙動，水環境学会誌，39，（3），p.71-78，2016． 10.2965/jswe.39.71 – reference: 20) 滋賀県立衛生環境センター；琵琶湖底質調査報告書（平成11～13年度），35p.，2002． – reference: 16) JIS K 0102: 2008，工場排水試験方法． – reference: 29) 井上徹教，中村由行，清家泰，鮎川和泰，管原庄吾；底層酸素供給に対する堆積物からのリン溶出の応答，港湾空港技術研究所資料，No.1237，p.1-24，2011． – reference: 4) Yoshimizu, C., Yoshiyama, K., Tayasu, I., Koitabashi, T., Nagata, T.; Vulnerability of a large monomictic lake （Lake Biwa） to warm winter event. Limnology, 11, （3）, p.233-239, 2010. – reference: 6) Hirata, S. H., Hayase, D., Eguchi, A., Itai, T., Nomiyama, K., Isobe, T., Agusa, T., Ishikawa, T., Kumagai, M., Tanabe, S.; Arsenic and Mn levels in Isaza （Gymnogobius isaza ）during the mass mortality event in Lake Biwa, Japan, Environmental Pollution, 159,（10），p.2789-2796, 2011. – reference: 30) 青山勲；水圏環境中における鉄・マンガンの挙動，土壌の物理性，（67），p.11-18，1993． 10.34467/jssoilphysics.67.0_11 – reference: 13) 細川恭史，三好英一，堀江毅；栄養塩溶出速度の温度・DO 依存性について，港湾技研資料，（405），p.3-39，1981． – reference: 8) Wada, K., Haruki, F., Ishita, K., Okada, Y.; Elution Behavior of Nutrient Salts from Sediment and its Impact on Water Bodies. Environmental Engineering Research, 15, （1）, p.41-48, 2010. – reference: 27) 永礼英明，藤井滋穂，宗宮功；琵琶湖における窒素の水中内存在量と循環過程，水環境学会誌，26，（10），p.663-669，2003． 10.2965/jswe.26.663 – reference: 15) 琵琶湖水質保全対策行動計画推進協議会；琵琶湖水質保全対策行動計画，1997年． |
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| SubjectTerms | リン 底泥 溶出フラックス 窒素 重金属 |
| Title | 琵琶湖底泥溶出試験による栄養塩および重金属の溶出フラックス評価 |
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