VIII 閉鎖性水域の底泥対策技術に関する研究
研究期間：平成14年度～17年度
プロジェクトリーダー：水循環研究グループ長 佐合純造
研究担当グループ：水循環研究グループ（河川生態、水質）、材料地盤研究グループ（リサイクル）
1. 研究の必要性
湖沼等の閉鎖性水域においては、富栄養化をはじめとした水環境の悪化が進行し、水利用や生態系への悪影響が生じている。このため、閉鎖性水域において、健全な水環境を確保するため、水・物質循環の解明とともに、特に底泥対策に関する技術開発が強く求められている。
2. 研究の範囲と達成目標
本重点プロジェクト研究では、湖沼等の閉鎖性水域における水環境のメカニズムの中で解明が遅れている「底泥物質が水質に与える影響」に焦点を当て、底泥における栄養塩類の堆積・溶出のメカニズムの解明と、これを踏まえた水環境改善のための底泥対策手法、流入河川からの堆積物抑制手法等の開発を行う。このため、以下の達成目標を設定した。
(1) 底泥からの栄養塩類溶出量の推定手法の開発
(2) 水環境を改善するための底泥安定化手法の開発
(3) 流入河川からのセディメント（堆積物）の抑制手法の開発
3. 個別課題の構成
本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
(1) 底泥－水間の物質移動に関する調査
(2) 湖底生態系に配慮した新しい底泥処理技術に関する基礎的研究
(3) 底泥中の有機性有害物質の実態および挙動に関する研究
(4) 流入河川からのセディメント（堆積物）の抑制手法の開発
4. 研究の成果
(1) 底泥からの栄養塩類溶出量の推定手法の開発
本達成目標は底泥が水質に与える影響評価手法を確立するため、底泥からの栄養塩類等の溶出に関する溶出機構の解明及び溶出量推定方法の提案を行うとともに、底泥からの溶出に関する測定技術の開発を行うものである。平成14年度はダム貯水池での底層環境改善実験及び現地採取底泥サンプルを用いた室内試験を行った．底層環境改善実験では酸素供給による栄養塩溶出抑制効果と深層水中における硝化脱窒の促進効果を確認した。また、現地湖沼の底泥サンプルを用いた室内溶出試験ではリン及び窒素の溶出には底泥表層部の寄与が大きいことを確認した。平成15年度は、底層環境改善実験においてはこれまでの実験結果を踏まえて、より効率的な改善方策を検討するとともに、室内実験では様々な溶出条件の設定を行い溶出機構の解明を行う予定である。
(2) 水環境を改善するための底泥安定化手法の開発
本達成目標は底泥中の有機性有害物質の実態把握と挙動解明及び湖底生態系に配慮した底泥処理技術に関する提案を行うものである．平成14年度は閉鎖性水域の底泥中の多環芳香族炭化水素類（PAHs）の存在実態を明らかにすることを目的として、文献調査及び現地予備調査を実施した。文献調査によるとPAHｓは水試料からの検出頻度は低い一方で底泥試料からの検出頻度が高いことが明らかとなった。また、PAHｓの中には閉鎖性水域の河川流入部近傍での局所的な高濃度域の存在が報告されている物質もあることから、水域内での分布状況の把握が必要であることが明らかとなった。また、比較的人為的な汚染が進んでいる閉鎖性水域の底泥の表層試料から16種のPAHｓの定量を行ったところ、既に報告されている範囲程度の汚染が確認された。平成15年度以降、複数の閉鎖性水域を対象として水域内での分布等、底泥のPAHｓ汚染の実態を把握するとともに、流域の土地利用形態と汚染実態との関係等の検討を行う予定である。なお、湖底生態系に配慮した底泥処理技術については平成15年度から開始予定である。
(3) 流入河川からのセディメント（堆積物）の抑制手法の開発
本達成目標は湖沼における面源負荷対策として湖内湖浄化法を提案する。湖内湖浄化法とは湖沼等に流入する河川の河口に仕切り堤などを用いて人工的に設置された小さな水域（湖内湖）を使用して汚濁削減を図る浄化手法をいう。平成14年度は霞ヶ浦川尻川の河口に設置されている湖内湖を調査対象として，川尻川から流入する負荷が、平水時・出水時にどの程度除去されるかについて調査を行った。その結果，年間の流入負荷に対し、CODと全リンで40％程度、全窒素については20％程度の除去がされることがわかった。ただし、全窒素については脱窒量を見込んでいないので、脱窒量を考慮するとさらに高い除去率が見込まれる。平成15年度は、湖内湖の浚渫方法を検討・実施し、浄化能の復元効果について検証する。
8.1 底泥－水間の物質移動に関する調査
研究予算：運営費交付金（治水勘定）
研究機関：平成13～平成17
担当チーム：水循環研究グループ（水質）
研究担当者：田中宏明、小森行也、佐々木稔
【要旨】
湖沼等の閉鎖性水域では、流域からの流入及び内部生産によって生じる汚濁物質は、水との界面付近の底泥に蓄積することが多く、また、底層環境の季節変化等によっては底泥から溶出することにより水質に悪影響を及ぼすことがある。このため、底泥と水が存在する環境下における汚濁物質の挙動を解明することは、健全な水環境の保全のためには重要な課題となっている。本調査は、富栄養化対策の観点から底泥－水間の栄養塩類の移動現象を解明することを目的としている。平成14年度は、富栄養化がみられる湖沼や貯水池における現地調査、底層環境改善実験及び採取した底泥サンプルを用いた室内試験を行った。その結果は以下に示す通りである。
1）水温やDO及びORPセンサ－等による連続測定をベースとした水柱と底泥表層のモニタリングシステムを試作し、湖内環境と底泥から汚濁物質が溶出する条件の観測を行った。
2）湖沼底泥を用いた室内溶出実験によって擬似浚渫泥厚と溶出量の関係について検討した結果、リン及び窒素の溶出には底泥の表層部の寄与が大きいことが判った。
3）貯水池で行った底層への酸素供給実験では、酸素供給による底泥からの栄養塩溶出抑制効果と深層水中における硝化・脱窒の促進効果を確認した。
キーワード：底泥、栄養塩、溶出、DO、ORP、モニタリング
研究予算：運営費交付金（治水勘定）
研究期間：平14～平17
担当チーム：材料地盤研究グループ（リサイクル）
研究担当者：鈴木 穣、南山瑞彦
【要旨】
近年、有機性有害物質による環境汚染が懸念されている。閉鎖性水域には、その流域内で発生・使用された有機性有害物質が河川等を経由して集まることが予想されるため、それらの物質による汚染が懸念されている。特に、多環芳香族炭化水素類（PAHｓ）による底泥の汚染が指摘されている。文献調査によると、PAHｓは水試料での検出頻度は低い一方で底泥試料からの検出頻度が高い。また、PAHｓの中には閉鎖性水域の河川流入部近傍での局所的な高濃度域の存在が報告されている物質もある。これらのことから、本研究は、閉鎖性水域内の底泥におけるPAHｓの分布状況の把握等、存在実態を明らかにすることを目的としている。14年度は、閉鎖性水域の底泥中のPAHｓの存在実態の把握のための調査に着手した。比較的人為的な汚染が進んでいる閉鎖性水域の底泥の表層試料中の16種のPAHｓの定量を行ったところ、既に報告されている閉鎖性水域の底泥の汚染の範囲内にあり、より汚染程度が低いと思われる水域と同程度であった。今後は、複数の閉鎖性水域を対象とし、水域内での分布等、底泥のPAHｓ汚染の実態を把握するとともに、流域の土地利用形態と汚染実態との関係等の検討を行う必要がある。
キーワード：多環芳香族炭化水素類、底泥、実態調査
8.3 流入河川からのセディメント（堆積物）の抑制手法の開発
研究予算：運営費交付金（治水勘定）
研究期間：平14～平17
担当チーム：水循環研究グループ（河川生態）
研究担当者：尾澤卓思、中村圭吾
【要旨】
霞ヶ浦に流入する川尻川の河口に設置された湖内湖は、失われつつある湖沼の沿岸環境の復元と面源負荷対策を目的としている。湖内湖の面積は約30,000m2で、水深は約1.0mである。本年度は湖内湖の汚濁負荷削減効果について検討した。雨天時には、窒素の33%、リンの44%を削減する効果があった。また、湖内湖に底泥として新たに堆積した量を河川から流入する汚濁負荷量で除することにより年間の除去率を算出した。その結果、流入負荷量に対しCODMnの44.3%、窒素の19.3%、リンの46.5%が湖内湖に堆積していると推定された。窒素の除去率が低いのは、脱窒により見かけ上低くなったと推定されるが、これは今後の課題である。
キーワード：湖内湖、エコテクノロジー、面源負荷、非点源負荷、湖沼浄化
