北湖と南湖について北湖と南湖は別の湖  琵琶湖の水環境問題の現状と歴史（１）琵琶湖は北湖と南湖に分かれる   琵琶湖大橋がある狭窄部で北湖と南湖に分かれる．両湖は湖沼学的（物理的，生態学的，化学的）にまったく別の湖盆．法律上も別の水域… … 琵琶湖の大きさのイメージ全長さ南幅最最深さ南滋賀県立大学井手慎司体湖大大湖実際仮想約 60 km 3m 約 15 km 0.75 m 約 20 km 1m 約 100 m 5 mm 約 4 m 0.2 mm 4 1 琵琶湖流域琵琶湖の特徴流入河川が団扇（うちわ）型の流域をもつ琵琶湖には約460本の河川（1級河川118）が流れ込む ⇔自然の流出河川は瀬田川のみ琵琶湖に流入する主要河川のほとんどは天井川【集水域または流域】降った雨が集まり，一本の川，一つの湖に流れ込む．そんな範囲を集水域または流域と呼ぶ． 2 5 琵琶湖と集水域北湖 1/6 南湖琵琶湖の水質の変化（透明度）北湖かつての北湖中央は透明度が10㍍（今の南湖の4倍）南湖沿岸国日本湖沼成因断層湖気候区太平洋側気候・日本海側気候・瀬戸内海型気候流域型開放型塩分区分淡水標高 85.6 m 表面積 616 km2 10 58 km2 3,174 km2 流域面積 1915年滋賀県水産試験場による「琵琶湖定期定点観測」はじまる 8 容積 27.3 km3 0.2 km3 最大水深 103.6 m 8m 44 m 3.5 m 5.5 年 0.04年流域人口 130万人 378 人/km2 6 4 2 平均水深滞留時間人口密度透明度 (m) 湖盆北湖中央北湖南湖 1966年滋賀県による琵琶湖の水質調査はじまる 0 1920 1940 LakeWatch 2003 湖は滋賀県の県域面積の６分の１，湖を含む流域は県土の９０%を占める．また湖の流域の９７%は県内にある． 1960 1980 2000 年悪化した時期のデータが欠如している問題 3 滋賀の環境（資料編） 6 1 琵琶湖の水質の変化（全リン）水道水原水としての琵琶湖の水質 ②琵琶湖の水質はこの５０年間でどのように変化してきたか？減少傾向北湖は環境基準達成 8 0.04 南湖昭和５０年以降は改善傾向それに匹敵する戦前の悪化全リン (mg/L) KMnO4 (mg/L) 一時的によかった昭和３０年ごろの水質 6 4 北湖 0.03 0.02 高度成長期以降の急激な悪化 2 環境基準 0.01 琵琶湖の水質は集水域における人々の産業活動に左右されてきた 0 0 1975 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 年 7 三井寺沖の過マンガン酸カリウム（KMnO4）消費量データ（大阪市水道局） 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 滋賀の環境（資料編）年 10 琵琶湖の水質の変化（クロロフィルa）富栄養化の一つの指標植物プランクトン量は減少傾向 14 Chlorophyll a (g/L) 南湖北湖 12 10 8 だんだん小さくなる北湖と南湖の差 6 4 2 0 1975 8 吉良竜夫「世界の湖と琵琶湖」，新潮社 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 滋賀の環境（資料編）年 11 琵琶湖の水質の変化（全窒素）琵琶湖の水質の変化（赤潮とアオコ）横ばい状態から減少傾向に ③琵琶湖で淡水赤潮が大量に発生した最初の年は？ 0.6 100 南湖赤潮北湖アオコ 0.4 Uroglena americana 環境基準 0.2 発生延べ水域全窒素 (mg/L) 80 60 40 20 0 1975 年 1980 滋賀の環境（資料編） 1985 1990 1995 2000 2005 Microcystis 0 1975 2010 9 滋賀の環境 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 年 12 2 琵琶湖の水質の変化（BODとCOD）減少する生物化学的酸素要求量（BOD）増加する化学的酸素要求量（COD）漁獲高の減少（トン/年） 12,000 •産卵場所の消失 •水位操作の影響 •外来魚による摂餌 •農薬の流入 4 南湖北湖 10,000 8,000 mg/L 3 COD 6,000 総漁獲量貝類魚類 2 COD環境基準 1 4,000 2,000 BOD 0 0 年 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 滋賀の環境（資料編） 13 1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 16 出典：琵琶湖漁業魚種別漁獲量富栄養化 eutrophication     元来は湖沼等閉鎖水域が、長年にわたり流域から窒素化合物及び燐酸塩等の栄養塩類を供給されて、生物生産の高い富栄養湖に移り変わっていく自然現象をいう。近年人口および産業の集中等により、湖沼に加えて東京湾、伊勢湾、瀬戸内海等の閉鎖性海域においても窒素、リン等の栄養塩類の流入により急速に富栄養化している。富栄養化になると藻類等が異常増殖繁茂し、水中の酸素消費量が高くなり貧酸素化し、また藻類が生産する有害物質により水生生物が死滅する。また、水質は累進的に悪化し、透明度が低く水は悪臭を放つようになる。緑色、褐色、赤褐色等に変色する。出典：EICネット環境用語集魚類プランクトン化学物質滋賀県琵琶湖環境科学研究センター佐藤祐一作成 14 J.F. von Liebig（リービヒ）の最小原理琵琶湖の水質の変化（まとめ） ④湖沼が富栄養化する原因をリービヒの最小原理を用いて説明せよ．    Liebig（1803～1873）：有機化学者リン酸肥料開発最小原理：定常状態における，ある種の個体群サイズは供給が最も少ない資源によって拘束される（様々な長さの側板で作られた桶）．  自然界における多くの生物集団は窒素とリンによって制限を受けている改訂版「Redfield」比（海洋の植物プランクトン）      C106 H 263O110 N16 PS0.7 Fe0.005 15 17  他の湖と比べれば，それほど悪くない琵琶湖の水質琵琶湖の化学的水質は全体的に改善傾向（次第に小さくなる北湖と南湖の差） … …生物学的水質は？唯一の例外は北湖のCOD それでも毎年のように発生するアオコ富栄養化にも質的な変化の兆しが琵琶湖の水質が，昔と今では，質として変化してきている 18 3 流入河川の水質の変化（COD）流入河川の水質の変化（全リン）南湖は減少北湖は増加から横ばい 6 南湖瀬田川流入河川平均（10河川）北湖東部流入河川平均（９河川）北湖西部流入河川平均（５河川）南湖瀬田川流入河川平均（10河川）北湖東部流入河川平均（９河川） 0.4 T-P (mg/L) 5 COD (mg/L) 減少傾向あるいは横ばい状態 0.5 4 3 北湖西部流入河川平均（５河川） 0.3 0.2 2 0.1 1 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 滋賀県環境白書（資料編） 0 1975 年 19 BOD (mg/L)  南湖瀬田川流入河川平均（10河川）北湖東部流入河川平均（９河川）北湖西部流入河川平均（５河川）   3    1 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 滋賀県環境白書（資料編） 2000 2005 2010 年つまり市街地からの汚濁物質はすべて都市河川へしかし都市河川の水質は完全には把握できていないファーストフラッシュによる流出負荷が把握できていない（河川の水質調査は晴天時に月1回… … ただし，雨天時の流出負荷はどれだけ湖とって本当の負荷となるのかは？） 23 流入河川の水質の変化（全窒素）湖への負荷と水質の変化（概念図）南湖は減少北湖は？悪化は急激に，改善はゆっくりと悪い南湖瀬田川流入河川平均（10河川）北湖東部流入河川平均（９河川）北湖西部流入河川平均（５河川）湖の水質 2 改善悪化 1 0 1975 年 22 20 3 T-N (mg/L) 1995 全体的に琵琶湖に流入する主要河川の水質は改善傾向気になる北湖西部の河川（CODと全窒素）ただし琵琶湖に流入する主要河川のほとんどは天井川  2 0 1975 1990 流入河川の水質の変化（まとめ）明らかな減少傾向（8割以上の川が環境基準を達成） 4 1985 滋賀県環境白書（資料編）流入河川の水質の変化（BOD） 5 1980 1980 1985 滋賀県環境白書（資料編） 1990 1995 2000 2005 2010 年 21 良い湖への負荷 24 4