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1、第2部 集水域研究1 発生源別流入汚濁負荷量現状滋賀県集水域琵琶湖流入負荷量推算結果(2000年時点)図示(滋賀県,2004)。推算結果、水質汚濁防止法公害防止条例規制対象工場事業場場合排出負荷量実測値場合値使、実測値場合原単位法等推定。2000年時点COD、T-N、T-P総流入負荷量、46 t/day、20t/day、1.1 t/day推定。、汚濁負荷量詳細内訳表示(滋賀県,2001)。内訳琵琶湖富栄養化対策考上重要情報。、汚濁負荷量相対的大、制御可能発生源対行政優先度高対策実施。負荷量内訳、COD、T-N負荷量点源負荷量(生活系、工場事業場系、畜産系)割合45程度面源負荷量(農地系、森林系
2、)比小概点源面源半割合。一方、T-P負荷量、点源負荷量65占、面源負荷量大割合。富栄養化防止条例制定25年前点源負荷量割合COD約55、T-N約50、T-P約80推算。内訳背景、生活排水工場事業場排水制御可能点源負荷対重点的対策(下水道整備排水規制)実施。農地556.1 集水域琵琶湖流入汚濁負荷量水質影響大久保卓也東善広6章集水域汚濁負荷浄化Box1琵琶湖流入汚濁負荷量質変化琵琶湖集水域、高速道路、新幹線開通交通網整備伴、過去25年間人口約40万人増、製造品出荷額約倍、人間活動急速活発化。影響汚濁物質発生量(発生汚濁負荷量)増加、排水規制、下水道整備、合成洗剤無化等対策琵琶湖流入汚濁物質量増加
3、抑制。結果、集水域内人口増加、BOD琵琶湖水中濃度低下。一方、排水処理除去難分解性有機物窒素、琵琶湖水中濃度増加傾向。特、排水処理全除去塩素琵琶湖水中濃度、顕著増加、集水域人間活動影響、排水処理除去保存性物質濃度現。塩素濃度増加、1992年禁止伴凍結防止剤塩使用量増加長期的降水量減少影響。、排水処理除去物質生態系人間影響評価対策検討今後注目可能性。、章、章紹介様、琵琶湖水質及農業影響対策研究重要。、圃場整備逆水灌漑施設整備農業用水使用量増加、農業排水琵琶湖水質影響大関心。月下旬月初旬代濁水漁業底生生物及影響懸念、科学的、定量的影響評価研究必要。琵琶湖研究所記念誌(所報22号)5572,2005
4、第2部 集水域研究面源負荷削減対策様形実施、予算規模点源負荷対策比小。、面源負荷量推定値、現状調査十分信頼性低問題。、琵琶湖研究所、水田、市街地、森林流出汚濁負荷量調査研究実施。結果、農地流出負荷量過小評価可能性高、特現状推定値数倍以上流出可能性高(大久保,2002)。56Box2 栄養塩物質収支琵琶湖内栄養塩物質収支様研究見積、精度高見積確立(藤井宗宮,2000)。図2 汚濁負荷量時間変化模式図図琵琶湖流入負荷量(出典)滋賀県:滋賀環境2004。第2部 集水域研究面源負荷、季節変化降水伴時間的変動大、定量的把握難調査上問題。汚濁負荷量時間変化模式的示図、点源負荷年間通比較的安定、面源負荷時間
5、的大変動。例、水田場合、代田植時追肥時流出負荷量大、雨天時流出負荷量顕著増加。時晴天時比10倍以上負荷量降雨時発生(大久保,2002)。、面源負荷量定量的求降雨時含頻度高観測必要、人手、観測機器、継続的調査経費、担当者精神的根気等要。手間調査、研究者敬遠、地味仕事調査研究費取現状。背景面源負荷、高頻度信頼性高調査蓄積進、定量的把握評価十分状況。57表1 琵琶湖流入汚濁負荷量内訳(2000年時点)第2部 集水域研究2 流入汚濁負荷量長期的変化滋賀県、1979年滋賀県琵琶湖富栄養化防止関条例(通称琵琶湖条例)制定、工場排水対窒素、規制、含家庭用合成洗剤使用禁止盛込総合的富栄養化防止対策打出、後様対
6、策実施。中集水域負荷量削減。最近数十年間生活系、工場事業場系、農業系汚濁負荷経年変化。2.1 生活系負荷生活排水対策、窒素除去可能高度処理終末処理場備公共下水道整備中心、農村集落排水処理施設(小規模農村下水道)建設合併処理浄化槽普及生活雑排水対策進。滋賀県下水処理形態別人口推移(図)、1980年頃下水道人口増加、尿取人口自家処理人口減少様子。浄化総人口、19701990頃大増加、後増加率小。2000年滋賀県総人口占公共下水道処理人口比率48.4、農村下水道人口8.3、合併処理浄化槽人口12.4、単独処理浄化槽人口9.4、尿取人口20.4、自家処理人口1.1。原単位法各処理形態別COD、T-N、
7、T-P負荷量求負荷量推移筆者試算結果図示。COD1985年頃減少傾向、T-N負荷量人口増加尿取処理浄化槽変更窒素負荷量増加影響上昇傾向。一方、T-P負荷量19721980年合成洗剤無化影響割近減少後、横這状態続、最近年間減少傾向。T-N、T-P負荷量図下水道整備効果、仮、下水道整備(終末処理場高度処理)進、浄化槽(除去率COD60、T-N30、T-P30設定)普及仮定負荷量変化計算図。場合COD、T-N、T-P負荷量大増加結果。下水道整備効果、生活系汚濁負荷量大幅減少至、人口増加水洗化生活系汚濁負荷量増加抑制、下水道整備大効果言。2.2 工場事業場系負荷1960年代70年代高度経済成長期入以前
8、滋賀県、産業中心農水産業、1960年代前半、国道号号線整備、名神高速道路開通(1964年)、東海道新幹線開通(1964年)交通基盤整備進結果、1960年代後半工場立地急速進、滋賀県産業構造工業中心大変貌。高度経済成長期、工場事業場排出汚濁負荷量増加、河川琵琶湖沿岸部水質汚濁進行。1960年以降工場事業場系COD、T-N、T-P排出負荷量推移図示通。窒素負荷量高度経済成長期 1960 年1975年約4倍増加、後若干減少58図3 滋賀県排水処理形態別人口推移(出典)各年滋賀県環境白書元作図。第2部 集水域研究傾向。負荷量1960年1975年約3倍増加、後急激減少、2000年1960年戻。、工場事業
9、場系負荷量、排水規制強化、下水道整備、企業自主的努力近年徐減少。1970年頃以降窒素負荷量減少率違、排水処理除去効果反映、比窒素除去難示。除去凝集剤排水添加凝集沈殿化学主、窒素除去生物学的脱窒反応利用主。後者、水温、有機物濃度、酸化還元電位等制御必要、安定高窒素除去率維持難。参考工業用水量経年変化図示。回収水(再利用水)除取水量概横状態、工場節水積極的進様子窺。節水努力、後述農業用水場合対照的。2.3 農業系負荷農業1965年頃工業発展対照的衰退一途辿。耕地面積1965年73,917 ha、2001年55,910 ha減少(図)、主道路宅地(工場用地含)転用。農家数1965年 92,824 2
10、001 年38,13640程度減少。、農業兼業化進、2001 年専業農家数(主業農家数)全農家数7(滋賀県,2002)。滋賀県主農作物米、耕地面積 92 水田(2001年)。米収穫量1967年29万後減少、1980年以降20万前後横這推移。一方、水田農作業、水管理、機械化容易水田区画整理、湿田乾田化等行圃場整備事業、県国補助事業進、農地環境水流、水利慣行、地形、景観面大変。圃場整備事業一環、農業用水効率的公平配分、用排水分離工事行。用水上流(頭首工、堰)水路59図 排水処理形態別生活負荷量(COD、T-N、T-P)推移第2部 集水域研究水田導水、水田排水用水供給別排水専用水路流形。湖岸地域琵琶
11、湖水取水水路水田供給逆水施設整備、場合排水排水専用水路流形。圃場整備事業、特1970年1985年頃進捗率高(図)、滋賀県工業発展時期重。圃場整備事業、以前上流水田使水再度下流水田使反復利用一般的水利用形態、用水路供給新鮮水水田使用後、排水専用水路流水利用形態変化(図10)。水利用形態変化伴、水田流出栄養塩再利用側壁直線化水路(滋賀県水路底面土指導)短時間琵琶湖流出形。定量的測定事例、圃場整備伴水利用形態、排水形態変化、農地琵琶湖流出汚濁負荷量増加可能性高。琵琶湖直接取水農業用水取水権量(期)、上水工業用水比圧倒的大量、琵琶湖総合開発伴水位低下対策、圃場整備併農業用水琵琶湖直接取水施設(逆水潅漑
12、施設)琵琶湖沿岸多数建設、1970年以降、取水権量大増加(図11)(琵琶湖工事事務所水資源開発公団,1993)。一方、肥料販売数量窒素、販売量求図12、1975前後後減少傾向。、農地面積減少行政施肥量削減指導等対策効果現考。過去25年間農業用水量増加、窒素施肥量減少、現象農地由来汚濁負荷量増減対大影響及評価難。経験的言60図5 下水道整備浄化槽普及仮定場合生活系負荷量(COD、T-N、T-P)推移第2部 集水域研究61図6 工場事業場系負荷量推移(下水道処理分除)(出典)琵琶湖水質保全計画策定資料等元作図。図 工業用水量推移(出典)滋賀県:滋賀県水道各年版作図。図 滋賀県耕地面積推移(出典)滋
13、賀県:農林水産業各年版作図。図 滋賀県水田圃場整備率推移(出典)滋賀県:農林水産業各年版作図。第2部 集水域研究、月下旬月初旬代田植伴濁水琵琶湖流出顕著。、農業水利施設整備代田植時期用水使用量増加(、農地排水量増加)、兼業農家増、月連休前後田植集中、広範囲水田濁水流出短期間集中、主原因考。、他、圃場整備水田土壌質変化(細粒化)可能性、圃場整備畦畔高厚減少、水田水漏水可能性指摘。代田植時期濁水、水田排水一年最高濃度窒素、含、濁水流出圃場整備後、顕著、農地窒素、琵琶湖流出量増加可能性高思。、窒素、負荷量主述、農地排水琵琶湖水質生態系影響考考慮農薬流出。滋賀県使用農薬(除草剤、殺菌剤、殺虫剤)出荷量
14、推移図13示通。図、市販農薬剤中含界面活性剤等農薬以外物質除量推移示。出荷量除草剤最多農薬出荷量6080占、殺虫剤1020、殺菌剤120占。農薬出荷量全体量197780年最大出荷量、後徐低下傾向。以前1970年前後減少時期、当時公害問題全国的、農業従事者62図11 琵琶湖直接取水量推移(注)農業用水取水期。(出典)琵琶湖工事事務所(1993)作図。図10 農業水利用形態変化(出典)滋賀県(2000):21計画。第2部 集水域研究間農薬使用対注意喚起影響推測。殺菌剤出荷量197780年頃増加、以降減少。単位面積当出荷量、除草剤、1977年以降横這。2.4 大気由来負荷長期的降水水質乾性沈着量()
15、滋賀県衛生環境実施(山中前畑,1990;青木野村,1999)。観測降水由来降下量(降水濃度降水量)量求。全溶存態窒素(DTN)全溶存態(DTP)降下量経年変化図14示。観測、年平均降水濃度、年降下量、窒素化合物(態窒素、硝酸態窒素、DTN)増加傾向、化合物減少傾向、塩素、硫酸変化傾向明確。窒素化合物増加、琵琶湖周辺自動車等排気由来、大陸由来広域的大気中窒素濃度増加由来問題。日本国内酸性雨地点19882000年降下量(沈着量)(環境省酸性雨対策検討会,2002)、硝酸態窒素降下量琵琶湖近大阪、京都八幡若干増加、全国的増加。一方、硫酸、大阪、京都八幡増加傾向。、窒素化合物増加、大陸由来広域的大気中
16、窒素濃度増加原因考。滋賀県自動車保有台数急激増加(図15)、自動車排気窒素降下量増加可能性。現状大気集水域降下量、DTN約12日、DTP約0.1日、窒素生活系、工場系等点源負荷合計8.7日大負荷量63図12 肥料販売量推定農家窒素、購入量推移(出典)滋賀県農政水産部農産普及課資料。図13 滋賀県農薬販売量推移(出典)日本植物防疫協会(編):農薬要覧作図。第2部 集水域研究。一方、点源負荷合計0.7日比小値。、窒素負荷量削減考場合、大気降下負荷量制御重要課題。2.5 河川流出負荷河口付近河川流出負荷、上記述各汚濁負荷寄集琵琶湖流出時点負荷量長期変化。、琵琶湖流入河川水質流量同時頻度高測定観測地点
17、現在、河川負荷量長期変化把握難状況。、流量長期変化小、琵琶湖流入河川水質変化。BOD、T-N、T-P濃度長期変化(図16)、南湖流入河川BOD、T-N、T-P1978年1986年頃減少傾向、下水道整備排水規制集水域実施水質改善対策効果現。、北湖流入河川BOD若干減少傾向、他項目明確傾向。、北湖流域、南湖流域比下水道整備人口増加、産業活動活発化遅原因考。64図14 降水由来負荷量経年変化(出典)山中前畑(1990)青木野村(1999)作図。図15 滋賀県自動車保有台数推移(出典)滋賀県:滋賀県統計書各年版作図。図16 琵琶湖流入河川水質推移(出典)滋賀県:環境白書作図。第2部 集水域研究3 長期
18、的琵琶湖水質変化汚濁負荷量変化関連性上記述各汚濁負荷量長期変化琵琶湖水質長期変化間何対応関係。琵琶湖水質過去30年程度長期変化図17。透明度、北湖、南湖変化傾向、瀬田川改善傾向。BOD、T-N、T-P、南湖改善傾向。北湖BOD改善傾向、COD、T-N悪化傾向、水質改善否判断難状況。CODBOD長期変化傾向違原因、BOD測定易分解性有機物濃度減少、COD測定難分解性有機物(溶存性分子量万以下)濃度上昇考(滋賀県,2001)。微生物分解土壌吸着保存性物質塩化物(Cl)濃度変化、北湖、南湖、瀬田川水域増加傾向、難分解性有機物Cl濃度上昇同様徐琵琶湖蓄積考。Cl一般生活排水影響強河川濃度高(半谷小倉,
19、1995)、琵琶湖集水域人口増加伴Cl琵琶湖流入量増加考。、工場事業場等産業活動活発化伴Cl負荷量増加可能性。一方、琵琶湖Cl濃度上昇長期的降水量(降雪量含)減少傾向影響報告(園野村,1991)。、1988年禁止、凍結防止剤使用量増加Cl増加影響可能性(園、私信)。Cl難分解性有機物濃度上昇、人口増加産業活動活発化伴集水域流入量増加、降水量長期的減少伴希釈効果低下、Cl、凍結防止剤散布量増加原因考。琵琶湖長期水質変化特徴次。1)減少(改善)傾向、北湖BOD、T-P、SS、濃度、南湖BOD、T-N、T-P、SS、濃度。2)増加(悪化)傾向、北湖、南湖共Cl、COD濃度。3)T-N濃度北湖1983
20、96年期間増加、傾向、1999年以後減少転。南湖T-N濃度減少傾向下流瀬田川198090年増加後横状態。一般、易分解性有機物排水処理過程自然界流下過程除去、難分解性有機物Cl、窒素除去。琵琶湖瀬田川各水質項目長期変化違現。保存性物質Cl琵琶湖濃度増加、集水域人口増加人間活動活発化伴琵琶湖物質流入量増加最直接的反映、Cl比較濃度増加抑制物質排水処理除去自然流下過程浄化効果現考。、琵琶湖水質指標中、排水処理過程除去率低物質(難分解性有機物、窒素、塩化物)濃度集水域負荷量増加影響受増加傾向、除去率高物質(易分解性有機物、)濃度排水処理対策効果現、低下傾向。上記)南湖瀬田川T-N濃度変化傾向違湖南中部
21、下水処理場下水処理水放流影響推定。、南湖T-N濃度(BOD、T-P濃度)減少、南湖流入排水下水道整備南湖直接流入大影響、下水処理場放流先下流位置瀬田川下水処理場窒素流入影響T-N濃度増加推定。Cl濃度増加南湖瀬田川顕著下水処理場放流量増加原因考。琵琶湖水質、場所長期変化異、集水域汚濁負荷量影響評価難面、大、集水域流入汚濁負荷量連動変動言思。、北湖場合水滞留時間長(完全65第2部 集水域研究混合仮定場合5.5年)、汚濁負荷量変化水質変化5年前後考。琵琶湖水質指標中、排水処理過程除去物質(窒素、塩素、難分解性有機物等)、今後濃度徐増加予想、長期的琵琶湖水質保全考場合、物質濃度上昇人間健康生態系対影
22、響及予測重要考。4 河川水質汚濁負荷量短期的変化次、河川水質河川流出汚濁負荷量季節変化、降雨伴変化短期的変化特徴。4.1 晴天時河川水質季節変化琵琶湖流入代表的河川(日野川、安曇川)晴天時水質季節変化図18示(東,未発表)。図降雨影響受除。流域内水田66図17 琵琶湖水質長期変化(出典)滋賀県:環境白書資料編作図。第2部 集水域研究占有面積広日野川、T-N、T-P月下旬月初旬顕著示。、水田代、元肥、田植伴土壌粒子肥料成分流出原因。、T-N、T-P月高傾向。、水田追肥影響考。一方、水田少森林占有面積広安曇川、水質変化小。一般、生活排水影響大中小河川、流量減少冬季汚濁物質濃度高傾向、日野川T-N同
23、様傾向。4.2 晴天時水量、負荷量季節変化降雨影響小晴天時日野川、安曇川流量負荷量季節変化図19示(東,未発表)。流量、日野川灌漑期増加傾向、安曇川傾向。一方、安曇川月末流量増加、雪解水影響考。T-N、T-P負荷量、日野川代、田植影響月下旬月初旬顕著示。一方、安曇川農作業影響小、雪解水量増加月末負荷量示。晴天時負荷量季節変化、農作業影響、融雪水影響大現。降雨影響調査日含負荷量季節変化図20、降雨伴流量濃度増加負荷量大変動、季節変化判読。日本河川、降雨伴流量変動大、降雨時入季節変化先示施肥影響。4.3 降雨時水質、負荷量変化、次降雨時河川水質変化詳。一例、南湖流域守山市法竜川調査結果図21示(大
24、久保,1997)。降雨伴流量増加T-N、T-P濃度増加。特T-P流量増加伴河床堆積物巻上影響濃度67図18晴天時河川水質季節変化(日野川、安曇川)(出典)東(未発表)調査作図。図19 晴天時河川流量負荷量季節変化(日野川、安曇川)(出典)東(未発表)調査作図。第2部 集水域研究増加顕著。流量増加時T-N、T-P濃度増加主懸濁態成分(P-N、P-P)濃度増加由来。溶存態成分濃度変化、D-N、流量増加希釈効果濃度低下。一方、D-P、流量増加対時間遅、濃度増加傾向。農地河川市街地河川比降雨時濃度増加顕著。、毎年施肥酸肥料水田土壌蓄積、降雨流出考。降雨河川水量増加、底泥土壌吸着、含有塩素雨水希釈濃度減
25、少、底泥土壌吸着含有物質、底泥巻上土壌流出影響受濃度増加。窒素、後者。図22日野川安曇川流量T-N、T-P濃度関係示(東,未発表)。両河川流量大T-N、T-P濃度高傾向。特日野川T-P傾大。、日野川集水域水田占有率高考。琵琶湖流入主要11河川(流域面積琵琶湖集水域約半分占)合計流入負荷量調査前日間降水量関係図23示(東,未発表)。負荷量変動幅、T-N負荷量0.870t/day、T-P負荷量0.039t/day、降雨伴負荷変動大。、平均的負荷量求現実的非常難示。河川流入負荷量降雨条件桁桁幅変動認識必要。図23示負荷量倍、琵琶湖流入全河川負荷量相当考概算、T-N負荷量220t/day程度、T-P負
26、荷量0.12t/day程度。68図21 法竜川降雨時流量、水質変化(出典)大久保(1998)図20 降雨影響調査日含負荷量季節変化(日野川、安曇川)(出典)東(未発表)調査作図。第2部 集水域研究5 濁水現象地域水循環図24琵琶湖濁水現象人工衛星画像示(東大久保,2002)。衛星画像、湖東湖北地域沿岸水域表層湖水濁様子明階調示。人工衛星観測日前、数日間先行降雨、降雨流出現象。、他年同時期撮影人工衛星画像見、同様濁水分布見、毎年行代田植伴水田流出濁水、琵琶湖沿岸表水層拡散様子分。現象汚濁負荷量把握、濁水顕著河川()顕著河川()合計11河川選、図25示地点数日10日頻度、1999年4月20日200
27、0年6月2日調査行。調査結果概要示図26見、流域面積河川4分以下、晴天時流量値、匹敵。、各水質項目負荷量、大上回。、図27比流量季節変化見、2000年春先期間除、平均値上回、特月下旬月中旬灌漑期差大。時期比流量倍、月以降倍程度差縮。特、図中矢印示、河川流量、1999年、2000年月下旬著減少、逆、同時期著増加。、両河川、流域異、取水排水農業系水利用、用水路排水路通大示唆。、晴天時琵琶湖北湖流入汚濁負荷量水利用影響顕著、大河川、流域規模小多量水利用、農業排水生活排水流込河川流入量小、69図22 流量T-N、T-P濃度関係(出典)東(未発表)調査作図。図23 琵琶湖流入主要11河川合計流入負荷量調
28、査前日間降水量関係(出典)東(未発表)調査作図。第2部 集水域研究流域汚濁負荷量削減大課題意味。水利用異流域間水人為的移動、実際琵琶湖流入汚濁負荷量、従来原単位法得流域排出汚濁負荷量推定値想定流入負荷、大様相異注意。70図24 人工衛星LANDSAT TM BAND2(0.52-0.60m)画像(1996年4月25日)。琵琶湖湖水域、一般地表面反射光大気散乱光強明階調。図25 調査河川流域図Box3 過剰取水湖沼問題世界見水不足深刻地域過剰取水環境悪化生態系人間生活重大影響受地域。例、中国大河黄河流長期間干上現象黄河断流一。黄河断流原因、気候変動過剰水利用人為的影響両方考。中央位置海、灌漑農業
29、拡大伴流入量激減、湖面積年縮小。幸琵琶湖集水域、水資源恵、深刻水不足農業用水、工業用水、生活用水確保困難比較的少。、琵琶湖集水域、黄河上流域乾燥地域、水利用量増大河川流恒常的干上、蒸発量増大土地塩害起。、恵水資源利用富栄養化水問題発生。第2部 集水域研究表2見、例、流域面積3,258ha白鳥川実測T-P負荷量年間平均値、流域面積38,602ha野洲川比約倍17.9kg/day、原単位法排出推定値、野洲川314kg/day、白鳥川小18.1kg/day。一方、T-N、T-P負荷量排出汚濁負荷量推定値一番大野洲川、本研究実測北湖流入負荷量、T-N位、T-P位。降雨時汚濁負荷量考慮、流域規模大野洲川等汚濁負荷量順位上十分考、少降雨影響小定常時、中小河川河川琵琶湖流入汚濁物少示唆。、水文循環人為影響詳細調、琵琶湖環境保全検討上大変重要考、資料整理調査必十分。今後、自然特性人為作用含総合的水文循環関調査研究必要考。71図26 河川流域面積、流量汚濁負荷量比較。図27 河川比流量季節変化比流量値、調査河川比流量別平均。第2部 集水域研究72表2 実測汚濁負荷量年間平均値原単位法1995年当時排出負荷量推定値(京都大学大学院工学研究科,2000)比較影付河川、以外属。
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