原著論文　ORIGINAL PAPER

炭素･窒素安定同位体自然存在比からみた吉野川の水質汚濁

山田 佳裕^＊･中島 沙知

香川大学農学部　〒761-0795　香川県木田郡三木町池戸2393

Yoshihiro YAMADA^＊ and Sachi NAKASHIMA :The pollution assessment of Yoshino River by carbon and nitrogen stable isotope ratios. Ecol. Civil Eng. 13(1), 25-36, 2010

Faculty of Agriculture, Kagawa University, 2393 Ikenobe Miki-cho, Kita, Kagawa 761-0795, Japan

Abstract: The material cycling in the Yoshino River with many dams was investigated on the basis of measuring bio-elemental concentrations, carbon and nitrogen stable isotope ratios. In the main river, there were not large differences in water quality between the upstream and just the downstream of these dams. The nitrogen concentration increased in the middle to the downstream of the main river, where human activity in the river basin increased. ∂15N of the river sediment also increased with the increase of the nitrogen concentration. These results indicated that the nitrogen loading by the human activity in the river basin was the main cause to increase the nitrogen concentration in river water. But, organic substance in the river sediment did not increase, and there fore the material load by the human activity did not accumulate in the river. However, judging from high ∂15N, it seemed that the nitrogen load to the Yoshino River was close to an upper limit of its ecosystem capacity. On the otherhand, in the downstream of the Dozan river where its main stream was dammed up by a series of dams, the concentration of organic substance, ∂13C and∂15N were high, and therefore the progress in eutrophication was found in the river bed. The water resource exploited by these dams is usually sent to the next basin and the downstream of the Dozan River has only a small amount of water flow, and it may have promoted its eutrophication by increasing the concentration of organic matter and nitrogen.

Key words: carbon stable isotope, dam, nitrogen stable isotope, pollution assessment, Yoshino river

摘要

吉野川の物質循環に及ぼすダムや流域の人間活動の影響を明らかにするため,河川水,河床堆積物を採取し,生元素量,炭素･窒素安定同位体比を測定した.得られた主な結果をまとめると
た主な結果をまとめると, (1)吉野川本流のダムをはさんだ上下流で水質に大きな変化はなかった.一方で,流域における人間活動が増加する中下流で窒素濃度の増加がみられた.
(2)ダム湖内では陸上高等植物が堆積し,その直下流では藻類による一次生産が活発に起こっていることが明らかになった.ダム直下における一次生産の増加は局所的な現象で,河川全体に及ぼす影響は小さいと考えられた.
(3)連続したダム群によってほとんどの水がせき止められている支流の銅山川下流では,∂13C･∂15Nが最も高く,河床における富栄養化とそれに伴う明瞭な酸化還元境界が形成されていることが考えられた.このことより,今後の富栄養化による河床の貧酸素層の拡大が懸念された.
(4)吉野川中下流において,河川水中のTN濃度,NO₃^--N濃度の上昇と河床堆積物中の∂15Nの上昇がみられたことから,河川水中の窒素濃度の増加要因は,集水域からの人間活動による窒素負荷が主たるものであると考えられた.吉野川下流においては,河川水中の窒素濃度の増加はみられたが,堆積物中の有機物濃度の増加はみられなかったことから,流域の人間活動による負荷が河川に蓄積していないことがわかった.しかし,∂15Nが高いことから考えて, 現在の吉野川への負荷は生態系の浄化能力が機能する環境容量の限界にあると考えられた.
最後に,∂13C,∂15Nを用いた手法は河川の物質の起源や循環のプロセスを解析することが可能なことから,河川とその流域の管理保全に必要な｢人間活動の影響｣を見積もるために有効であることがわかった.

2009年11月10日受付, 2010年5月22日受理
* e-mail: yamaday@ag.kagawa-u.ac.jp