原著論文　ORIGINAL PAPER

北海道北部の酪農地域における人工湿地処理水が流入する小河川の水環境と生物相

田中　祥人^１）・山田　浩之^２）＊

１）北海道大学大学院農学院　〒060-8589　札幌市北区北9条西9丁目
２）北海道大学大学院農学研究院　〒060-8589　札幌市北区北9条西9丁目

Yasuhito TANAKA^１） and Hiroyuki YAMADA^２）＊ : Lotic environment and biota in a stream having inflow of treatment water from a constructed wetland in northern Hokkaido. Ecol. Civil Eng. 14(2), 91-101, 2011.

1) Graduate School of Agriculture, Hokkaido University, Kita 9 Nishi 9 Kita-ku, Sapporo, Hokkaido 060-8589, Japan
2) Research Faculty of Agriculture, Hokkaido University, Kita 9 Nishi 9 Kita-ku, Sapporo, Hokkaido 060-8589, Japan

Abstract: In 2006, the secondary reed bed treatment system has been constructed to treat sewage from milking parlor in the northern Hokkaido. This system which efficiently uses natural purification abilities has got much attention as a waste treatment facility. However, there are only a few studies about the effects of the treated effluent having high environment loads from the system on surrounding lotic environments and their biota. Therefore, we investigate the effects on stream environments and biotic communities having the effluent through biota studies and survival experiments. These experiments were done by using three representative species, that is, oriental weather fish Misgurnus anguillicaudatus, lake prawn Palaemon paucidens, and Jesogammarus jesoensis. The biota of the study area was poor, and a species of the family Chironomidae was dominant, and no fish species was found. The survival rates of experimental animals were higher in the two upstream sections than those of the two downstream sections in which the effluent flow. The survival rates of experimental animals significantly correlated with concentrations of DO and NH₄^-, and COD. Moreover, concentrations of DO were lower, and NH₄^- and COD were hither in the two downstream sections than those of the two upstream sections. As a result, it appears that the poverty of biota in the two downstream sections has been caused by anoxic conditions and ammonia toxicity due to the effluent of the waste treatment system.

Key words: ammonia toxicity, low dissolved oxygen stress, milking parlor, reed bed treatment system，survival

摘要

2006年に北海道北部に国内で2基目となるハイブリッド伏流式人工湿地が設置された.自然の浄化能力を応用したこの湿地は，浄化能力の高さが認められ，最近注目を集めている.しかし，その処理水は依然として高い環境負荷を持っていることが考えられ，それが流入する河川の生物生息場環境の悪化が懸念される．この人工湿地だけではなく水系全体として浄化機能を発揮し，更なる環境との調和を展開するためには，その処理水の流入 河川の生物の生息場所を悪化させないように，河川の浄化能力に適した処理水の負荷量に設定される必要がある．しかし，そうした高負荷の処理水が流入する小河川での水環境や生物相に関する報告は限られていることから，まずはその処哩水の影響について事例を蓄積しておく必要がある．そこで，本研究では人工湿地の処理水が流入する酪農地域の小河川で水環境および生物相の実態を把握し，さらに生残実験によって処理水が水生生物に及ぼす影響について検討することを目的とした．
生物相・生息場所環境調査の結果，処理水の流入する下流区間ではその上流区間と比べてDO濃度が低く，NH₄^-濃度，COD濃度が高いことがわかった．また，出現する生物種は少なく，極めて貧弱な生物相であることがわかった．下流区間のみで低酸素の環境に耐性をもつユスリカ科の一種が優占していたのも特徴的であった.
調査地近隣に生息しているオオエゾヨコエビ，スジエビ，ドジョウの3種を対象に生残実験を行った．その結果，各種の生残率は上流と比べて下流区間で低くなった．各種生残率と環境変量に対して相関分析を行った結果，各種生残率はDO濃度，NH₄^-濃度，CODとの間に強い相関が認められた．これは有機物の酸素消費に伴うDO濃度低下とNH₃毒性の影響によるものと考えられた．対象河川の生物種が少なかったのは，人工湿地運用前の有機汚濁の影響が大きいと考えられる．しかし，生残実験結果から処理水流入にともなう溶存酸素低下やアンモニアの毒性など，運用後も生物の生存を制限する要因が残存していることがわかった．
今後は酪農雑排水に起因する有機汚濁の生物相に対する影響や生物の耐性をさらに詳しく調べるとともに，物質収支解析などの定量評価に基づいて，処理水放流による自然河川の変化を予測できるようにする必要がある．それらを踏まえて，河川の浄化能力に収まる処理水の負荷量が設定されることが望まれる.

2011年6月1日受付, 2011年8月1日受理
* e-mail: hiroyama@env.agr.hokudai.ac.jp