D-1002-i 課題名 D-1002 湖沼生態系のレトロスペク … 課題名 D-1002 湖沼生態系のレトロスペクティブ型モニタリング技術の開発 課題代表者名
汽水域の湖底環境その2 （ヘドロの形成過程）...Ubaranai R. Tomorubeshibe R. Fig.2...
18
汽水域の湖底環境その２ （ヘドロの形成過程） 汽水域の湖底環境その２ （ヘドロの形成過程） 汽水域の科学 汽水域研究センター 瀬戸 浩二 汽水域の湖底環境の特性 汽水域の湖底環境の特性 多くの汽水域は貧酸素環境になりやすい特 徴を持っている． 汽水湖の湖底はどうなってい るのだろう？
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1
汽水域の湖底環境その２（ヘドロの形成過程）汽水域の湖底環境その２（ヘドロの形成過程）
汽水域の科学
汽水域研究センター瀬戸 浩二
汽水域の湖底環境の特性汽水域の湖底環境の特性
多くの汽水域は貧酸素環境になりやすい特徴を持っている．
汽水湖の湖底はどうなっているのだろう？
2
貧酸素環境ではヘドロが形成されやすい．貧酸素環境ではヘドロが形成されやすい．
ヘドロとは？・内湾，潟湖に堆積した軟弱な有機質シルト，泥，粘土の俗称．
・天然では，腐泥（サプロペルsapropel）などと呼ばれる．
ヘドロとは？・内湾，潟湖に堆積した軟弱な有機質シルト，泥，粘土の俗称．
・天然では，腐泥（サプロペルsapropel）などと呼ばれる．
特徴・含水率に富む．ーーーー→軟弱・有機炭素に富む．ーーーー→腐食臭・硫化物に富む．ーーーー→腐卵臭，黒色
ヘドロ（腐泥）ヘドロ（腐泥）
黒い
臭い
網走湖の底質（エクマンバージにて採泥）
ドロドロ
3
湖底の表層堆積物の特徴湖底の表層堆積物の特徴
水圏
堆積物
酸化層
還元層
特徴：黄褐色～褐色を示す
酸素が行き届くところ 酸化鉄や水酸化鉄が色を左右する
特徴：黒色～暗灰色
酸素がないところ
硫化鉄などが色を左右する
2CH2O + SO42- → H2S + 2HCO3-
H2S + 2Fe(OH)3 → 2Fe(OH)2 + S + H2OH2S + 2Fe(OH)2 → FeS + H2OFeS + S → FeS 2
ここでは何が起こっているのだろう？
酸化的環境
底質の状態底質の状態
河川水 海水
0
酸化還元電位（mV）
+
-
河川水 海水
0
酸化還元電位（mV）
+
-
メタン発酵
硫酸還元
硝酸還元
呼吸
4
湖底の表層堆積物の変化
湖底の表層堆積物の変化
水圏
堆積物
O2O2
O2 O2
O2
O2
（酸化的環境）
（貧酸素環境）
（無酸素環境）
水に酸素が多いとき
水に酸素が少ないとき
水に酸素が無いとき
湖底の表層堆積物の変化
酸化層が厚い
酸化層が薄い
酸化層がない逆に酸化層の状態をみれば湖底付近の酸素の状態がわかる．
H2SH2S
中海・中海・宍道湖の底質宍道湖の底質
132°52' 132°53' 132°54' 132°55' 132°56' 132°57' 132°58' 132°59' 133°00' 133°01' 133°02' 133°03' 133°04' 133°05' 133°06' 133°07' 133°08' 133°09' 133°10' 133°11' 133°12' 133°13' 133°14' 133°15' 133°16' 133°17' 133°18' 133°19' 133°20'
35°34'
35°33'
35°32'
35°31'
35°30'
35°29'
35°28'
35°27'
35°26'
35°25'
35°24'
35°23'
Ν
by Hamano
0 1 2 3 4 (km)
R. Oohashi
R. Iinashi
Lake Nakaumi
Honjo Area
Yonago Bay
S. Sakai
Miho Bay
INDEX MAP
R. Asakumi
R. Hii
R. Sada
5
宍道湖・中海における酸化層の変化宍道湖・中海における酸化層の変化
宍道湖シリーズ
中海シリーズ
酸化的 還元的
底質の明度と溶存酸素量の関係
6
能取湖
44°0'
44°1'
44°2'
44°3'
44°4'
44°5'
44°6'
44°7'
144°5' 144°6' 144°7' 144°8' 144°9' 144°10' 144°11' 144°12'144°2' 144°3' 144°4' 144°13'
Lake Notoro
Not-1Not-2
Not-3
Not-4
Not-5
Not-6
Not-7Not-8
Not-9
Not-10Not-11
Not-12
Not-13
Not-14Not-15
Not-16
Not-17 Not-18
Not-19Not-20Not-21
Not-22
Not-23
Not-24
Sampling (2003.8.27)
LEGEND Rute survey (2002.8.6) Point survey (2003.8.26)
by Hamano
Ν
0 2000 (m)1000 Ubaranai
Abashiri City
Notoro
Ubaranai R.
Tomorubeshibe R.
Fig.2 能取湖調査地点
0123456789
10111213141516171819202122
DO (％)
Not-10 Not-4Not-18
34
33.5
33
32.5
32
31.5
31
30.5
30
Okhotsk SeaUbaranai R. Lake Notoro0308Not
Not-10 Not-4Not-18
Salinity (psu)
0123456789
10111213141516171819202122
102030405060708090100110120130140
0
150
水質
能取湖能取湖
44°0'
44°1'
44°2'
44°3'
44°4'
44°5'
44°6'
44°7'
144°5' 144°6' 144°7' 144°8' 144°9' 144°10' 144°11' 144°12'144°2' 144°3' 144°4' 144°13'
Lake Notoro
Not-1Not-2
Not-3
Not-4
Not-5
Not-6
Not-7Not-8
Not-9
Not-10Not-11
Not-12
Not-13
Not-14Not-15
Not-16
Not-17 Not-18
Not-19Not-20
Not-21
Not-22
Not-23
Not-24
Sampling (2003.8.27)
LEGEND Rute survey (2002.8.6) Point survey (2003.8.26)
by Hamano
Ν
0 2000 (m)1000 Ubaranai
Abashiri City
Notoro
Ubaranai R.
Tomorubeshibe R.
Fig.2 能取湖調査地点
7
浦の内湾
33°25'N
33°26'N
33°27'N
33°25'N
33°26'N
33°27'N
Uranouchi Bay
Usa
Okuura R.
Niyodogawa R.
4
5
6
Unu-1
1011
14 15
Unu-16
Unu-18
Unu-21Unu-20
Unu-19Unu-15Unu-14
Unu-13
Unu-12
Unu-11Unu-10
Unu-9
Unu-8
Unu-7Unu-6
Unu-5
Unu-4Unu-3
Unu-2Unu-17Suzaki City
133°29'E133°28'E 133°29'E133°28'E133°27'E133°26'E133°25'E133°24'E133°23'E133°22'E133°21'E 133°27'E133°26'E133°25'E133°24'E133°23'E133°22'E133°21'E
LEGENDPoint survey (2002.8.29)Sampling (2002.8.27)by
Hamano
Ν
10 2(km)
Tosa Bay
Tosa City
水質
Okuura R. Tosa BayUranouchi Bay
Salinity (psu)
Unu-3 Unu-4 Unu-5 Unu-6 Unu-7 Unu-8 Unu-9 Unu-10 Unu-11 Unu-12 Unu-13 Unu-14 Unu-15 Unu-19 Unu-20 Unu-21 Unu-16Unu-170123456789
1011121314151617181920
2021
22232425
262728
29303132
33
DO (％)
0123456789
1011121314151617181920
Unu-3 Unu-4 Unu-5 Unu-6 Unu-7 Unu-8 Unu-9 Unu-10 Unu-11 Unu-12 Unu-13 Unu-14 Unu-15 Unu-19 Unu-20 Unu-21 Unu-16Unu-17
102030405060708090100110120130140
0
150
2 km
浦ノ内湾浦ノ内湾
33°25'N
33°26'N
33°27'N
33°25'N
33°26'N
33°27'N
Uranouchi Bay
Usa
Okuura R.
Niyodogawa R.
4
5
6
Unu-1
1011
14 15
Unu-16
Unu-18
Unu-21Unu-20
Unu-19Unu-15Unu-14
Unu-13
Unu-12
Unu-11Unu-10
Unu-9
Unu-8
Unu-7Unu-6
Unu-5
Unu-4Unu-3
Unu-2Unu-17Suzaki City
133°29'E133°28'E 133°29'E133°28'E133°27'E133°26'E133°25'E133°24'E133°23'E133°22'E133°21'E 133°27'E133°26'E133°25'E133°24'E133°23'E133°22'E133°21'E
LEGENDPoint survey (2002.8.29)Sampling (2002.8.27)by
Hamano
Ν
10 2(km)
Tosa Bay
Tosa City
8
阿蘇海の水質断面
Miyazu BayNoda R. Aso Sea
3032
2422201816141210864
2826
34
2
Salinity (psu)
01
2
34
5
6
7
89
1011
12
1314
Aso-15 Aso-16 Aso-17 Aso-19 Aso-24 Aso-8 Aso-7 Aso-21 Aso-15 Aso-16 Aso-17 Aso-19 Aso-24 Aso-8 Aso-701
234
56
7
89
1011
12
1314
DO (％)
102030405060708090100110120130140
0
150
Aso-21
2003.2
by Hamano
Ν
0 1000 500(m)
Aso Sea135°8'E 135°9'E 135°10'E 135°11'E 135°12'E
35°34'N
35°33'N
Mizoshiri
Miyazu Bay
Amano- hashidate
Rute survey (2002.6.2) Rute survey (2002.7.25) Rute survey (2003.2.26)
LEGEND
Sampling (2002.6.2) Sampling (2002.7.25) Sampling (2003.2.26)
Point survey (2002.6.2) Point survey (2002.7.25) Point survey (2003.2.26) Iwataki
MonjuNoda R.
Aso-14
Aso-15Aso-16
Aso-17Aso-19
Aso-21
Aso-8Aso-7
Aso-21'
Aso-23Aso-22
Aso-24
Fig.4 阿蘇海調査地点
阿蘇海阿蘇海
by Hamano
Ν
0 1000 500(m)
Aso Sea135°8'E 135°9'E 135°10'E 135°11'E 135°12'E
35°34'N
35°33'N
Mizoshiri
Miyazu Bay
Amano- hashidate
Rute survey (2002.6.2) Rute survey (2002.7.25) Rute survey (2003.2.26)
LEGEND
Sampling (2002.6.2) Sampling (2002.7.25) Sampling (2003.2.26)
Point survey (2002.6.2) Point survey (2002.7.25) Point survey (2003.2.26) Iwataki
MonjuNoda R.
Aso-14
Aso-15Aso-16
Aso-17Aso-19
Aso-21
Aso-8Aso-7
Aso-21'
Aso-23Aso-22
Aso-24
Fig.4 阿蘇海調査地点
9
Okhotsk SeaAbashiri R. Lake Abashiri
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
Water Temp. (℃)
67891011121314151617181920212223
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
Salinity (psu)
3032
2422201816141210864
2826
34
2
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
DO (％)
102030405060708090100110120130140
0
150
2 km
Chlorophyll-a (µg/l)
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
50
45
4035
30
25
2015
10
5
0
網走湖の水質断面
43°54'
43°55'
43°56'
43°57'
43°58'
43°59'
44°0'
44°1'
144°8' 144°9' 144°10' 144°11' 144°12' 144°13' 144°14' 144°15' 144°16' 144°17'
Ab-1Ab-2Ab-3
Ab-4Ab-5
Ab-6
Ab-7
Ab-8
Ab-9
Ab-10Ab-11
Ab-12
Ab-13Ab-14Ab-15
Ab-16Ab-17
Ab-18
Ab-19
Ab-20
Ab-21
Ab-22
Ab-22
Ab-WQ1Ab-WQ2
Ab-WQ3
Ab-WQ4
Ab-WQ5
by Hamano
Ν
0 2000 (m)1000
Lake Abashiri Abashiri R.
Abashiri R.
Abashiri City
Memanbetsu R.
Memanbetsu
Yobito
Rute survey (2002.8.6) Point survey (2003.8.25) Rute survey (2003.8.27)
LEGEND
Sampling (2003.8.27)
Oomagari
網走湖網走湖
43°54'
43°55'
43°56'
43°57'
43°58'
43°59'
44°0'
44°1'
144°8' 144°9' 144°10' 144°11' 144°12' 144°13' 144°14' 144°15' 144°16' 144°17'
Ab-1Ab-2Ab-3
Ab-4Ab-5
Ab-6
Ab-7
Ab-8
Ab-9
Ab-10Ab-11
Ab-12
Ab-13Ab-14Ab-15
Ab-16Ab-17
Ab-18
Ab-19
Ab-20
Ab-21
Ab-22
Ab-22
Ab-WQ1Ab-WQ2
Ab-WQ3
Ab-WQ4
Ab-WQ5
by Hamano
Ν
0 2000 (m)1000
Lake Abashiri Abashiri R.
Abashiri R.
Abashiri City
Memanbetsu R.
Memanbetsu
Yobito
Rute survey (2002.8.6) Point survey (2003.8.25) Rute survey (2003.8.27)
LEGEND
Sampling (2003.8.27)
Oomagari
10
ヘドロのできやすい環境ヘドロのできやすい環境
ヘドロ
塩分躍層
河川水（栄養塩の付加） 海水（硫酸イオンの付加）
貧酸素環境H2S H2S
ヘドロ
塩分躍層
河川水（栄養塩の付加） 海水（硫酸イオンの付加）
貧酸素環境H2S H2S
・有機物付加が大きいところ．生産性が高い・・・富栄養化したところ・貧酸素～無酸素環境．・海水の供給があるところ．
網走湖網走湖
Okhotsk SeaAbashiri R. Lake Abashiri
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
Water Temp. (℃)
67891011121314151617181920212223
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
Salinity (psu)
3032
2422201816141210864
2826
34
2
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
DO (％)
102030405060708090100110120130140
0
150
2 km
Chlorophyll-a (µg/l)
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
50
45
4035
30
25
2015
10
5
0
Okhotsk SeaAbashiri R. Lake Abashiri
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
Water Temp. (℃)
67891011121314151617181920212223
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
Salinity (psu)
3032
2422201816141210864
2826
34
2
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
DO (％)
102030405060708090100110120130140
0
150
2 km
Chlorophyll-a (µg/l)
0123456789
10111213141516
Ab-10 Ab-9 Ab-2Ab-6
50
45
4035
30
25
2015
10
5
0
海水の供給 無酸素環境
富栄養化
網走湖のヘドロ
11
ヘドロの分布を調べるにはヘドロの分布を調べるには
全有機炭素（TOC）濃度の分布．全イオウ（TS）濃度の分布．
共に高い場所にヘドロが分布する．
中海における全有機炭素濃度の分布中海における全有機炭素濃度の分布
倉門ほか（1998）
12
中海における全イオウ濃度の分布中海における全イオウ濃度の分布
倉門ほか（1998）
中海の水質断面中海の水質断面
3032
2422201816141210864
2826
34
2
50
45
4035
30
25
2015
10
5
0
188 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
99A13
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Depth (m)
1999.8.12
Hii R. Lake Shinji Oohashi R. Lake Nakaumi Sakai Channel Miho BayNakaura GateNakaumi BridgeShinji Bridge
105 15 20 25 30 35 40 45 500
Chlorophyll-a (µg/l)
188 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
99A13
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Depth (m)
1999.8.12
Hii R. Lake Shinji Oohashi R. Lake Nakaumi Sakai Channel Miho BayNakaura GateNakaumi BridgeShinji Bridge
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
Salinity (psu)
3032
2422201816141210864
2826
34
2
50
45
4035
30
25
2015
10
5
0
188 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
99A13
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Depth (m)
1999.8.12
Hii R. Lake Shinji Oohashi R. Lake Nakaumi Sakai Channel Miho BayNakaura GateNakaumi BridgeShinji Bridge
105 15 20 25 30 35 40 45 500
Chlorophyll-a (µg/l)
188 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
99A13
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Depth (m)
1999.8.12
Hii R. Lake Shinji Oohashi R. Lake Nakaumi Sakai Channel Miho BayNakaura GateNakaumi BridgeShinji Bridge
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
Salinity (psu)
高生産
海水の移流
13
中海のヘドロ形成モデル中海のヘドロ形成モデル河川（栄養塩の付加）
海水（硫酸イオン）
高生産層
栄養塩の付加
塩分躍層
河川（栄養塩の付加）
海水（硫酸イオン）
高生産層
栄養塩の付加
塩分躍層
無酸素 貧酸素
酸化
中海のヘドロ形成モデル2中海のヘドロ形成モデル2
0123456789
101112131415161718
Site A St.X St. 6 Site C St.33SH-7
Ohashi R. Lake Nakaumi Miho BayNakaura-gate Sakai Channel 2001.11/4
0123456789
101112131415161718
Site A St.X St. 6 Site C St.33SH-7
Ohashi R. Lake Nakaumi Miho BayNakaura-gate Sakai Channel 2001.11/5 2001.11/6
0123456789
101112131415161718
3032
2422201816141210
2826
34
Site A St.X St. 6 Site C St.33SH-7
Ohashi R. Lake Nakaumi Miho BayNakaura-gate Sakai Channel
WindWind
Salinity (psu)calm
0123456789
101112131415161718
Site A St.X St. 6 Site C St.33SH-7
Ohashi R. Lake Nakaumi Miho BayNakaura-gate Sakai Channel 2001.11/4
0123456789
101112131415161718
Site A St.X St. 6 Site C St.33SH-7
Ohashi R. Lake Nakaumi Miho BayNakaura-gate Sakai Channel 2001.11/5 2001.11/6
0123456789
101112131415161718
3032
2422201816141210
2826
34
Site A St.X St. 6 Site C St.33SH-7
Ohashi R. Lake Nakaumi Miho BayNakaura-gate Sakai Channel
WindWind
Salinity (psu)calm
河川（栄養塩の付加）
海水（硫酸イオン）
高生産層
栄養塩の付加
塩分躍層
無酸素 貧酸素
酸化
無酸素～酸化
14
全有機炭素濃度と全イオウ濃度のダイアグラム
全有機炭素濃度と全イオウ濃度のダイアグラム
昔の中海の環境昔の中海の環境
15
中海の循環システム中海の循環システム
中海コアの解析
Total Organic Carbon Content (%)
Total Sulfur Content (%)
TOC/TN Ratio
TOC/TS Ratio
Mean grain size ( φ)
500 1000 1500 2000500 0
500 1000 1500 2000500 0Cal BC Cal AD
Calendar Age
0
1
2
30
10
20
300
1
2
30
1
2
3
46.5
7.0
7.5
8.0
IIIIIIIVVVI
TOC Maximumclosure of Lake NakaumiLow Sedimentation rate
StagnantCool?
Flood event
Diversion of Iinshi River(1665)Diversion of Hii River(1635-1639)
Diversion of Iinshi River(1840)
High Sedimentation Rate
StageHuman modification (1981)
StagnantHigh TOC
Warm EventHigh sea level relative high circulation Relative Oxic condition
Inner Bay Inner BayAnoxic condition
Event
AsukaNara Heian
Kamakura
Muro- machi
Momoyama
YedoKofunYayoiJomonearly middle latelatest
Meiji Taisyo Syowa Period
Ｎ1コアの380cmのTOCピーク層準は，既存の中海のコアの研究でも認められ，中海の古環境変遷史のなかで特徴的なイベントである．このイベントは，中海が内湾的環境から閉鎖的な汽水湖的な環境への移行に伴うものと思われる．その後のTOC濃度の減少は，堆積速度の増加による希釈効果によるもので，飯梨川デルタの前進に伴う堆積場の縮小および1840年以降は斐伊川の東流による砕屑物負荷によるものと思われる．1660年代に見られるN2コアの平均粒径の粗粒化は，1665年の飯梨川の流路変更に起因し，コア深度40～50cmに見られる粗粒化イベントは1840年の大洪水に起因するものであろう．1900年代に見られるTOCの急速な増加は，人類活動の影響によるものであり， 1970年代に始まった中海干拓事業による中海本庄水域の閉鎖により加速的に増加したものと思われる．
16
過去の環境（阿蘇海の解析例）
0
1
2
3
4
Depth (m) TOC (%)
1 432 65TS (%)
1 2 3 4 5
Ⅰ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅴ
Ⅶ
Ⅵ
Aso1 Unit
還元的環境（現在の環境）．ラミナが見らる．
Aso1は相対的に酸化的，Aso2は相対的に還元的
で水深により環境がわかれる．
相対的に酸化的環境
Aso2では貝化石が散在
相対的に還元的環境
堆積速度が遅いためTOC,TSが濃集
相対的に酸化的環境
バイオターベイション
若干粒度が粗くなる堆積イベントがある
相対的に還元的環境
ラミナが見られる
大きな洪水と考えられる堆積イベントある
Aso2 core
相対的に還元的環境
ラミナが見られる
環境，特徴 Aso2 Unit
0
100
200
Ab4-1 coreDepth:15.8m Core length:131cm
olive black
blacklight gray
mud with lamination
Depth (cm)
150
50
light grayblack
black and light gray lamination
dark gray
light gray
dark gray
dark gray
olive black
dark gray
olive black
dark gray
olive black
網走湖の環境変化
17
網走湖のコアの明度と明暗の層位的分布
網走湖のコアの明暗と水質記録による塩分躍層の上昇
18
網走湖のコアに見られる明暗
網走湖では，限られた水深に対し，季節的な無酸素層が見られる．これはコアで観察することができる．この無酸素層は冬季に形成されるもので，氷結湖の特徴である．
![世界一雷の多い湖 世界一雷の多い 湖 Venezuela - JICA...Venezuela [ベネズエラ] 写真・文＝鈴木智子（フォトエッセイスト ） 地球ギャラリー](https://static.fdocument.pub/doc/165x107/609de2602262f81bf95ab0c8/coee-coee-venezuela-jica-venezuela.jpg)
