[A-HW32] 水圏生態系における物質輸送と循環：源流から沿岸まで

[AHW32-P05] 物理化学的特徴に基づく田沢湖湖水の循環メカニズムの推定

*片村 新¹、林 武司²、石山 大三¹、小川 泰正¹ (1.秋田大学院国際資源学研究科、2.秋田大学教育文化学部)

キーワード：田沢湖、水質、循環、全層循環、水温躍層、風

田沢湖は秋田県東部に位置する日本一深い湖である．その湖面標高は約249mであり，最大水深は423.4mである．1940年に水力発電や酸性河川水の希釈を目的として，田沢湖に玉川河川水が導水された．その結果，湖水の酸性化が進み多くの魚類が死滅してしまった．1991年から中和処理事業が始まり，それ以降中和処理された玉川河川水が田沢湖に導水されている．秋田県環境白書（2015年）より，中和処理開始から2000年初頭までは，浅層と深層の湖水の水質が大きく異なっていたが，2003年頃から水質がほぼ均質となったということが確認された．この事実より，2003年頃から田沢湖湖水の循環メカニズムに変化が起こり，全層循環するようになったという可能性が示唆された（Boehrer et al., 2008；石山ほか，2013）．しかしながら，田沢湖に存在する大量の湖水の循環メカニズムは明らかではない．そこで過去の研究に基づき，湖水の循環メカニズムについて次の二つの可能性が考えられる．一つ目は，金属成分濃度が高く比較的密度の大きい河川水の流入である．その河川水が湖に流入するとき高密度の流れを生むことで，田沢湖湖水の循環に影響を与える可能性がある．二つ目の可能性として考えられるのは，全体的な湖水の水温や密度が一定な条件のもとで，風によって湖水が循環するというものである．これら二つの可能性について，湖水の物理化学的特徴と水質に基づき考えていく．またこのように田沢湖の循環要因を推測することで，将来的な田沢湖の循環メカニズムの変化の可能性や長期的な水質改善効率の予測が可能となる．

湖水のサンプリングにおいて，湖心を含む計5ヵ所にてそれぞれ表水層から深水層までの湖水の採集が行われた．またサンプリングは2019年の6/1，8/2，8/3，10/6，10/31に行われた．それぞれ水温，pH，EC，Eh，密度，比重，懸濁物量の測定と水質（主要溶存成分と微量元素）の分析を行った．

湖水温の測定データより，6~10月において表層水と深層水に大きく水温差があり，深層水は水温が約4℃と一定であった．よってこの期間は湖内に水温躍層が存在していたといえる．また，サンプリング地点や深度が異なってもpHや主要溶存成分濃度の値はほとんど同じであり，湖水の化学組成は全体的に均質であった．加えて，湖水と玉川河川水の比重と懸濁物量の測定を行ったが，それらのデータに大きな違いは見られなかった．水温躍層が存在していたことと，田沢湖の湖水と玉川河川水の比重と懸濁物量がほぼ同じであったことから，湖水と玉川河川水の密度の違いよりも，水温による湖水の密度の変化が循環に大きく影響していると考えられる．したがって，一つ目の可能性は否定された．一方，冬期に表層水が十分に冷却され深水層から表水層まで水温が約4℃になると，表層水と深層水の密度差が小さくなる．この条件下で，強風によって表層水が攪拌されることで湖水は循環し，全層循環が起きると考えられる．これらの結果より，将来的に地球温暖化による湖水温の上昇によって湖の環境が変化する可能性や，気候変動が湖水循環や湖の生態系に影響を与える可能性があることが示唆された．