川の「栄養の入れすぎ」と、見えにくい大気の影響

川や湖に窒素やリンが多すぎると、藻類が異常に増え、水が濁ったり、魚がすみにくくなったりします。これを富栄養化と呼びます。対策を考えるときには、「生活排水や工場、農地から入る分」と、「空気中の窒素酸化物（NOx）が雨やちりとして地面に落ちてくる分」を分けて見積もることが大切です。 ところが、大気から落ちた窒素は、すぐに川へ出るとは限りません。長いあいだ土壌や地下水にたまり、あとから少しずつ出てくる「レガシー（過去の蓄積）」もあります。すべてを完全に切り分けるのは、とても難しい問題です。 そこで神奈川県環境科学センターの北岡勇樹さんと、本学の松本正和准教授は、「全部をきれいに分離する」のではなく、「大気をきれいにしたら、川の窒素はどれだけすぐ減るか」という、現実的な問いだけに絞りました。この「すぐ減らせる分」を、改善余力と呼びます。

リンとつき合う窒素、つき合わない窒素

研究の材料は、新たに川へ行って測ったデータではありません。すでに公開されている長期の水質データと、大気中のNOx濃度です。追加の調査なしに、手元の記録から診断できるようにするのが狙いです。 水質が安定しているとき、川の全窒素（TN）と全リン（TP）は強く連動します。生活排水など流域からの汚れは、窒素とリンがセットで出てくることが多いからです。逆に、リンと一緒に動かない窒素は、別のルート——大気から来た成分の手がかりになります。 モデルでは、この「リンを伴わない窒素」（グラフでいう切片の部分）のうち、大気中のNOx濃度に0〜2か月という短い遅れで追従する成分だけを取り出します。大気の寄与が計算上マイナスになってしまわないよう、非負制約（ゼロ未満を許さない条件）も置いています。白衣ではなく、公開データと統計のルールで川のしくみを読む。これも化学・環境科学の大切なアプローチです。

大気をゼロにしても、減るのは約9%？

この方法を相模川水系の桂川に当てはめたところ、大気中の窒素酸化物が完全になくなったと仮定しても、雨の少ない水質安定時の河川窒素負荷が2021年時点で減らせる上限は、およそ9%と見積もられました。つまり、その流域ではいまも、排水対策などの「流域側」の取り組みの方が効きやすい、という診断です。 数字は小さく聞こえるかもしれません。しかし、「大気対策と水質対策のどちらを急ぐべきか」を、追加調査なしに素早く見通せることに意味があります。優先順位を間違えると、お金も時間もかかります。 高校で習う化学は、ビーカーの中の反応だけではありません。身の回りの川や空気のデータを読み、モデルを組んで「もし大気がきれいになったら？」と問うことも、化学の仕事です。環境問題の数字の裏側を自分で確かめてみたい人は、大学の理論化学にもぜひ目を向けてみてください。

参考論文

• 北岡 勇樹, 松本 正和 (2026) “長期観測データに基づく河川窒素負荷の成分分離：大気由来負荷の改善余力の推定” 水環境学会誌, 49, 89-98. DOI: 10.2965/jswe.49.89

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