身近な水源でもある霞ヶ浦と流入河川の水質を調査してきた。2005年度は霞ヶ浦の白濁の原因となった「白い浮遊物」の正体を探究し、これに金属が含まれていることをつかんだ。06年度はその金属がリンとアルミニウムであることを突き止めた。07年度はこれらの金属がどこから来るのか調べることにした。その調査中に流入河川の１つの大須賀津川でエビの大量死に遭遇したので、合わせて原因追究する。

〈１〉流入河川の水質調査

霞ヶ浦の流入河川のうち大須賀津川、大塚川の上流、中流、下流における水と浮遊物を調べる。

〈方法〉

〈結果と考察〉

金属（Fe、Al、Zn）は水中よりも浮遊物中に多く含まれ、PO4、NH4は浮遊物中よりも水中に多い。上・中・下流別にみると、CODやPO4は下流よりも上流の方が高かった。
しかし金属濃度や電導率は上流よりも中、下流の方が高かった。中流付近の岸から金属濃度や電導率を高める物質が流れ込んでいるのではないか。

〈２〉流入河川流域の土質調査

浮遊物中の金属は、流入河川の途中から流れ込んでいると考え、上・中・下流域の土中の金属濃度を調べる。

〈方法〉

川岸や川底から採取した土20gを３N塩酸20mlで溶かす。その液をろ過して３N水酸化ナトリウムで中和後、金属濃度などを調べる。

〈結果と考察〉

土中の金属濃度は全体的に、中下流よりも上流の方が高かった。前記の調査では、水中や浮遊物中の金属濃度は上流より中下流の方が高かったので、これは予想に反する結果だった。自然界では雨水によって土から金属が溶け出す。上流の土中で金属濃度が高ければ、河川に溶け出す金属も上流で多くなるはずだが。

〈３〉水田、蓮田、霞ヶ浦の水質調査

近くにある水田や蓮田では金属を含む浮遊物が多く、流入河川や霞ヶ浦の水質にも影響していると考えられる。

①ろ過による水質変化：

〈方法〉

水田、蓮田、霞ヶ浦の水を、孔径10、１、0.1μmのフィルターでろ過し、ろ過前と後での水質変 化を調べる。

〈結果と考察〉

Fe、Al、Znの金属濃度やPO4、NＯ3、NH4、CODは下がり、電導率、pHは上がった。とくに電導率は、孔径１μmフィルターでろ過したときが最も高かった。

②浮遊物の成分：

〈方法〉

孔径10μmフィルターでろ過。ろ紙に残った浮遊物を３N塩酸で溶かし、水酸化ナトリウムで中和後に測定する。

〈結果と考察〉

水田、蓮田、霞ヶ浦とも浮遊物中に金属や有機物が多かった。浮遊物の少ない霞ヶ浦に比べて、浮遊物の多い蓮田が金属濃度は低かった。しかし蓮田のPO4は水田、霞ヶ浦よりも高かった。また、浮遊物が茶色がかったときは全体的にAlやFeが多くなり、黄色がかったときはZnが多くなる傾向があった。

③プランクトンの調査：

〈方法〉

採取した水を孔径10μmフィルターでろ過し、ろ紙に残った浮遊物を観察する。

〈結果と考察〉

霞ヶ浦は珪藻類、藍藻類、動物プランクトンの割合が高かった。水田では藍藻類、緑藻類、ごみの割合が高く、蓮田ではごみ、緑藻類が多かった。04年度の研究で、PO4が高いとプランクトン数も多いことが分かった。PO4が高い蓮田では、やはりプランクトン数も多いと予想したが、調査した５～７月にかけてプランクトンの割合は約40％から約20％に少なくなった。

流入河川の調査中、大須賀津川でエビが大量に死んでいた。その時の川の水質は、電導率がいつもの約２倍、塩分濃度は約10倍もあった。その原因追究の実験を行った。

①どんな物質が電導率や塩分濃度を高めたのか：

〈方法〉

塩化アルミニウム、炭酸ナトリウムなど一般的な工場廃水に含まれている物質、洗剤や和風だしなど生活排水の物質など様々な70種類の物質0.1gを水100mlに溶かして測定。

〈結果〉

無機物が電導率や塩分濃度を上げた。有機物は上げなかった。電導率と塩分濃度との関係がエビ大量死の時と同じだったNaCl、KCl、Na2SO4、AlCl3が死因に関係していると考えた。

②エビの死骸で塩分濃度は高まるか：

死骸３匹を水１褄に入れ、定期的に数値を測定したが、上がらなかった。

③本当に高い塩分濃度が死因か：

〈方法〉

濃度１％、0.5％のNaCl川水などでエビを飼育。

〈結果〉

濃度が高い１％NaCl川水で死ぬのが早かった。

④炎色反応：

〈方法〉

大量死現場の水を蒸発させてできた結晶とNaCl、KClなどの炎色を比較。

〈結果〉

結晶はNaClの炎色と同じオレンジ色だった。

⑤「検量線」による原因物質の特定：

〈方法〉

物質が溶ける量と塩分濃度、電導率は比例する。この関係を用いてNaCl、KCl、NH4Clについて定量測定した「検量線」をグラフに描き、大須賀津川（上・中・下流）の水の測定値をプロットした。

〈結果と考察〉

塩分濃度は上・中・下流いずれの水もNaCl、KClに一致した。電導率は中・下流の水がNaCl、KClに一致したが、上流の水だけは一致せず低い値が出た。①～④の結果と合わせ、大量死の原因物質はNaClだと確認できた。

今回の水質調査で、電導率が川の中・下流よりも上流で低かったこと＝研究Ⅰ（１）・研究Ⅱ⑤、水をろ過すると電導率がろ過前より上がったこと＝研究Ⅰ（３）①＝の原因として「マスキング効果」を考えた。これは「水中である物質を別の物質が取り囲み、ある物質本来の測定値よりも低い値が出る」という現象、効果だ。さらに、06年度に研究解明した「水の白濁のメカニズム」（AI水溶液にリン酸イオン水溶液を加えると、水溶液が白濁しAl値が下がること）をもとに、電導率に対するマスキング効果モデルを考案した。同モデルは、「電導率を上げる物質」（主に金属）が「電導率を上げる効果のない物質」（アミノ酸などの有機物）に水中で取り囲まれるように結合し、ろ過前には低い電導率を示す。ろ過後にはフィルターで「電導率を上げる効果のない物質」がこし取られたため、ろ液の電導率が高まる――というものだ。
　「電導率を上げる効果のない物質」にはどんなものがあるか調べた。NaCl、KCl、硫酸アンモニウム、硝酸カリウム、リン酸カリウム、アルギン酸ナトリウム、アスコルビン酸、ブドウ糖の各水溶液に、金属（Al、Fe、Zn）水溶液を滴下していき、電導率と塩分濃度の変化をみた。電導率を最も下げる効果のあったのはアルギン酸ナトリウムで、水溶液も白濁した。これは水中で金属とアルギン酸が結びつき粒になったもので、アルギン酸が金属を取り囲んでいるものと考えられる。