湖の色から水の状態が分かることがあるのは、水中に含まれる植物プランクトン、土砂、溶けた有機物などが、光の吸収や散乱のしかたを変えるからです。 水面に届いた太陽光の一部は水中へ入り、そこでさまざまな物質とぶつかったり吸収されたりしたあと、私たちの目やカメラに戻ってきます。その戻ってくる光の色が変わるため、湖が青、緑、茶色などに見えることがあります。
ただし、湖の色だけを見て「水質が良い」「危険だ」と断定することはできません。同じ緑色でも植物プランクトンの種類や量は違いますし、茶色でも土砂による濁りなのか、溶けた有機物による色なのかで意味が異なります。湖の色は、水の状態を知るための手がかりの一つと考えるのが適切です。
湖の色は「光」と「水の中身」の組み合わせで決まる
私たちが見ている色は、物質から返ってきた光です。湖でも同じで、太陽光が水面から入ると、水そのもの、水中を漂う粒子、プランクトン、溶けている物質などによって一部の波長が吸収され、別の波長が散乱・反射されます。
米国地質調査所（USGS）は、水の色と透明度は、水中にある粒子や溶存物質の量・種類によって変わると説明しています。特に、水中に浮遊する土砂やプランクトン、溶存有機物、水そのものが水色を左右する主な要素です。
つまり、湖の色は単なる景観ではありません。水中の成分が光に与える影響が、目に見える形で表れたものです。そのため、色の変化を観察すると、水の中で何かが変わっている可能性を知ることができます。
緑色の湖は植物プランクトンが多いことがある
湖が緑色に見える代表的な理由の一つが、植物プランクトンの増加です。植物プランクトンには光合成に使うクロロフィルaなどの色素が含まれています。
クロロフィルは光の一部を強く吸収し、緑色の光を比較的反射しやすいため、植物プランクトンが多い水は緑色に見えやすくなります。USGSも、水中のクロロフィルが多いと、緑色や近赤外域の反射特性が変化し、衛星画像などから藻類の多さを推定できるとしています。
環境省のモニタリングサイト1000の湖沼調査では、植物プランクトン量の指標となるクロロフィルaが多い湖ほど、全体として透明度が低い傾向が確認されています。植物プランクトンが増えると水中を通る光が遮られ、湖が緑っぽく、濁って見えることがあるためです。
ただし、緑色なら必ず有害な藻類が発生しているわけではありません。植物プランクトンは湖の食物網を支える重要な存在です。問題になるのは、栄養塩が増えすぎるなどして一部の藻類が異常に増殖した場合です。
茶色や黄褐色は土砂や溶存有機物の影響が考えられる
大雨のあとに湖が茶色く見えることがあります。この場合、周辺の斜面や川から細かな土や泥が流れ込み、水中に浮遊している可能性があります。
USGSは、粘土、シルト、細かな有機物、プランクトンなどが水の濁りを生み、雨天時には周囲から流れ込む粒子によって水が泥色になることがあると説明しています。こうした浮遊粒子は光を散乱させるため、水が透明に見えにくくなります。
一方、茶色や紅茶のような色は、土砂だけでなく、落ち葉や植物が分解されてできた溶存有機物によって生じる場合もあります。森林や湿地から流れ込む水には、こうした色のついた有機物が多く含まれることがあります。
したがって、「茶色い湖＝汚染」とは限りません。自然由来の土砂や有機物によって色づく湖もあります。重要なのは、色の原因が何かを測定によって確かめることです。
青く澄んで見える湖にも理由がある
粒子や植物プランクトン、色のついた溶存物質が少ない湖では、水本来の光学的な性質が目立ちやすくなります。水は赤色側の光を吸収しやすく、青色側の光が比較的残りやすいため、深く透明な湖は青く見えることがあります。
また、水中の粒子が少なければ光が奥まで届きやすく、透明度も高くなります。国立環境研究所がまとめた日本の湖沼調査でも、支笏湖や十和田湖などクロロフィルaが少ない湖では高い透明度が記録されています。
ただし、青いから必ず「非常にきれい」と断定できるわけではありません。空や周囲の山の映り込み、見る角度、水深、天候なども湖面の見え方を変えます。色を水質指標として使うには、こうした外的条件も考慮する必要があります。
透明度も水の状態を知る重要な手がかり
湖の状態を目で確かめる方法として、色と並んで重要なのが透明度です。透明度は、水中のどの深さまで物体を見ることができるかを表す指標で、一般には白い円盤を水中へ沈める「透明度板（セッキー板）」などで測ります。
透明度が低くなる主な原因には、植物プランクトンの増加や浮遊土砂などがあります。環境省の資料では、湖沼のクロロフィルa濃度と透明度には関係があり、植物プランクトン量が多くなるほど透明度が低下する傾向が示されています。
また環境省は、湖沼の「沿岸透明度」を、水生植物に必要な水中光量や景観、親水利用に関係する指標として位置づけています。透明度が低下すると、湖底へ届く光が減り、水草の光合成や生育に影響する可能性があります。
つまり、色と透明度はどちらも光を利用した情報です。水中に何が多いかによって、反射される色と光が届く深さの両方が変わります。
衛星は湖の色から広い範囲の状態を調べている
湖の色は、人の目だけでなく人工衛星からも観測できます。衛星センサーは、人間の目より細かく波長ごとの反射光を測定できます。
USGSでは、衛星などのリモートセンシングを使い、水の色からクロロフィル、藻類、濁りなどの水質情報を推定しています。水に土砂が多ければ赤色側の反射が強まりやすく、クロロフィルが多ければ緑色や近赤外域の反射特性が変わるなど、物質ごとの光学的特徴を利用します。
この方法の利点は、広い湖を一度に観察できることです。船で採水する調査は正確な測定に欠かせませんが、湖全体を高頻度で調べるには時間と費用がかかります。衛星画像なら、湖のどの場所で色が変わっているかを広域に把握し、異常の早期発見につなげることができます。
ただし、衛星による推定にも現地測定が必要です。USGSは、クロロフィルを衛星から推定するモデルを作る際に、現地のクロロフィル、濁度、色のついた溶存有機物などの測定値を使って検証するとしています。
色の変化から藻類の増加に気づくことがある
湖が短期間で緑色になった場合、植物プランクトンが急増している可能性があります。特に窒素やリンなどの栄養塩が増え、水温や日射などの条件がそろうと、藻類が大量発生することがあります。
こうした現象では、湖の色や透明度が急に変わるため、目視や衛星画像が異常の発見に役立ちます。水面に緑色の筋や塊が見える場合には、藍藻類などが水面へ集積している可能性もあります。
しかし、色だけでは藻類の種類や毒性までは分かりません。有害藻類かどうかを判断するには、顕微鏡観察や色素測定、毒素分析などが必要です。見た目は「調査を始めるきっかけ」にはなりますが、最終診断そのものではありません。
大雨の後の色変化は流入物質を示すことがある
晴れた日には青や緑に見えていた湖が、大雨の後だけ茶色くなる場合があります。これは集水域から土砂や有機物が一気に流れ込んだことを示している可能性があります。
流入河川の河口周辺だけ色が違えば、その川から運ばれた物質が湖へ広がっている様子を目で確認できることもあります。時間がたつと重い粒子が沈み、再び透明度が回復する場合があります。
一方、細かな粒子や溶存有機物は長く水中に残ることがあります。そのため、色の戻り方を見ることも、湖の水がどれくらい混ざり、物質がどの程度滞留しているかを知るヒントになります。
季節によって湖の色が変わることもある
湖の色は一年中同じとは限りません。春や夏に植物プランクトンが増えると緑色が強くなることがあり、梅雨や台風の後には流入土砂で茶色くなることがあります。秋には落ち葉由来の有機物が増える地域もあります。
さらに、季節によって湖水が混ざる深さが変わり、栄養塩が表層へ供給されると、植物プランクトンの量も変化します。そのため、同じ場所を継続して観察すると、色の季節変化から湖内の生物活動や流入の変化を把握できる場合があります。
一回だけ見た色よりも、同じ条件で長く記録した色の変化のほうが、湖の状態を判断するうえで価値があります。
湖の色だけで「水質の良し悪し」は決められない
最も重要な注意点は、湖の色と水質が一対一で対応するわけではないことです。
たとえば、自然の湿地から有機物が多く流れ込む湖は茶色く見えても、それが人為的な汚染とは限りません。また、透明で青く見える湖でも、目には見えない化学物質や細菌の有無までは判断できません。
環境省の湖沼の環境基準では、pH、COD、浮遊物質量、溶存酸素量、窒素、リンなど複数の項目を測って水質を評価します。つまり公的な水質評価でも、色だけを基準にはしていません。
湖の色は、異常や変化に気づくための便利な指標です。しかし、原因を知るには、透明度、クロロフィルa、濁度、栄養塩、溶存酸素などを組み合わせて調べる必要があります。
色を見ることは水質観測の入口になる
湖の色には、水中で起きている変化が目に見える形で現れることがあります。緑色が強くなれば植物プランクトン増加の可能性、茶色く濁れば土砂流入の可能性、透明度が急に下がれば浮遊物質や藻類が増えた可能性を考えることができます。
この特徴を利用すれば、日常的な目視観察、定点カメラ、ドローン、人工衛星などによって、広い湖の変化を効率よく見つけられます。そして変化が見つかった場所で採水や詳しい分析を行えば、より正確に水の状態を把握できます。
「見る」と「測る」を組み合わせることで、湖の水質監視はより効率的になります。
まとめ
湖の色から水の状態が分かることがあるのは、水中に含まれる物質が光の吸収・散乱・反射を変え、その違いが色や透明度として現れるからです。
- 植物プランクトンが多いと、クロロフィルの影響で緑色に見えることがある
- 土砂などの浮遊物質が増えると、茶色く濁ることがある
- 森林や湿地由来の溶存有機物でも黄褐色や茶色になることがある
- 粒子や色のついた物質が少ない深い湖は、青く澄んで見えることがある
- 透明度は、植物プランクトンや濁りなど水中の物質量を知る手がかりになる
- 衛星観測では湖の色の違いからクロロフィルや濁りなどを広域に推定できる
- 色だけでは水質の安全性や原因を断定できず、採水や化学分析との組み合わせが必要である
湖の色は、水の中で起きている変化を私たちに知らせる「見えるサイン」です。色の意味を正しく理解すれば、湖の状態の変化に早く気づき、詳しい水質調査につなげることができます。
参考資料
- 環境省「モニタリングサイト1000陸水域調査（湖沼・湿原）2009-2013年度とりまとめ報告書の公表について」
- 環境省「地域環境目標『沿岸透明度』について」
- 国立環境研究所「調査湖沼の生産層中の平均クロロフィル-a濃度、全リン濃度および透明度」
- U.S. Geological Survey「Introduction to Aquatic Remote Sensing」
- U.S. Geological Survey「Remote Sensing of Water Quality」
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