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琵琶湖深部の貧酸素化にともなうマンガン・ヒ素大量溶出モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25281007
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 環境動態解析
研究機関愛媛大学

研究代表者

板井 啓明  愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 講師 (60554467)

研究分担者 白石 史人  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30626908)
田中 万也  広島大学, サステナブル・ディベロップメント実践研究センター, 特任講師 (60377992)
加 三千宣  愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (70448380)
熊谷 道夫  立命館大学, 琵琶湖Σ研究センター, 教授 (40234512)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2014年度)
配分額 *注記
13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2013年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワード琵琶湖 / マンガン / ヒ素 / 低酸素化 / 酸化還元 / 堆積物 / 水質
研究実績の概要

本年度の実施内容は、(1)間隙水の化学分析に基づくマンガン拡散フラックスの推定、(2)堆積速度の計測、(3)微小電極実験系の発展、の三点であった。
間隙水の分析から、(1) 全ての調査地点で堆積物-湖水境界から深度2cm以内にMn濃度のピークがあること、(2) ピーク深度は季節変化するが、湖底1mのDOとの対応は不明瞭であること、(3) 計算した拡散溶出フラックスは通年高値であること、が明らかになった。このことから、前年度観測された湖底水中マンガン濃度の季節変化の規制要因として、堆積物からの溶出フラックスの変化よりも溶出後の酸化速度の変化が大きいことが示唆された。
堆積速度の計測結果、今津沖中央および安曇川沖中央において、1960-1980年にかけて堆積速度が上昇した可能性が示された。堆積物表層へのマンガンの濃集は、基本的には堆積速度が遅いほうが進行しやすく、本研究における年代データは1970年代後半から2010年にかけてのマンガン濃集層の成長原因を議論するうえで興味深い結果を与えた。
微小電極実験系は、現場の試験に応用するには至らなかったものの、Mn2+やFe2+の測定に一定の目処がつくところまで技術改良が進んだため、今後室内実験への応用が期待できる。
最後に、本研究は低酸素化がマンガン溶出に及ぼす影響に焦点を当てる一方で、溶出したマンガンの酸化が湖底の酸素消費にフィードバックをかけるという仮説を別途検証していた。間隙水のデータから算出したマンガン溶出フラックスはこの仮説の重要性を支持した。また、堆積物由来の還元性物質が湖底の酸素消費に及ぼす影響について重要な仕事を進めているスイス水質科学研究所(EAWAG)のグループを訪問し、今後の共同研究の方向性について議論を進めることができた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 琵琶湖の酸素とマンガンの関係2014

    • 著者名/発表者名
      板井啓明.
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 62 ページ: 290-291

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 琵琶湖の酸素とマンガンの関係2014

    • 著者名/発表者名
      板井啓明
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 62

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Interannual decrease of hypolimnetic oxygen level and its effect on Mn and As release from sediment in Lake Biwa, Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Itai
    • 学会等名
      EAWAG Seminar
    • 発表場所
      Eawag Kastanienbaum, Luzern, Switzerland
    • 年月日
      2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Seasonal variation of manganese release from sediment of the monomictic lake. -A case study in the Lake Biwa, Japan-2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Itai, Yuika Hyobu, Kosuke Chikaoka, Yohei Morishita, Yoshiki Shin, Adi Slamet Riyadi, Keisuke Fukushi, Shin-ichi Nakano, and Shinsuke Tanabe
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Heavy Metals in the Environment
    • 発表場所
      Guizhou International Convention Center, Guizhou, China
    • 年月日
      2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 琵琶湖北湖における溶存酸素濃度の季節変化とマンガン溶出量の関係2014

    • 著者名/発表者名
      板井 啓明,近岡 浩介, 森下 洋平, 新 典樹, Riyadi Adi Slamed, 中野 伸一, 熊谷 道夫, 田辺 信介
    • 学会等名
      第23回環境化学討論会
    • 発表場所
      京都大学・京都府・京都市
    • 年月日
      2014-05-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of DO fluctuation on the manganese cycle around the sediment water interface in bottom of the Lake Biwa2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Itai, Yuika Hyobu, Kosuke Chikaoka, Yohei Morishita, Yoshiki Shin, Michio Kumagai, Shin-ichi Nakano, and Shinsuke Tanabe
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 連合大会 2015年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜・神奈川県・横浜市
    • 年月日
      2014-04-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 北湖三地点の水質観測結果に基づく湖底のマンガン動態2014

    • 著者名/発表者名
      板井啓明
    • 学会等名
      「琵琶湖湖底の貧酸素化にともなうMn・As大量溶出モデルの構築」報告会
    • 発表場所
      京都大学生態学研究センター・京都府・京都市
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マンガン微小電極測定法の確立2014

    • 著者名/発表者名
      白石史人
    • 学会等名
      「琵琶湖湖底の貧酸素化にともなうMn・As大量溶出モデルの構築」報告会
    • 発表場所
      京都大学生態学研究センター・京都府・京都市
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マンガン酸化物構造体"メタロゲニウム"の培養について2014

    • 著者名/発表者名
      田中万也
    • 学会等名
      「琵琶湖湖底の貧酸素化にともなうMn・As大量溶出モデルの構築」報告会
    • 発表場所
      京都大学生態学研究センター・京都府・京都市
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 琵琶湖におけるマイクロセンサーを用いた底泥中の溶存酸素濃度分布とVentの動態2014

    • 著者名/発表者名
      熊谷道夫
    • 学会等名
      「琵琶湖湖底の貧酸素化にともなうMn・As大量溶出モデルの構築」報告会
    • 発表場所
      京都大学生態学研究センター・京都府・京都市
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 湖底の酸素消費に対するマンガン酸化反応の寄与について2014

    • 著者名/発表者名
      板井啓明
    • 学会等名
      「琵琶湖湖底の貧酸素化にともなうMn・As大量溶出モデルの構築」報告会
    • 発表場所
      京都大学生態学研究センター・京都府・京都市
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 琵琶湖湖底のDO変化が堆積物―湖水境界のマンガン挙動に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      板井 啓明, 兵部 唯香, 近岡浩介, 森下洋平, 新典樹, 中野 伸一, 田辺 信介
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 琵琶湖北湖における溶存酸素濃度の季節変化とマンガン溶出量の関係2014

    • 著者名/発表者名
      板井 啓明,近岡 浩介, 森下 洋平, 新 典樹, Riyadi Adi Slamed, 中野 伸一, 熊谷 道夫, 田辺 信介
    • 学会等名
      第23回日本環境化学討論会
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 琵琶湖北湖盆の貧酸素化にともなうマンガン・ヒ素の溶出・沈澱過程2013

    • 著者名/発表者名
      板井啓明,兵部唯香,中野伸一,田辺信介
    • 学会等名
      第22回環境化学討論会
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Different diagenetic behaviors of As, Mo and Sb in Lake Biwa, Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Itai, T., Hyobu, Y., Kumagai, M., Tanabe, S.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2013
    • 発表場所
      フィレンチェ イタリア
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 湖底の貧酸素化による琵琶湖底泥からのマンガン溶出挙動解析 -酸化層厚減少にともなう拡散予測モデル-2013

    • 著者名/発表者名
      板井啓明, 兵部唯香, 田辺信介
    • 学会等名
      2013年度 日本地球化学会年会
    • 発表場所
      つくば大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 地球化学・環境化学における微量元素形態分析の重要性

    • 著者名/発表者名
      板井啓明
    • 学会等名
      徳島地区分析技術セミナー
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 琵琶湖北湖底泥からのマンガン・ヒ素の溶出機構

    • 著者名/発表者名
      板井啓明, 兵部唯香 他6名
    • 学会等名
      環日本海域環境研究センターシンポジウム 「環日本海域研究の新展開」成果報告会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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