| Project/Area Number |
23K04101
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Hyogo Environmental Advancement Association (Hyogo Prefectural Institute of Environmental Sciences) |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 元治 (財)ひょうご環境創造協会(兵庫県環境研究センター), 兵庫県環境研究センター水環境科, 研究員(移行) (20446800)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中谷 祐介 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20635164)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
|
|---|
| Keywords | COD / 海水中有機物 / 難分解性有機物 / 有機物分解速度 / 栄養塩類 / 低次生態系モデル / 栄養塩 / 栄養塩再生速度 / 低次生態系数値モデル / 貧栄養化 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、①閉鎖性海域で起きている「貧栄養化とCODが下がらない現象」を実験により再現し、また、現地海域の水質調査を行うことで、貧栄養から中栄養海域において作られる有機物の質（組成比及び分解性）の変化を把握する。
②得られた情報をもとに、「貧栄養化に伴う有機物の組成変化と難分解化」を再現可能な、貧栄養海域に適用できる低次生態系・COD数値モデルを開発する。モデルの性能評価として、海域の栄養塩類濃度が大きく低下してもCODが下がらない大阪湾西部・播磨灘のCODの経年変化について再現計算を行う。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
大阪湾の貧栄養から中栄養の複数地点から海水を採取し，室内での有機物分解実験を行うことで，海水中有機物の質（組成比及び分解性）の違いを調べた。2025年度には，貧栄養の海水に栄養塩を添加した分解実験も行った。
2024年度から収集してきた大阪湾海水の有機物分解実験のデータを解析し，粒状有機炭素（POC）と溶存有機炭素（DOC）の分解時間を求めた。POCはほとんどが準易分解性であり，分解時間は8.5日と推定された。DOCは，外洋起源と陸域・内部生産起源の混合物であり，陸域・内部生産起源の一部が分解するとしてDOCモデル式を立てた。これにより，陸域・内部生産起源の43%は難分解性であり，残りの57%が分解時間35日の準易分解性と推定された。この海水に栄養塩を添加すると，POCとDOCの分解が僅かながらに進んだことから，栄養塩による微生物の有機物分解の促進を確認できた。
植物プランクトンについて，増殖・栄養塩摂取式の違いによる周囲水の水質変動を，完全混合槽1ボックス低次生態系モデルを用いて解析した。その結果，植物プランクトンの細胞組成比であるN/C比やP/C比を固定しないモデルは，固定するモデルよりも貧栄養環境を表現しやすいことが確認された。
有機物を陸域・内部生産・外洋起源に区分した三次元流動・低次生態系モデルを開発し，瀬戸内海の各湾灘における起源別のCODの分布と内訳を定量化した。その結果，外洋起源の難分解性CODは季節・湾灘に依らず0.6～0.7mg/L程度存在し，海域のCOD管理において無視できないことが示された。また，CODのうち，難分解性CODが占める割合は，いずれの季節・湾灘においても50%を上回ることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね計画どおりに，貧栄養から中栄養海域における海水中有機物の質（組成比及び分解性）の変化を数値化するための室内実験を実施している。2025年度は，実験系の改良によって実験期間を100日まで延長したことに加え，人工的に栄養状態を調整した海水や，外海水（瀬戸内海のバックグランド）が主成分である海水の分解実験も行うことによって，当初予定よりも充実した有機物分解に関するデータを入手できた。この結果，本研究で構築する，貧栄養海域に適用できる低次生態系・COD数値モデルに必要となる，海水中有機物の粒状態と溶存態のそれぞれの分解速度（分解時間）を求めることができた。
シミュレーションモデルについては， 2024年度に構築した瀬戸内海の三次元数値モデルをベースとして，有機態C・N・Pをそれぞれ形態別・分解性別・起源別に区分することにより，海域におけるCODの動態を詳細に解析可能な生態系モデルを開発した。
得られた成果の一部は，学術論文や国内の学術講演会で発表した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は，引き続き，貧栄養から中栄養海域の海水中有機物の質（組成比及び分解性）の変化を数値化するための情報を，室内実験により収集する。前年度までの実験は，実海水を用いていたため，有機物の起源（陸域由来と内部生産由来の混合率）が不明であった。2025年度では，水槽内で人工的に内部生産有機物をつくり，これの有機物分解過程を調べる。これにより，貧栄養の海で作られる内部生産有機物（植物プランクトン由来）のみの分解過程の情報が得られると考えている。
分解実験により得られた結果を反映した数値モデルを構築し，瀬戸内海を対象に水質シミュレーションを実施する。分解速度に影響を及ぼす水質パラメータを特定し，水質依存型の分解速度式の定式化を試みる。さらに，分解速度を一定値とした場合との解析結果の差異を調べることで，貧栄養化とCODが低下しない現象のメカニズムについて解析する。
|
