2015 Fiscal Year Research-status Report
寒冷地固有の物質情報を利用した流域の環境動態解析の高度化
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15K00514
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
駒井 克昭 北見工業大学, 工学部, 准教授 (90314731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 恵介 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60271649)
布川 雅典 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 学術研究員 (90389651)
中下 慎也 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90613034)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 流域 / 物質情報 / 希土類元素 / 溶存有機物 / 栄養塩 / 底生藻類 / 積雪 / 融雪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
北海道地方の水環境問題の背景には，寒冷地固有の積雪・融雪，河川や湖沼の結氷・解氷などが物質動態を複雑にしていることに加え，流域が有する寒冷地固有の風土と産業活動の様々な汚染起源となる後背地を有することが深く関わっており，これらが物質動態の科学的解明と技術的な問題解決の障壁となっている．既往の研究では，堆積物の由来や起源を代表する物質としては，天然放射性物質，鉱物磁気，金属元素や金属化合物，希土類元素等が有効と考えられる．また，溶存有機物の場合は，CDOMの蛍光特性を利用した3D-EEMsが感度，選択性の点で優位性が高い．さらに，希土類元素は堆積物の分析に加えて地質由来の元素が溶存しうる地下水の起源追跡のための元素として用いる研究もなされており，河川水や汽水域，海洋水への適用も試みられている．特に，様々な源泉や人為的あるいは自然的な土地利用がモザイク的に分布した流域においては地質由来の元素である希土類元素の環境水中の含有成分を用いた物質循環解析が有望と考えられる．しかしながら，きわめて自然豊かな道東地方における希土類元素パターンに関する研究はなく，さらに自然由来の希土類元素の検出可能性，ひいては人為的な影響が環境水中の希土類元素パターンに及ぼす影響は明らかでない．
本研究ではまず，道東地方の代表的な自然環境下であり人為起源の汚染が少ないと考えられる釧路湿原源流域，淡水湖である阿寒湖，および海水と淡水が混じり合う汽水湖であるコムケ湖における希土類元素パターンの把握を行った．また，希土類元素パターンの測定のためのICP-MSを用いた最適な分析条件について検討を行った．流域における流出形態については栄養塩のデータを用いて，蓄積場所などの確認を行った．一方，十勝地方の森林流域における小河川を対象に底生藻類の増殖条件についても栄養塩と濁度，光条件などを考慮してモデルによる検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では分離・濃縮によって環境水中の希土類元素の定量を行い，道東地方における起源解析に利用できる可能性を示すことに成功した．比較サンプル（阿寒湖，コムケ湖）に比べると釧路湿原源流域ではREEsパターンを識別できるほど高い濃度が検出された．源流域やその周辺には温泉地など地下水由来の水が豊富にあるため，地質由来の成分が多く含めれていた一方，コムケ湖や阿寒湖ではそれらが比較的に少なかったことが考えられた．流出モデルを用いた物質輸送についての検討では，流域における主要な栄養物質の集積場所の確認ができた．コムケ湖においては干潟上の栄養塩と溶存有機物の分布変動特性が融雪水の浸透流の影響を受けていることが明らかになった．積雪寒冷地における森林域の小河川において栄養塩の測定値と流出解析の結果に基づいて栄養塩の輸送量を推定した結果，集水域の大きい貯水池からの河川へのPO4-Pの供給は他の集水域からの輸送量に比べて無視できないことが明らかになった．NO3-NとSSは融雪時期に輸送量が集中するが，NH4-NとPO4-Pは夏期から秋期にかけても輸送量は増加した．冬期には積雪による光合成速度の抑制がみられ，積雪が少なくなった場合には寒冷な環境においても光合成速度がある程度維持されることが示唆された．水中の濁度の影響は他の影響因子に比べて小さい．融雪時期にはDIPによる制限の影響が大きく，貯水池では濁度が高いために特に光環境や温度環境の良い夏期において光合成速度が抑制されていることがわかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
希薄な濃度が予想されたエリアでの元素の定量が可能であることを確認できたことから，今後は道東地方における流域で採取されたより多くのサンプルの分析を行う．また，可能であれば，比較サンプル（淡水湖，汽水湖）でのREEsパターンをさらに増やすことも視野に入れて検討を進める．また，数値シミュレーションによる検証データとするため，堆積物に関するXRFやFTIRによる分析も検討する．汽水湖においては，干潟上での浸透流と水質，および底生珪藻の繁茂の関係性について総合的に調査を行う．一方，昨年度には積雪寒冷地における森林域の小河川において栄養塩の測定値と流出解析の結果に基づいて栄養塩の輸送量を推定におおむね成功したが，冬期における積雪の影響に関する評価を詳細に検討するため，実際に近い条件での光条件を用いた検証を行う．
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| Causes of Carryover |
微量元素に関わる分析をより効率よく行うため，今年度までに分析条件を重点的に検討した．このため微量元素分析に関わる物品費や実験補助謝金は次年度に持ち越した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度持ち越した研究費は，次年度以降に微量元素分析に関わる物品費，および実験補助の謝金として使用する予定．
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