琵琶湖深部湖底における湧水・メタンの形成機構と同湧水が環境に与える影響の評価

Research Project

Project/Area Number	23K03494
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
Research Institution	The University of Shiga Prefecture
Principal Investigator	小泉尚嗣滋賀県立大学, その他部局等, 副学長 (00215154)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山野誠東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (60191368) 角皆潤名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50313367) 笠谷貴史国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), センター長代理 (90373456) 後藤慎平東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (90772939) 岸和央立正大学, 環境科学研究所, 客員研究員 (40802468) 細井祥子 (田辺祥子) 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (80423226) 丸尾雅啓滋賀県立大学, 環境科学部, 教授 (80275156)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	ガス音響異常 / メタン / 溶存酸素 / 高熱流量異常 / 琵琶湖 / 湖底湧水 / 湖底環境 / 温度勾配
Outline of Research at the Start	定期観測として、2か月に1回程度の頻度で、ガス（メタン）を伴う深部湖底湧水の湧出孔周辺で採水・採ガス・採泥・生物採取等を行う。ガスによる音響異常の分布を水中音波探査で把握する。水の酸素・水素同位体比や水質、メタンの濃度や炭素・水素同位体比を測定し、音波探査の結果を考慮して深部湖底湧水とメタンの起源・形成機構を推定する。また、水・泥の中や生物腸内の細菌・古細菌のメタゲノム解析も行う。他方、同湧水の湧出孔付近で湖底温度を連続観測して湧出量の時間変化を把握し、定期観測における水質の変化等と比較する。以上によって、深部湖底湧水の、琵琶湖環境への物理的・化学的・生物学的影響を評価する。
Outline of Annual Research Achievements	・高島市沖で（深部湖底湧水に伴うと考えられる）ガス音響異常が広範囲に分布することを確認した。分布の仕方に特に規則性は見られないが、現時点では、湖底深度が60mを越えるところに分布している。同湧水は、湖底付近の水質に大きな影響は与えないものの、琵琶湖最深部付近の湧水場所（Y1）の湖底では，溶存酸素濃度を若干低くする影響を与えている可能性がある。Y1直上の湖面で採集したガスの主成分はメタンであり、湖底堆積物中に広く見られているメタンと同位体組成の特徴がほぼ一致した。・湧水活動に伴う高熱流量異常が継続していることを確認した。2022年10月～2023年3月に得た約170日間のデータから、湖底水温変動の伝播は伝導のみによるとして堆積物の熱拡散率を求めると、異常に高い値となった。この結果は、堆積物中を流体が下向きに動いていることを示唆している。湧水地点で単純に湖底から上向きに水がでているだけでなく下向きの水流もあり得ることを示していて興味深い。・2023年7月にH5近傍のT1の琵琶湖湖底および表層にて採水された水からDNAを抽出し、細菌・古細菌のメタゲノム解析を行った結果、両層ともにメタン生成菌の存在は見られず、2022年の結果とは異なった。・2023年の調査では、存在を確認できなかったが、2022年の調査では深部湖底にメタン生成菌が確認されたので深部湖底堆積物中にメタン生成菌はいるものとして、琵琶湖周囲の陸地に降った降水が地下水となって沈み込み、琵琶湖深部湖底の基盤を通して湧出しているというモデルを考えた。この場合、湧出する際に熱も供給するので、湖底堆積物中のメタン生成菌が活性化されてメタンが生成されていると考えれば、湧水とともにメタンが出ていることや、湧水場所の直上の湖面で採集されたメタンの同位体組成の特徴が、湖底堆積物中のメタンのそれと一致することが説明できる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 特に大きなトラブルがなかった。
Strategy for Future Research Activity	調査に用いていた滋賀県立大学の実習調査船：はっさかⅡの係留港の出口付近に土砂が堆積したため、2024年8月に予定されている浚渫が実施されるまで、はっさかⅡの出港が困難である。したがって、2024年8月までは、水中音波探査や湧水場所付近の水質調査やガス・湖水の採集ができない見込みである。2024年9月以降にできるだけ調査回数を増やして2024年度前半の調査の少なさをカバーして計画をすすめる予定である。