| 研究課題/領域番号 |
20H03060
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40030:水圏生産科学関連
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| 研究機関 | 東京海洋大学 |
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研究代表者 |
東海 正 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (30237044)
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| 研究分担者 |
胡 夫祥 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80293091)
塩出 大輔 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (40361810)
内田 圭一 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (50313391)
荒川 久幸 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (40242325)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | マイクロプラスチック / ニューストンネット / 網目選択性 / 採集効率 / 曳網特性 / 海中密度推定 / サイズ組成 / 流れの可視化 / 濾水率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、海洋におけるマイクロプラスチック(MPs）を採集する際に標準的に用いられるニューストンネットの採集特性を明らかにして、MPsの大きさ別の推定密度の精度向上を図り、ニューストンネットによるMPs採集方法の標準化に貢献する。
このために、仕様の異なるニューストンネット（ニューストンネットやマンタネット、標準的に用いられる0.33mmやその他目合）の網目選択性を表す特性曲線のパラメータを比較操業実験から推定する。また、回流水槽での実物実験やCFDを用いて、海表面を曳網される際の網内外の流速分布を求め、濾水効率を推定する。これらの結果をもとに、ネット採集数と濾水量からの補正方法を提示する。
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| 研究実績の概要 |
目合の異なるニューストンネットによるマイクロプラスチックMPs比較実験のデータを解析した。海表面を漂う繊維状のMPsは太さと長さに相似形が保たれていないことを明らかににして、その形状の特徴から破片状のMPs とは網目選択性が異なる結果を示唆した。また、得られた破片状のMPsの目合別のサイズ組成に対してSELECT解析法を適用することで、世界で標準的に海洋中のMPs採集に用いられている目合0.33mmのニューストンネットの網目選択性曲線のパラメータとその誤差を推定することができた。これによって、目合0.33mmでは粒径1mm以下のMPsは網目を抜けている割合を粒径別に示し、得海中のMPサイズ組成推定の補正方法を提示した。また、0.33mm 目合vs 0.2mm (あるいは0.1mm)目の比較実験データの解析を進めて、より精度の高い破片状のMPsに対する網目選択性、並びに繊維状MPsの選択性を求めるための解析を進めた。
ニューストンネット周りの流れの可視化及び濾水量の推定方法の検討については、回流水槽実験においてPIV（Particle Image Velocimetry，粒子画像流速計測手法）を用いて、ネットの網口周辺での流れの可視化を行い、表層曳網時と中層曳網時について、流速別に網内に流れ込む水量を計測して、流速別の濾水率を推定した。表層での濾水率は中層時よりも高く（85%以上）、流速の増加に伴い低下した。この値は慣例的に想定されてきた値よりも高く、ニューストンネットの濾水量のより適切な補正式を提示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
2年目、3年目に予定されていた「二つの目合におけるMPサイズ組成の比較による標準目合0.33mmの網目選択性曲線パラメータと誤差の推定」、及び「得られたパラメータと推定誤差を用いた海中のMPサイズ組成の推定」については、準備的に行っていた実験の成果をもとに論文に取りまとめて、IF4以上の国際誌に公表できた。現在、さらに追加の実験を解析することで、より精度の高い結果を得る研究を進めている。
「ニューストンネットの曳網中の姿勢及び挙動把握について」は、回流水槽実験では着実に進められている。一方で、コロナ禍で海上実験が制限されていることから、2年目の実験を着実にできるように準備が進められている。
「ニューストンネット周りの流れの可視化及び濾水量の推定方法の検討」については、回流水槽実験における流れの可視化実験が円滑に進み、2年目に予定されていた研究内容の一部についても成果を学会発表できるところまで来ている。
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| 今後の研究の推進方策 |
マイクロプラスチックに対するニューストンネットの網目選択性の推定結果をより信頼性のあるものとするとともに、形状別に、特に破片状だけでなく、繊維状のマイクロプラスチックの網目選択性についても解明に取り組む。
「ニューストンネットの曳網中の姿勢及び挙動把握」については、コロナ禍で海上実験を進めることに支障が認められることから、対策を講じながら計画通りに進められるように努める。
「ニューストンネット周りの流れの可視化及び濾水量の推定方法の検討」については、回流水槽実験の成果に基づき、CFD解析方法を確立に向けて解析モデルの開発を進める。
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