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2019 年度 実績報告書

河川流況・流域情報を考慮したマイクロプラスチック輸送量モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04937
研究機関東京理科大学

研究代表者

片岡 智哉  東京理科大学, 理工学部土木工学科, 助教 (70553767)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード河川マイクロプラスチック / 輸送量モデル / 鉛直分布 / 横断分布 / マクロプラスチック / 画像解析
研究実績の概要

本研究は,河川流況及び流域特性を考慮した河川におけるマイクロプラスチック(MP)の輸送モデルを開発するものである.本年度の研究実績は,主に3つである.
1. 過年度に江戸川野田橋で計測した横断面におけるMP濃度分布の代表性を確認するため,鶴見川新横浜大橋における横断方向と鉛直方向のMP濃度分布を計測して両者を比較した.横断方向のMP濃度分布は,江戸川では両岸が高く,鶴見川では流心が高い傾向があり,明瞭な共通点はみられなかった.一方,鉛直方向のMP濃度分布は,いずれの河川でも表層と低層で高く,中層で低い傾向を示していた.両者のデータに基づき,鉛直方向におけるMP濃度分布モデルを構築した.
2. 日本全国70河川90地点のMP濃度の計測結果に基づき,人口密度(流域面積に対する人口の割合)と市街地率(流域面積に対する市街地面積の割合)からMP濃度を推定する回帰モデルを作成し,降水・蒸発散・浸透を考慮した水収支解析に基づき,日本全国のMP輸送量マップを作成した.本研究成果は,国際学術雑誌Waterに掲載された.
3. 河川から海域へのプラスチック輸送量を把握する上で,将来的にMPの発生元であるマクロプラスチックの輸送量も把握する必要があることを踏まえて,マクロプラスチックの輸送量計測手法の開発を行った.本手法は,橋梁から鉛直方向に撮影した動画を解析して,河川表面上の浮遊ごみ面積と輸送速度(単位時間当たりにごみの移動量)を計測し,単位面積当たりのごみ質量を乗じることで河川浮遊ごみ輸送量を連続計測するものである.本研究成果は,国際学術雑誌Scientific Reportsに掲載された.現時点では,浮遊ごみの中からプラスチックのみを検出することはできないが,今後機械学習によるプラスチックの検出アルゴリズムを導入して,将来マクロプラスチックの輸送量モデルの開発につなげる.

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Quantification of floating riverine macro-debris transport using an image processing approach2020

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Tomoya、Nihei Yasuo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 2198

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59201-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-Resolution Mapping of Japanese Microplastic and Macroplastic Emissions from the Land into the Sea2020

    • 著者名/発表者名
      Nihei Yasuo、Yoshida Takushi、Kataoka Tomoya、Ogata Riku
    • 雑誌名

      Water

      巻: 12 ページ: 951~951

    • DOI

      10.3390/w12040951

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 河川におけるマイクロプラスチックの浮遊・沈降特性2019

    • 著者名/発表者名
      小林俊介,片岡智哉,宮本颯太,二瓶泰雄
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 75 ページ: I_439-I_444

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 河川におけるサイズ別プラスチックごみの堆積分布特性と劣化状況の把握2019

    • 著者名/発表者名
      藤山朋樹,吉田拓司,宮本颯太,村上依里子,岡本洋輔,片岡智哉,二瓶泰雄
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 75 ページ: I_433-I_438

    • 査読あり
  • [学会発表] Continuous Monitoring for Floating-debris Flux in Rivers with Image-analysis Technique2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kataoka, Tomoki Fujiyama and Yasuo Nihei
    • 学会等名
      38th IAHR World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Microplastic contamination of the surface waters of Japanese rivers2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kataoka and Yasuo Nihei
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019,
    • 国際学会
  • [学会発表] 河川におけるマイクロプラスチック輸送量評価に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      片岡智哉, 二瓶泰雄, 小林俊介
    • 学会等名
      環境水理部会研究集会2019
  • [学会発表] 荒川におけるマイクロプラスチック濃度の縦断分布計測に基づく発生源の推定2019

    • 著者名/発表者名
      片岡智哉, 宮本颯太, 二瓶泰雄
    • 学会等名
      第74回土木学会年次学術講演会

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公開日: 2021-01-27  

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