2017 Fiscal Year Annual Research Report
島嶼系石灰岩層の水資源のサステナブル利用に向けた総合的環境影響評価
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17H03310
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
中屋 眞司 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (70313830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅崎 健夫 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50193933)
豊田 政史 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (60324232)
中屋 晴恵 (益田晴恵) 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70183944)
安元 純 琉球大学, 農学部, 助教 (70432870)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 海底湧水 / 栄養塩 / 潮流 / サンゴ礁 / 地下水 / 海洋生態系 / ATP / 与論島 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
亜熱帯地域にある島嶼では、淡水資源の不足から地下水に水道水源および農業水源を頼っている。そのため、反復利用による地下水溶存成分の濃縮と農業由来の栄養塩の海域への流出によって、地下水環境や海洋生態系への陸水の影響が懸念される。初年度は、鹿児島県与論島において、地下水環境の把握と環境影響評価を目的に、まず、14箇所の陸域地下水と7箇所の海底湧水を調べた。陸域地下水の滞留時間tは、14.4年±6.9年、海底湧水のtは、14.9年±5.3年となった。海底湧水は、陸域地下水が短時間に押し出されたものであると考えられる。陸域地下水のNO3-Nは、4.7±1.3 mg/L, 海底湧水では、3.5±2.7 mg/Lであった。陸域のNO3-Nは、海域に海底湧水として希釈されないで、流出していることが分かった。
土壌および地下水中のリン酸塩の形態別分析を試みた．その結果，地下水中ではオルトリン酸以外の溶存無機リンや溶存有機リンの存在が示唆され，特に与論島沿岸域の海底地下水湧出においては高濃度で存在していた．
海域の微生物活性をATPを使って評価した。結果は検討中である
海底湧水の湧出する沿岸において, 岸から沖に向かって6地点で, 満潮時・下げ潮時・干潮時・上げ潮時に、 ADCPを用いた流向・流速観測および水質観測を行った．その結果、現地調査から、岸側の南流, リーフギャップ付近の東流といった地形が大きく影響して形成される流れがみられた.海底湧水は, 海水との密度差から沖側の表層に流され, 湧水と海水は岸から沖に向かい交互に層を作るようにリーフ内を拡がっていく事が分かった。数値実験の結果、水平流速が大きく，海底湧水の湧出速度が小さかった場合，海底湧水が底を這うように拡がり，底層の海域環境へ影響を与える可能性があることが分かった。
以上から、海洋生態系への陸水の影響があることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
鹿児島県与論島において、地下水環境の把握と環境影響評価を目的に、陸域地下水と海底湧水を調べた。まずは、海底湧水を発見できた。海底湧水によって、陸域地下水中の栄養塩が流出していることが判明した。海底湧水を経由した栄養塩の濃度が、サンゴの成長阻害をもたらすレベルにあることが分かった。潮流を海岸から沖に向かって実測できた。潮流を解析する数値解析コードを使って、単純な海底地形モデルで予察的に解析してみた。以上の結果は、海洋生態系への陸水の影響があることを暗に示していた。当初の目的である地下水環境や海洋生態系への陸水の環境影響評価の足掛かりができた。二酸化炭素による陸域石灰岩の溶食に伴う透水係数の変化と溶解後の脆弱性の評価のための実験装置も試作した。海域の微生物活性をATPを使って測定した。予定していた項目はほぼ、実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
与論島にて、陸域から海域に至る水系の環境影響評価を総合的に行うために、引き続き、以下の項目について現地調査、分析実験、解析を進める。
１）陸域淡水資源の賦存量、２）気象変動と陸域淡水資源の変動関係、３）海底砂へのリンの蓄積と海底湧水によるリンの溶出メカニズム、４）ATPを用いた陸域地下水および海域の微生物活性調査、５）サンゴへのリンの生物応答試験、６）海岸からリーフ域の海底地形探査と三次元数値地形モデルの作成、７）海岸からリーフ域の海底三次元数値地形モデルを用いた潮流シミュレーション、８）陸域琉球石灰岩中の二酸化炭素濃度評価、９）高濃度二酸化炭素による陸域石灰岩の溶食に伴う透水係数の変化と溶解後の脆弱性の評価。
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