2013 Fiscal Year Annual Research Report
雨天時下水道由来の健康リスク因子の起源解析に基づく汚染制御の高度化
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24246090
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
古米 弘明 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40173546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 浩之 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00302779)
栗栖 太 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30312979)
春日 郁朗 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (20431794)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 合流式下水道雨天時越流水 / 分布型下水道モデル / 水質モデル / 糞便汚染 / 大腸菌 / ウイルス / 管路内堆積物 / 電気伝導度 |
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| Research Abstract |
雨天時下水・越流水水質調査：神奈川水再生センターにて、アンモニア濃度、電気伝導度、濁度等のセンサ類を設置して、流入下水の連続水質データの入手と雨天時下水の水質調査を行った。その結果、懸濁物とアンモニアなどの溶解性物質の雨天時流出挙動が大きく異なること、懸濁物のファーストフラッシュ現象の発生から、管路内堆積物由来の負荷の重要性が高いことが確認できた。この雨天時流出負荷量は、先行晴天日数より降雨強度に強く依存することも明らかとなった。
お台場周辺域の水質調査と環境水中の病原微生物解析：船で移動しながら３つの深さでの電気伝導度測定と採水を連続的に実施して、晴天時の水質データの取得及び来年度の雨天時調査実施に向けた準備を行った。また、お台場にて降雨後に糞便汚染指標細菌とともに、腸管系ウイルス群を測定した結果、PMMoウイルスやAichiウイルスは他のウイルスより高濃度に検出されることが確認できた。
雨天時下水中の微生物群集解析と糞便汚染の起源解析：流入下水中のヒト特異Bacteroides属細菌(Human Specific Bacteroides, HSB)の16S rRNA遺伝子と硫酸還元菌(Sulfate Reducing Bacteria, SRB)のdsr遺伝子を定量PCRにより測定した結果、SRB/HSBの比は晴天時と比較して雨天時に3~8倍と増大することから、管路内堆積物の再懸濁の指標として有効である可能性が示された。
雨天時下水道からの流出汚濁負荷量の評価と沿岸域水質予測シミュレーション：お台場周辺海域へ流入する目黒川に着目して、合理式合成法による簡易な雨水流出モデルと管渠ネットワーク情報を詳細に組み込んだ分布型下水道モデルによる流出汚濁負荷量を算定したところ、簡易モデルは分布型モデルより、越流量、大腸菌負荷量を高めに算定される傾向があることがわかった。また、水質予測モデルを用いて、お台場での大腸菌濃度上昇に及ぼす影響を流入河川の負荷量ごとに評価した。
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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
合流式下水道からの雨天時汚濁流出ダイナミクスに関する研究活動を継続して展開しており、①受水域における糞便汚染指標微生物の挙動を再現するための数値解析手法の精度向上、②雨天時の汚濁負荷量と負荷発生源の寄与度の把握、③親水空間での健康リスク評価、④健康リスク低減方策の提案、を行うことが達成度評価の項目である。
①の糞便汚染指標微生物の挙動に関しては、排出側の起源として生下水に加えて管路堆積物も考慮すること、大腸菌として浮遊懸濁態と粒子付着態を考慮することで、受水域での挙動をさらに詳細に検討できることを提案しつつある。また、晴天時ではあるが、2ｋｍにわたる深さ方向3か所の水温と塩分濃度を測定できたことから、流動場の再現性を向上できる状況となった。②の雨天時の汚濁負荷量に関しては、簡易モデルと分布型都市雨水流出モデルの両方の得失を整理できた。また、お台場への影響度を発生源ごとに定量的に評価できる水質シミュレーション手順も確立できたことなど、項目④につながる体制が順調に整っている。
③に関しては、大腸菌に加えてウイルスに関する検討も進展中であり、調査データの蓄積も始まっていることから、雨天時汚濁現象時の健康リスク因子の発生源やその寄与を推測する方法論が整理できている。今後は、お台場海浜公園における大腸菌やウイルスの濃度変化を与えて、本格的に③の健康リスクを定量評価、④のリスク低減のシナリオ解析を行い、効果的な対策案の提案への段階に入る。
研究成果の発表は、国際雑誌１篇、国際会議２件、国内会議4件であり、研究は順調に進行している。。
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| Strategy for Future Research Activity |
下記の項目について、研究を推進する。
１）雨天時後のお台場周辺域の水質調査：お台場を健康リスク評価地点と定め、その周辺の雨天時越流水の影響を受ける沿岸域において、雨天後の経日的な水質調査を実施する。側線に沿って深さ方向3か所で連続的に採水するとともに、電気伝導度を測定して水質シミュレーションの検証データとする。
２）雨天時流入下水の水質調査データ解析：昨年度入手できた横浜市神奈川水再生センターにおける流入下水の水質変動調査結果を踏まえて、分布型下水道モデルにより、水質変動傾向を解析する。そして、初期雨水に伴う汚濁流出現象を定量的に評価する。
３）雨天時下水道汚濁流負荷流出量評価と沿岸域水質予測シミュレーション：東京区部排水区単位において年間を通じた雨天時越流挙動の類型化を行って、降雨特性に応じて汚濁負荷量の大小を簡略的に推定その手法を提案する。この雨天時汚濁負荷流出量を条件として、大腸菌などの微生物群集の消長モデルも組み込んで沿岸水域での水質予測シミュレーションモデルを構築する。
４）都市内親水空間利用の安全度評価とリスク低減対策の提案：雨水滞水池の設置、雨水浸透貯留、管内貯留など様々な汚濁削減シナリオを設定して、雨天後の健康微生物の挙動や消長を予測する。そして、親水空間でのヒトへの曝露を踏まえて、降雨後における健康リスクの評価を行う。そして、合流式下水道排水区を対象にした対策シナリオが、いかにお台場における健康リスク因子の制御や低減に繋がるかを解析して、高度化な雨天時下水道の汚濁管理手法の提案を行う。
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