環境研究総合推進費による研究（地球環境研究）

〔内　容〕
　上記のような研究ニーズや国際的な動向を考慮し，以下のような３つの研究課題のもとに，他の国立研究所，大学との省庁横断的・学際的な体制を組み，研究を遂行した。
　（１）「東シナ海における長江経由の汚染・汚濁物質の動態と生態系影響に関する研究」（平成１１〜１３年度）では，長江から東シナ海への汚濁負荷の把握を目的として，長江河口，すなわち潮汐の影響を受ける南京〜上海での採水調査を日中共同で実施した。長江から東シナ海への汚濁負荷量推定においては，上海からの負荷量の高精度な把握が必要であると考えられた。河口域の微生物多様性に関して分子生物学的手法の応用を進め，優占する細菌群を明らかにした。東シナ海の流動について長江からの淡水流入等の因子を反映させた３次元流動モデル解析を行った。
　（２）「東アジア海域における有害化学物質の動態解明に関する研究」（平成７〜１１年度）は，有害化学物質の動態把握を行うことを中心とし，平成７〜９年度の課題を２年間延長したもので，本年度はその最終年度にあたる。海水に希釈された低濃度の化学物質を広域的に検知するために，フェリー搭載型連続試料濃縮捕集システムを瀬戸内海フェリーに搭載し，本年度は８回の観測を実施した。航路上において採取したすべての試料から，極低濃度ではあるがHCH類やクロルデンなどの残留農薬を検出し，その分布が物質によって異なること，および気象要因などによって変動していることを明らかにした。
　（３）「アジア縁辺海域帯における海洋健康度の持続的監視・評価手法と国際協力体制の樹立に関する研究」（平成１１〜１３年度）では，「人為影響によってリン・窒素負荷が増大，ケイ素が減少し，このため海洋生態系の基盤がケイ藻類→非ケイ藻類へと変質する」という仮説のもとに，日本沿岸・近海・東シナ海・南シナ海の栄養塩環境の変動と，それに対応した植物プランクトン生態系の変動を検知するための手法開発を行った。具体的には，長距離航路コンテナ船による広域海洋計測と流入河川データの収集をした。また，窒素，リンとケイ素の相対比は自然起源の季節変動が大きく，時空間分解能の高いモニタリングデータによる詳細な解析を必要とする。このため長期にわたり高頻度で海洋環境要素の変動を迅速に把握するために瀬戸内海航路のフェリー船舶によるオンラインデータ転送システムを設置し，海洋常時監視体制の基礎を作った。


〔成　果〕
（１）東シナ海における長江経由の汚染・汚濁物質の動態と生態系影響に関する研究
　１９９９年１０月１８日〜１１月１日にわたって長江からの汚濁負荷の調査を行った。潮汐の影響を受ける南京から上海まで水質項目，生態系項目について５０〜１００kmの間隔で計８点の長江中央表層水の採水を行った。また，南京，劉河においては４．５lの透明なポリカーボネート製ボトルに捕獲した現場生態系に１３C安定同位体を添加し４時間培養後の光合成及びバクテリア経由の炭素移送計測を行った。南京においては培養前の原液と培養４時間後の原液をGF/Fろ紙でろ過処理し光合成速度とグルコース摂取速度を求めた。劉河で得られたサンプルは２００，１００，２０，１０μmネットを用いて分画し，原液及び１０μm以下のろ液を含む６段階ろ過処理を行い，１００μmサイズ以上の動物プランクトン分画への無機経路及び有機経路の炭素移送効率（PLT）も求めた。
　硝酸態窒素（NO３-N）は６０〜６５μM，アンモニア態窒素（NH４-N）は１．５〜３０μM，リン酸態リン（PO４-P）は０．５〜０．６５μMの間にあった。特にNH４-Nの３０μMという高い値は上海港から長江に流入してくる大量の排水に起因するものであり，この排水は海水と完全に混合しない水塊となって長江に流入してくる。また上海市からの１次処理下水が直接河口域に放流されている地点があり，このため採水時期，採水地点によっては長江で計測されている値と比較して極端に高い値（例えばNO３-Nで２３０μM，NH４-Nで４１０μM，PO４-Pで３．５μM等）が計測されることがある。上海市からの汚濁負荷量の精度が長江経由して東シナ海に流入する汚濁負荷総量の精度を決定していると言える。DTN/DTP比が６０〜１００と高く，窒素がリンに比較して多量に負荷されている。これは農業由来の窒素肥料の降雨による流出と都市からの生活排水に起因するものである。長江のSS濃度は約２００mg/lと高く，リンが粒子に吸着され沈降作用により水中から除去されることもDTN/DTP比を高くすることに寄与している。
　南京での光合成速度は２．３０μg１３C/l/hr，グルコース摂取速度は２．６１μg１３C/l/hrであり，炭素移送は光合成経由，バクテリア経由ともに同じくらい活発であった。劉河で得られた光合成速度は１．２５μg１３C/l/hr，グルコース摂取速度は６．７５μg１３C/l/hrであり，バクテリア経由炭素移送が非常に高い。１００μm分画より大きい動物プランクトンへの炭素移送は光合成経由で３．９４％，バクテリア経由で１１．６１％であり，バクテリア経由による動物プランクトンへの炭素フローが優占する生態系を構成していることがわかる。ここではクロロフィルa濃度は０．６μg/lと低く，高い窒素・リン濃度にもかかわらず，高濁度のため光制限となっていることがわかる。ここではSinocalanus tenellus，Pseudodiaptomus inopinus，Limnoithona tetraspinaといった橈脚亜綱に属する動物プランクトンが主に観測されており，微小動物プランクトンによるバクテリアの捕食が主たる炭素源となっている。上海港から長江に放出される多量の生活排水が，潮汐の影響により劉河に到達していたと考えられる。
　平成１０年度までの研究では，遺伝子の塩基配列に基づいた分子生物学的解析手法による微生物多様性解析が有効であることを明らかにした。そこで，本年度は本手法を用いて東シナ海（長江河口沖）で優占している細菌群集の解析を行った。長江からの流入淡水の影響を受けやすい沿岸域においては高分子有機化合物を利用する細菌群集が優占し，当域の栄養塩特性を反映していた。また，本手法は定量性に解決すべき課題があるが，蛍光標識プローブを用いた計数法（FISH）を併用することにより精度が高められる。従って，１６S rDNAの塩基配列を基に，優占細菌群を特異的に検出できるプローブの検討を行った。
　渤海・東シナ海の流動は，黒潮，潮汐，長江・黄河からの淡水流入，風や海面での熱移動等により影響を受け複雑な流況を呈する。１７７〜１３１°E，２４〜４１．５°Nで囲まれた領域を対象に，８×８kmグリッド，鉛直１０層の差分化による３次元流動モデルを適用をした。台湾から九州にいたる境界においては沿岸潮汐観測点で得られている実測データによる調和定数の振幅・位相を与え，さらに黒潮の流れに起因する平均的水位を与えた。また日本海洋データセンターの海流データにより得られている黒潮の流路から屋久島・種子島の近傍を黒潮が通過するように平均流量を与えた。黄河・長江・鴨緑江，遼江等河川流入量は報告されている月平均値を与えた。当該海域は大陸からの風が卓越する海域であり，吹送流の影響を受ける。気象庁海洋気象ブイロボット観測資料により１２６°２０′E，２８°１０′Nに設置されている海上ブイにより計測されている３時間ごとの風向・風速値を第一次近似として全計算領域に適応した。１９９７年１月１日〜１９９８年１２月３１日の２年間を対象として計算を行い，東シナ海で計測されている塩分との比較を行った結果，年間を通しての塩分変動については良好な再現性が得られた。
〔発　表〕K-４０，４３，４５，４７，４８，５１，５４，G-９，１３，g-１７，３１，３２，

（２）東アジア海域における有害化学物質の動態解明に関する研究
　有害化学物質による海洋汚染の動態把握に資するために瀬戸内海を航行するフェリー「さんふらわああいぼり」を用いた観測を８回実施し，従来得られなかったダイナミックな化学物質濃度の変動の様子をとらえることができた。試料の捕集は，瀬戸内海全域で１０地点とし，往復２０サンプルを採取し，GC-MS/SIM法により分析を行った。また，航路上の大気中に存在する有害化学物質をミドルボリュームエアーサンプラーを用いて，往路復路それぞれ１試料を捕集した。
　同海域における８回の観測から，農薬の一種である
α-HCHは最大９５０pg/l，β-HCHは，同じく１６００pg/l
が検出された。α-HCHは変動が大きく一定の傾向は見られなかった。一方，β-HCHは７月までの観測と９月以降の観測結果で大きな差が見られた。７月までは２００pg/l以下の地点が多く，最高濃度も４５０pg/lであったが，９月以降は総じて５００pg/l前後と濃度が高く，また最高濃度も１６００pg/lと高かった。一部の例外を除いて大阪湾に近いほど高くなる傾向が見られ，高濃度は一部を除きこの海域周辺で観測された。９月以降，全海域で高濃度が観測された原因に関しては検討中であるが，大阪湾近傍が高濃度なこと，α-HCHはこうした傾向をみせていないことから，何らかの原因により底泥に蓄積されていたβ-HCHが再溶出してきたものと考えられる。こうした詳細な変動の様子は本研究によってはじめて明らかにされたものである。
〔発　表〕A-２２，a-２０

（３）アジア縁辺海域帯における海洋健康度の持続的監視・評価手法と国際協力体制の樹立に関する研究
　日本−香港間を往復するコンテナ船によるサンプリングを行い，東シナ海・南シナ海北部の栄養塩濃度，植物プランクトン各分類群ごとおよびサイズ分画ごとの炭素換算バイオマス値を計測し解析した。その結果，香港近傍海域と大阪湾・紀伊水道の両海域で，溶存態無機窒素（DIN）／溶存態ケイ素（DSi）の相対比が大きくなることが確認された。
　また，海域に影響を与える河川のN，P，Si濃度の長期変遷を含むデータを収集した。南シナ海に流入する大河川のうちチャオプラヤ河では，１９５０年代と現代のからの比較をすると，DINが増加したのに対し，DSiが減少したことがわかった。このような事例を，我が国の経済成長と照らし合わせて考えるため，我が国の高度成長の前（１９５０年代）と後（１９７０年代）の河川水質データを収集・解析した。そして，この期間に，特に人口密度の高い関東圏と近畿圏の河川でDIN，DIPおよび塩素イオン濃度が増加し，Si濃度が減少したことがわかった。すなわち人間活動の増大が沿岸海域の（N，P）/Si相対比を増大させることと，同様の過程が東アジア各国の河川・沿岸海域で進行していることが推定される。
　また，植物プランクトン分類群別の炭素バイオマス濃度から，香港近傍海域で，卓越する種類が，季節によりケイ藻から渦ベン毛藻類，微小ベン毛藻類などの非ケイ藻類に変わることが確認され，この海域における（N，P）/Si相対比の増大の影響が推定される。
　東シナ海および南シナ海はともに貧栄養海域であり，植物プランクトン濃度もともに低かったが，低い濃度のうち，東シナ海ではピコシアノバクテリアが卓越するのに対し，南シナ海では渦ベン毛藻類および微小ベン毛藻類が卓越するという差異がみられた。この理由はまだ不明であるが，１年間の成層の変遷過程などの海洋構造と卓越プランクトンの関連を示唆する点で重要性をもつ。
　また，香港以南の計測を進めるため，別のコンテナ船「ACX-LILY」（東京船舶所属，日本−基隆−香港−シンガポール−ジャカルタ−ポートケラン往復航路）に協力を依頼し，取水システムの設置を行った。また，瀬戸内海航路のフェリー「さんふらわああいぼり」に搭載したセンサーデータロガー−船上通信サーバー−NSTAR通信衛星−地上局−ISDN回線−国立環境研究所の経路によりオンライン的に海洋監視を行い，同時に時空間分解能の高い解析を行う基礎を作った。
　国際協力関係の構築として，第４回IOC-WESTPAC（政府間海洋学委員会西太平洋地域委員会）の会議において，コンテナ船による海洋モニタリングプログラムをGOOS-HOTO（全球海洋観測システム・海洋の健康度モジュール）の一環として位置づけ，今後IOCの事業として実行するよう提案を行った。また，韓国海洋研究所が開始した仁川〜済州島間のフェリーモニタリングについて，日韓環境保護協定に基づいて技術的な協力を行った。
〔発　表〕A-５２，a-４５〜４９