４．アジア自然共生研究プログラム
（2） 東アジアの水・物質循環評価システムの開発

研究の目的

東アジア地域の流域圏では、急速な経済発展に伴う水質汚濁負荷の増大によって、陸域、沿岸域・海域の汚染が深刻化すると共に、流域圏に支えられかつ流域圏に負荷を及ぼしている都市におけるエネルギー・水資源制約及び水質の問題が深刻化している。これらの問題は、中国のみならず、我が国及び東アジア各国に直接的、間接的に影響を及ぼす。このため、持続可能な水環境管理に向けた科学的基盤の確立が緊急の課題になっている。本プロジェクトでは東アジア地域の流域圏及び拠点都市における水環境に関する科学的知見の集積と持続的な水環境管理に必要なツールの確立を目的とする。

平成21年度の実施概要

①流域圏における水・物質循環観測・評価システムの構築

平成19年度に中国長江水利委員会との共同で南水北調の水源地である漢江に設置した自動水質観測システムを継続的に運行し、その測定データの較正を行った。また、最新の衛星データを用いて、長江流域の90mメッシュの地形図、水系図、傾斜図などの流域圏GISデータベースを完成し、既存の気象、土地被覆の条件、水文・水質観測データ等の実測データを収集し、流域圏水・物質循環情報データベースを充実した。更に、漢江流域の五つの都市およびその周辺の農村地域を対象し、人間生活や経済活動の変化およびそれに伴う住民の環境意識や汚濁負荷の排出に関する現地調査を行い、統計資料や現地調査データを解析することによって、流域圏水環境評価モデルに必要となるパラメータおよび原単位を確定した。これらのデータを用いて、前年度まで開発されたモデルのシミュレーションを行うことによって、陸域から河川への環境負荷の量と質的変化を推定し、南水北調や土地改変などの流域開発活動の影響評価を行った。上記評価モデルを、長江水利委員会の生態修復テストサイトに適用し、生態修復工事の影響評価を開始した。共同研究体制を強化するため、中国武漢において第三回日中流域水環境技術検討会を中国で開催し、研究交流を行った。

②長江起源水が東シナ海の海洋環境・生態系に及ぼす影響の解明

平成21年6月19〜25日にかけて東シナ海陸棚域の航海調査を継続実施し、過去に観測された渦鞭毛藻の優占出現の実態調査を行った。また過去の航海調査で取得した陸棚域の試料・データの分析・解析を進め、藻類の色素濃度の因子解析、光補償深度（有光層）の推定方法の開発、微細乱流構造が藻類群集形成・維持機構に及ぼす影響の解析、実験室（大型培養槽）で渦鞭毛藻の日周鉛直移動動態を実験室レベルで詳細観測するためのセンサーシステムの開発を行った。流動モデル開発では、渤海・黄海における結氷・解氷モジュールの導入、生態系モデル開発では微細乱流による渦鞭毛藻の増殖速度への影響を考慮した一次生産モデルの再現・予測性の向上を図った。平成22年1月24〜27日にかけて中国浙江海洋大学と研究交流会を行うとともに今後の共同研究方針について打合せを行い、日中の海洋環境研究に関する著書を共同で執筆することで合意した。

③拠点都市における技術・政策インベントリとその評価システムの構築

国内では、統合型陸域生態系モデル（NICE）モデルと都市産業の資源循環算定モデルの構築を進めて、拠点都市と流域圏での都市・地域スケールの水・エネルギー・物質解析研究の推進体制を構築した。モデルの検証を行うために、国内の代表的産業都市である川崎市との包括的な環境協定を締結し、水・エネルギー・物質解析モデルの検証と政策シミュレーションを試行した。地球環境推進費（H19-H21）による研究と合わせて、川崎市との連携により都市スケールの環境観測ネットワーク実験を行い、モデルの検証とともに、試行的な政策シミュレーションを行い自治体への情報発信を行った。物質循環の評価については、地域循環圏を同定する廃棄物科研（H20-H22）として、都市内物質循環から地域循環の政策を含む技術・政策インベントリの構築と、循環圏評価モデルの開発を進めた。水・エネルギー・物質の都市解析モデルを街区・建物のエネルギー制御に適用する、クラスタリングネットワーク制御システムについての温暖化対策技術開発事業としての採択を受けて、川崎市での具体的な実証実用研究を開始し、その成果を環境省、内閣府の低炭素都市実行計画検討等への研究発信を行った。中国拠点都市の実証研究については、環境技術推進費（H19-H22）の研究事業と合わせて、産業中心都市である瀋陽市と遼寧省との研究連携に焦点を置いて研究を進めた。瀋陽市環境保護局、遼寧省環境保護局との研究連携とともに、中国科学院循環経済研究センター、遼寧省の環境科学院との研究協定を通じて研究を進めている。都市の上下水道、河川、沿岸域、および地下水位水質分布、降水量、都市排熱、気温等の都市環境のデータを統合的なGISデータベースとして整備をすすめ、拠点都市・地域スケールの水・物質・エネルギー統合型モデル研究を推進した。また、日中友好環境センターとJICAが中国国家環境保護局と連携して開始した循環研究経済プロジェクトへの正式な参加を通じて研究成果の発信と国際研究ネットワークの形成を進めた。中国の複数の都市とのアジア都市研究ネットワークの構築を進めて、EMECS国際会議の会議開催を支援したほか、大連理工大学との環境産業連携モデル解析についてはJSPS-NSFCの国際交流研究として研究を推進した。

研究予算

今後の研究展望

東アジアの都市・流域圏および海域において、国際共同研究により自然環境と人間活動との関係に関する科学的知見の集積と陸域・都市域・海域の環境管理に必要な道具の確立を目指して、観測とモデルを組み合せ、水・物質の循環を評価するシステムを統合化し、最終的に5年間の成果をとりまとめる。

①流域圏における水・物質循環観測・評価システムの構築

これまでに構築した観測システムによる連続観測を継続すると同時に、これまで蓄積した観測データを用いて、長江流域の陸域起源の汚濁物質の空間分布、経年変動などを分析し、水環境の実態をまとめる。また、これまでに開発したモデルを用いて、南水北調など流域改造活動の影響評価を実施する。さらに、総合地球推進費プロジェクト（H21-H23）が掲げた陸から海への統合的環境管理の目標を達成するために、これまでに開発した評価モデルを長江全流域へ適用する試みを行う。

②長江起源水が東シナ海の海洋環境・生態系に及ぼす影響の解明

東シナ海陸棚域の低次生態系の変調の兆しである渦鞭毛藻の発現機構解明のため、藻類の鉛直分布と水塊構造の関係に着目した海洋調査を継続するとともに、中国大陸の環境変化・汚濁負荷発生インベントリとの関連性をより詳細に検討する。さらに、渦鞭毛藻の鉛直分布形成過程の再現精度の向上を目指して流動・低次水界生態系モデルの改良に取り組む。

③拠点都市における技術・政策インベントリとその評価システムの構築

都市・流域圏における技術・施策の導入によるケーススタディとして、日中両国環境省間での「環境にやさしい都市」連携への研究情報発信を進め、川崎市と瀋陽市における評価システムの検証と実用的な技術政策シミュレーションを行う。国内都市については、川崎市における都市街区観測実験の検証、川崎市及び国内エコタウン都市の環境技術のLCAインベントリの蓄積を進めることに加え、街区スケールのエネルギー制御システム技術（UCPS）の実証開発を完了する。アジアの都市については、中国科学院応用生態研究所・遼寧省環境科学研究所、瀋陽市環境保護局、日中友好環境保全センターとの連携の具体化を行い、環境技術・政策の環境影響及び経済影響の政策効果を評価する。また、瀋陽における環境都市評価システムをプロトタイプとして、JICA循環経済プロジェクトと連携し、蘇州市、山東省への展開を進めると共に、国連環境計画エコタウンプロジェクト及びIGESと連携して東南アジア都市への研究展開フレームを構築する。