霞ヶ浦湖内水質モデルを活用した 水質長期変動の解明と未来可能性

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1 霞ヶ浦湖内水質モデルを活用した 水質長期変動の解明と未来可能性
平成23年10月13日 福島FS「下流汚染蓄積型湖沼の水環境問題と未来可能性に関する研究」勉強会 霞ヶ浦湖内水質モデルを活用した 水質長期変動の解明と未来可能性 筑波大学大学院　生命環境科学研究科　 小松　英司

2 Research Key Points 霞ヶ浦などの湖沼の将来の水環境を考えるために 流入河川負荷の湖内水質への影響
長期間の底質の水平・垂直分布の変化の再現 長期間の水質と底質の再現と相互作用メカニズムの解明 湖内レジームシフトの解明 湖内水質・生態系の将来長期予測 　　　　～未来予見性はあるか 霞ヶ浦（西浦・北浦）

3 湖沼における栄養塩の蓄積と水質（年代比較）
A B 湖心 霞ヶ浦（西浦） りんに着目する必要がある。 引用：国立環境研究所　霞ヶ浦データベース

4 霞ヶ浦（北浦湖心）におけるりんの挙動 流入TPは横ばいであるが、湖内TPと底質TPは増加傾向を示しており、逆相関になっている 湖心

5 霞ヶ浦（西浦湖心）におけるりんの挙動 西浦の方が北浦よりも湖内TPと底質TPの逆相関が強くなっている。 これまでの水質解析
ではこのメカニズムは 解明できていない 底質モデルの精緻化が必要

6 これまでの湖沼水質モデル 原単位法・LQ式 分布型流出モデル 3次元レイヤーモデル （メッシュ：300m） 霞ヶ浦環境研究センター

7 湖沼水質モデルの詳細

8 構築してきた湖沼水質モデルの予測精度 これまで構築してきたモデルでは、短期（5年程度）では
Monthly data Annual average 代かきなどの 異常な流出の影響 琵琶湖の場合 これまで構築してきたモデルでは、短期（5年程度）では は精度良く再現できるが、長期間の底質の挙動を再現する ことができないため（遅いシステム） 、湖沼で行っている 長期的な現象を解明することができない。

9 水―底質相互作用モデルの精緻化 Mass Balance Equation Dissolved Matters
Dissolved Matters Particulate Matters ※R is non equilibrium biochemical reaction

10 Non equilibrium biochemical reaction
底質モデルで考慮する地・生化学反応系 ORP (Eh) ＋ P1:Aerobic degradation (Kdeg O2) P2:Denirification (Kdeg NO3) P3:Mn reduction (Kdeg Mn) P4:Fe reduction (Kdeg Fe) P5:Sulfate reduction P6:Methanogenesis (Kdeg CH4) －

11 霞ヶ浦モデルの空間分解能

12 本研究によって明らかにしたいこと 陸域 湖沼 霞ヶ浦湖内水質モデル 水環境の未来予見性 社会 今までの湖沼水質モデル 未来可能性
（水質・底質） 社会 出水パターン 負荷量の変化 土地改変 漁獲 上水利用 栄養塩利用 蓄積型湖沼ゆえの密接な関係 その他の変動要因 　○流域社会の変化 　○地球温暖化 　○陸・水域生態系の変化 　・ 今までの湖沼水質モデル 数カ年 　　霞ヶ浦湖内水質モデル 　　　　　　　　長期間再現　　　　 未来可能性 湖沼との関わり 近未来　　　50, 100年後の未来 水環境の未来予見性

13 補足：Detail of biochemical reaction
Primary reactions Secondary reactions