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東京湾における水質改善技術の包括的環境影響評価

東京湾における水質改善技術の包括的環境影響評価. 東京大学大学院　工学系研究科 環境海洋工学専攻 修士 2 年　川淵信. 背景. 東京湾では沿岸域の発展に伴い、水質悪化が問題となっている。 環境保護と環境修復の必要性が高まっている。. 東京湾の赤潮. 東京湾の青潮. 水質改善技術. 流入負荷量の削減 　　陸域での負荷量削減、下水処理など 内部負荷量の削減 　　浚渫・覆砂など 海域の自浄能力回復 　　干潟造成、アマモ場造成など. 芝浦水再生センター （東京都下水道局）. 上：浚渫　下：覆砂 （国土交通省　関東地方整備局）. 上：海の公園　下：アマモ場.

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東京湾における水質改善技術の包括的環境影響評価

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  1. 東京湾における水質改善技術の包括的環境影響評価東京湾における水質改善技術の包括的環境影響評価 東京大学大学院　工学系研究科 環境海洋工学専攻 修士2年　川淵信

  2. 背景 • 東京湾では沿岸域の発展に伴い、水質悪化が問題となっている。 • 環境保護と環境修復の必要性が高まっている。 東京湾の赤潮 東京湾の青潮

  3. 水質改善技術 • 流入負荷量の削減 　　陸域での負荷量削減、下水処理など • 内部負荷量の削減 　　浚渫・覆砂など • 海域の自浄能力回復 　　干潟造成、アマモ場造成など 芝浦水再生センター （東京都下水道局） 上：浚渫　下：覆砂 （国土交通省　関東地方整備局） 上：海の公園　下：アマモ場

  4. 既存研究と事例 • 東京湾における水質改善技術導入事例 • 葛西海浜公園（右図） • 横浜港金沢・海の公園 • 羽田沖浅場造成事業 　　これらについて、一部は造成後に評価が行われているものの、統合的なものではなく、東京湾環境再生に向けて、評価は不十分。 • 海洋大規模利用技術の包括的影響評価 • 二酸化炭素海中隔離の包括的影響評価 • メタンハイドレート開発の包括的影響評価 • 海洋肥沃化装置のエコロジカルフットプリントを用いた評価

  5. 研究目的 • 東京湾における水質改善技術を対象に、包括的影響評価指標IIIを用いて、水質改善技術の環境へのインパクトを客観的かつ定量的に評価する。 • 包括的環境影響評価指標IIIの指標そのものの評価、有効性の検証

  6. 研究の流れ データ 数値予測結果 影響評価 検討・考察 Plan 既存研究 数値モデル 評価指標 Triple-I

  7. プラン • Plan1：干潟・藻場を造成する 　　海域の自浄能力の向上 • Plan2：浚渫・覆砂をする 　　内部負荷の削減 （底泥からの溶出削減） • Plan3：陸域での負荷削減 　　流入負荷量の削減 流入負荷の2004年度実績値と2009年目標値 • 深掘跡の解消が • 期待されるエリア • 干潟の造成・拡張が • 期待されるエリア • アマモ場の造成が • 期待されるエリア

  8. III(Triple-I)とは • Inclusive Impact Index • 考案者：日本船舶海洋工学会IMPACT研究委員会（2006年） • 環境負荷の大きさを表すEcological Footprintにリスク論の考え方を取り入れ、将来的な不確実性を反映させた指標 • IIIは「現状」との差を計算する相対的指標

  9. III(Triple-I)とは (グローバルヘクタール) EF：Ecological Footprint 主にCO2の排出と CO2の吸収を評価する HR：Human Risk 人間健康リスク 社会資産リスク HR=(死者数)×(死の被害) ER：Ecological Risk 生態系に関わるリスク ER=(絶滅する種の数)×(絶滅の被害) 算出が困難な項目 ⊿C =Cost – Benefit ER，HR，Cはα，β，ΣEF/ΣGDPを用いてghaに換算する。

  10. III(Triple-I)とは IIIがマイナスの値であれば環境・人間によい IIIがプラスの値であれば環境・人間によくない

  11. EFについて • EF：CO2の排出・吸収を土地面積として表現したもの • BC (Bio Capacity)：地球の生産可能容量 同じ次元になる！ EFの単位gha 1ghaは地球の面積1haあたり処理できる環境負荷。 森林地は1haあたり、1.34ghaの環境負荷を処理できる。 1ghaは、1年間にガソリンを2260literを消費するのに相当する。

  12. IIIの算出で考慮する項目 赤潮・青潮によるリスクも考慮すべきではあるが、東京湾では赤潮現象があるものの、被害が記録されていないこと、青潮の被害についても断片的なデータしか存在しないことなどから、本研究では算出を行わなかった。

  13. ⊿EFの算出に用いたデータ 人工干潟 • 覆砂の施工時のEF算出に必要なデータは、干潟造成のEF算出に用いたデータを使用した。 • 陸域負荷削減のEF算出は下水処理のLCAデータを用いた。

  14. ⊿EFの算出に用いたデータ アマモ場 本研究では右図のようなアマモシートを用いたアマモ場造成を想定した。

  15. ⊿HRの算出 死者数 死の被害 東京湾の干潟1haあたり来場者数　21800人 海の公園来園者　742000人 海の公園海浜面積　34ha 海水浴、潮干狩りでの死亡率　 8.0×10-4% 参加者　3800万人(H16) 死亡者　306人(H16) 日本人1人あたり 平均保険金額 1267万円 × 海難事故のHR 東京湾の干潟1haあたり　221万円/year

  16. ⊿Cの算出 • 各環境修復技術にかかるCost • 干潟造成のBenefitとして，潮干狩りのレクリエーション価値を求めた．レクリエーション価値は1人当たり4900円と求められており、横浜海の公園の年間来場者数、および海浜面積から、東京湾の干潟のレクリエーション価値は3100万円/ha/年と求められた。

  17. ⊿ER算出方法 • 本研究では将来的な生物種数の増減をERとして、一次生産量（植物プランクトン量）の増減から予測した。 カイアシ ワムシ 植物プランクトン 枝角類 魚類 • 各分類群の種数の増減を合計して、 • 水質改善技術を導入しない場合の種数 • Soriginal • 各プランを導入した場合の種数 • Snew • が求められる。 大型植物 一次生産量と種の豊富さの関係 SR=log10S　　　　　（S：種数） P=log10(Primary Productivity) A=log10(Area)　　（Area:海域面積）

  18. ⊿ER算出方法 改変された生物生息地面積⊿Aは ⊿A = Anew - Aoriginal と表現できるから、 改変された生物生息地面積⊿Aは ⊿A=Aoriginal(1-(S new / S original )1/ z) ここで得られた面積に 「生産性のある海域」の等価係数 0.36 [gha/ha] を乗じて、種数の増減によるERとした。 • Species Area Relationship (SAR) • 生物種数と生物生息地の関係 • S=cAz • S：種数 • A：生物生息地面積 • c：定数 • z：定数（経験的に0.25） • 水質改善技術を導入しない場合の • 生物生息地面積を • Aoriginal • 各プランを導入した場合の • 生物生息地面積を • Anew • とすると

  19. 数値計算 • 植物プランクトン量の将来予測には、北澤による東京湾の物理・生化学モデルを用いる。 • 物理モデル • NS方程式と連続の式に基づいて海水の流動を計算 • 化学・生物モデル： • 浮遊系の化学物質・生物の挙動が基本的に流れ場に依存すると仮定 • 移流・拡散方程式によって計算 • 数値計算結果→植物プランクトン　　⊿EF ⊿ER

  20. 計算条件 • 計算格子と計算領域は右図 • 主な条件 • 主要10河川 • 開境界における主要4分潮 • 気象庁のデータによる気象条件 　などが考慮されている。 • 干潟・アマモ場・覆砂・陸域負荷削減の浄化能力は、境界条件としてモデルに組み込む。 計算領域と計算格子

  21. 水質改善技術の境界条件 • 干潟 　　人工干潟における水質浄化機能に関する解析によるデータ（大井中央海浜公園）の物質循環データを用いる。 • アマモ場 　　炭素・窒素固定量については東京湾における実測値、リンの固定量については、世界平均のCP比を用いる。 • 陸域負荷削減 　　東京湾の2009年度の負荷削減目標が達成された場合の河川流入データを用いる。

  22. クロロフィルa濃度の季節変動 • 上：実測値 • 下：計算結果 • 季節変動は再現されている。

  23. 6月表層クロロフィルa濃度 (μg/l) (μg/l) 水質改善技術なし 三枚州に干潟 図中のコンターは赤潮の目安となる50μg/lの等濃度線

  24. ⊿EFの算出 • 造成・施工時のEFと、海域の生物生産能力の変化による⊿BC（生産可能容量）の増減を合計して⊿EFを求めた。 • ⊿EFは経年的に変化する。 干潟の⊿EF経年変化 アマモ場の⊿EF経年変化

  25. III算出 • 水質改善技術適用後10年経過 • 造成面積 • 干潟：20ha • アマモ場：1ha • 換算係数 • α=1 gha/gha • β=1 yen/yen • ΣEF/ΣGDP=1.03×10-6 gha/yen

  26. III算出結果 各プランの中でIIIの算出結果が最も良いものを比較した。

  27. III算出結果 ΔIIIの経年変化

  28. III算出結果 COD1t削減する場合のΔIIIの比較

  29. 結論 • 環境修復技術に対する包括的環境影響評価指標を用いた定量的評価ができた。 • 従来、算出法の確立されていなかったERについて、生物多様性に着目した新しい評価法を提案した。 • ΔIIIは、アマモ場が最も良く、ついで人工干潟、陸域負荷削減が最下位という結果になった。 • CODを1t削減する際に最もΔIIIの値が良いものは人工干潟、次にアマモ場、最後に陸域負荷削減となった。

  30. 課題 • 本研究ではα=1として計算を行ったため、ERの影響がほとんど無かったが、今後はアンケート調査など、社会的な評価を受けた値にしていくべきである。 • 赤潮・青潮について、特に青潮は被害も時として甚大であるので、そのER・HRを算出するための枠組みを作るべきである。

  31. 補足

  32. III算出結果（干潟）

  33. III算出結果（アマモ場）

  34. III算出結果（陸域負荷削減・覆砂）

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