Transcript 福島 - 筑波大学
研究経過と今後 福島武彦（筑波大学） IS研究（2010年度） 下流汚染蓄積型湖沼の水環境問題 と未来可能性 下流汚染蓄積型湖沼の代表である 霞ヶ浦の水環境の問題とは？ • 霞ヶ浦では、最近の２０年間に約１兆円を投資したが、水環境改 善ははっきりとはみられない。 • 流域での様々な生産活動が、水の再利用率や汚染蓄積性の高さ とあわせて、改善を遅らせているのではないか。 • 水量的に問題点が少ないこと（渇水がない、川に水がある、‥）、 水質的に問題点が多いことが、人々の湖沼への興味、親近性を 失わせていないか。 ・量的なリスク少ないが、質的なリスク高い ・流域と湖沼との関係を総合的に解析するこ とが必要？ ・流域として，将来の課題が何であるかを的 確に指摘することが重要 研究背景（日本社会の特徴） 公共投資により水環境保全を図る 例えば、霞ヶ浦流域100万円/人 更新費用が必要な時期 老齢化 退職市民の活用 自然災害の多さ 災害を受け流すシステム アンケート結果１：問題は何か？ 赤字は下流汚染蓄積型湖沼特有 緑字は未来可能性が失われる可能性があるもの • 流域（地下水） 地下水の汚染 土地利用連鎖系の破壊 農業水利用の多さ 農業－畜産の連結のなさ 耕作放棄地の増大 不浸透面の増大 続き • 湖内（底泥，生物種） 底泥 脱窒素作用，リン資源活用 化学物質汚染 滞留時間の増大 侵略的外来植物 空間的多様性の低下 • 社会経済環境（湖との関わりあい） 財政のひっ迫・経済性の低下 関心（湖利用の多様性）の低下 文化・伝統知の消失 アンケート結果２：ストーリーラインと仮説 水利用の増大により汚染の蓄積度は増加するととも に，それらはいずれ水・湖利用の障害となる 環境変動→湖内脱窒能力低下→流域灌漑水N濃度上昇→地下水N濃 度上昇→水利用障害 底泥へのP資源蓄積→有害化学物質の同時蓄積→底質利用が不可能 or 脱窒能力→自然浄化能、底泥のP資源化 水利用の多様性、流域人口が減少すると，湖沼の resiliencyが減少し，流域住民のsustainability (futurability）が減少する 下流汚染蓄積型湖沼→限られた利用→関心の低下（or伝統知の消失） →カタストロフィックな変化 人口減少→財政力低下（維持管理費は減少せず）→公共的管理力の低 下→カタストロフィックな変化 （まずい撤退） or 人口減少→環境負荷低下→QOLの上昇 （うまい撤退） アンケート結果３：海外の湖沼 洱海（中国） 泊洋堤湖（中国） 太湖（中国） Lake Bosten（博斯騰湖：中国） セマングム干拓事業（韓国） Lake Limboto（インドネシア） インドネシアの貯水池 バングラデシュのため池 Salton lake（アメリカ） FS研究（2011年度） 地球環境および地域発展制約下での下流汚 染蓄積型湖沼の水環境問題と未来可能性 1.トレーサーとリモートセンシングを活用した流域水 ・物質循環の観測、モデル化 流域：表流水＋地下水動態モデルの作成 湖内：流動・拡散モデル＋水質・底質・生態系モデルの作成 フロー（河川や湖内の水量、水質）とストック（物質だまり：地下水 、底泥への蓄積量）としての評価 地下水関与者（質：農業＋畜産関係、ならびに量：地下水くみ上 げ事業者）の管理 里山荒廃、不浸透域増大の影響（回復の難しさ、対策、‥） 底泥の場合は、資源管理（例えば、リン） マクロ物質収支 COD 排出負荷と流入 負荷の乖離 TN TP トレーサーとリモート センシング情報 不浸透地域（ISA）の増加 土地被覆・利用の変化 蒸発散推定 地下水動態 湖内水質 湖内水生生物(水草占有率） 湖 とその流域での物質循環と 湖とその流域での物質循環と トレーサーによる時間軸，起源・過程情報の推定 トレーサーによる時間軸，起源・過程情報の推定 •大気循環・汚染 •大気循環・汚染 2 •18 •18OO, , 2HH •フロン, •フロン,pH pH •市街地流出 •市街地流出 2 •18 •18OO, , 2HH •P•PAHs AHs,重金属 ,重金属 •湖沼底質・生態系 •湖沼底質・生態系 18 2 •13 •13CC, , 18O, O, 2HH 137 C s , 210 P b •34 S , •34S , 137 C s , 210P b •色素 •色素 •農業負荷・汚染 •農業負荷・汚染 18 2 •3•3H, H, 18OO, , 2HH 34 S , 農薬 •15 N, 15 34 • N, S , 農薬 •山地の土砂流出 •山地の土砂流出 7 87 210 •137 •137CCss, , 7BBe,e, 87SSr,r, 210PPbb イベントの寄与 イベントの寄与 湖沼生態系変化 湖沼生態系変化 •レジームシフト •レジームシフト •淡水化，水利用 •淡水化，水利用 流域環境変化 流域環境変化 ・土地被覆・利用変化 ・土地被覆・利用変化 ・酸性雨，温暖化 ・酸性雨，温暖化 •地下水年代・湖沼内滞留時間 •地下水年代・湖沼内滞留時間 18 2 •3•3H, H, 18OO, , 2H, H, •36 C l, フロン 36 • C l, フロン •15 •15NN 研究内容（つづき） 2. 未来可能性確保のための管理手法 水利用と生態系の適切な評価→人間系、環境系、生態系 のベネフィットとリスク評価→湖沼との親近性、日常的利 用者：経済的利益、非日常的利用者：様々な利用の定量 化、水草の役割、‥ 持続性指標の計算と利用可能性→生産（漁業、農業、畜 産、工業、観光業、‥）、生活（住む、食べる、買う、楽しむ 、育てる、‥）の豊かさ、地球環境への影響、未来可能性 に関わる問題→地球環境および地域発展制約下でのイン フラ整備・維持管理、適切な撤退方法、‥ ガバナンスの方法→国、県、市町村、民間の役割、手法→ 科学・社会・政治の関与、質の観点での利害調整方法、湖 沼とその流域の空間的な機能分離のdesign、‥ 研究内容（つづき） 3. 日本や海外湖沼情報の収集 指数、指標の計算、地域による制約条件の 違い DPA-lakesの特徴付け 水利用の多様性が湖沼の環境保全にどのよう に寄与するか（関与人口の増大が環境リスク の低下につながるか） 地域のどのような特性が制約条件となるのか 仮説 時間スケールの早いサブシステム 時間スケールの早いサブシステム イベントの寄与 イベントの寄与 ・・ ・・ 時間スケールの遅いサブシステム 水の繰り返し利用（下流汚 染蓄積型湖沼の特徴）に より、システム特性量（水 量、水質、‥）に時間ス ケールの遅いサブシステ ム（地下水、底泥、‥）の 影響が大きくなる。 時間スケールの遅いサブシステム 川や湖を見る眼 見るもの（水利用に関わる関 係者の種類）が多様となると、 環境保全レベルが上がる。 • 研究体制（19名） • 流域での汚染蓄積：黒田（茨城大学）、辻村、 山 中(筑波大学） • 湖内での汚染蓄積：丸岡、恩田（筑波大学）、今 井、高津（国環研） 、尾崎（広島大学） • 生態系変化：西廣（東京大学）、松下（筑波大学） • 湖沼とのつきあい方：白川、遠藤（筑波大学） • 指標／計画論：福島（筑波大学）、飯島→井上 （茨城県）、大野（阪南大学） アドバイザー：谷口、中野(地球研）、鳥越(早稲田 大学） 、花里（信州大学） FS研究に対するコメント • 地球環境問題としての位置付け：地球研プロ ジェクトでなくてはできない理由を明確に！ • ガバナンス分野での作業仮説を明確に：水利 用の多様性と湖沼環境保全との関係の実証 道筋をはっきりと！ • 湖沼水質保全戦略における世界の動向：こ の研究の独創性は何か？ • 未来社会の設計：流域外との関係も含めて！ 地球環境問題としての位置付け • 「湖沼」をベースに長期に文明が繁栄したか。 「水と文明」（秋道智彌編著：2010）ではアラル海の 消失（農業水利用、気候変動、‥） 固有生物種の消失（水草、魚、‥） 固有文化の消失（生物資源の活用法、‥） 「湖沼」を長期に、賢く活用する知恵を自然科学と 人文社会科学から考える ガバナンス分野での話題 • Commonsの管理：自然資源の協治のうまくいった例 Ostrom 1990など：日本では「グローバル時代のローカル コモンズ（室田武編著 2009）、入会権、最近では、森林ボ ランティア、共同漁業権、河川・流域管理 • 資源の過小利用、予防原則 「自然資本の保全と評価」（浅野耕太編著 2009）、過小利 用（鎮守の森、野生生物、ため池）、予防原則（地球温暖 化、湖沼の富栄養化、島嶼部の地下水、等） （リン：霞ヶ浦への負荷量200-300 kg/y、これに対して漁獲による持ち出し量は、2000年( 漁獲2500トン/y）5.6 kg/y, 1975年(漁獲17000トン/y）38.3 kg/y：田渕俊雄2005） • 協働型ガバナンスと社会関係資本（Social Capital） PPP (Public Private Partnership) 市民団体と行政の関係（監視、提案、説明、要請：内規） 仮説検証への道筋 「水利用の多様性が下がると、関心が低下し、湖沼環境状 態が悪化し、様々な変動に対するresiliencyが低下する」 • 比較湖沼： 水利用の多様性、下流汚染蓄積性、流域 sustainability index + 社会の成熟度（平等、倫 理、参加、‥）、関心度、 ‥と 湖沼環境状態指標、resiliency（モデル計算）、 ‥ の歴史的関係解析 湖沼水質保全戦略における世界の動向 Irreversibleな湖沼水質変化（Regime shift, Critical transition, Catastrophic shift, Tipping point, Early warmingの代表的事例） 水草（＋濁度）以外に、底泥、湖辺地形、流域からの水 流出形態、などが関係していないか 開発途上国での湖沼環境の急激な劣化：お金のかから ない対処法 魚を利用したBiomanipulationはあまりうまく行かない 水草帯の再生は？ Sustainable lake management → Stewardship Volunteer monitoring, Payment, ‥ 議論が始まったばかし 流域窒素管理指標（Nitrogen Footprint、水資源確保、食物管理、課税や所得補償制度の 観点や濃度、滞留時間、同位体などの状態量を活用して） 総量窒素施肥削減、カバークロップ対策、など 食物栄養管理 有機質肥料化 都市 食物 過剰施肥溶脱 不可避溶脱 農地：食料生産 灌 漑 高濃度化 排 水 畜産 ふん尿 水田・湿地 地下水 自然窒素浄化 蓄積窒素 超節水型農業システム 排水処理 植物プランクトン 流域外との健全な関係？ 下流汚染蓄積型湖沼 脱窒 海外湖沼の例(インドネシア） • 水・湖沼利用の多様性は少ない L. Maninjau Area: 93.7 km2, Max depth: 165 m, Elevation: 462 m L. Sinkarak Area: 107.8 km2, Max depth: 268 m, Elevation: 362 m LIPI: Research Center for Limnology との共同研究 • • • • • • Lake Maninjau : blue-green algae Jati Luhur, Saguling, Cirata Reservoir : blue-green algae Lake Limboto : flood plain, macrophyte , DPA lake Lake Tempe: flood plain, macrophyte Java and Sumatera islands : ISA AP-BON : Asia Pacific – Biodiversity Observation Network L.Limboto 研究提案 • 湖沼＋流域、流域外との関係を含めて「比較」を主体 「湖沼学」は湖沼内の物質動態の類型化 ここでは流域、流域外との関係も含めて類型化 対象：霞ヶ浦、琵琶湖、洱海、(L. Laguna, L. Limboto, etc) • 過去、現在、将来の情報を集約化（同位体、リモセン、 モデル） • 持続性・未来可能性の評価 軸：自然特性、水利用・つきあい、環境変動の大きさ、ガ バナンス 湖沼未来可能性指標の提案とその活用方法 研究方向 • 水利用の程度、繰り返し利用率の変化や湖沼 間差などを、同位体などのトレーサーやリモート センシング情報で捉えられないか？ • 未利用資源の増大や消失する文化が湖沼とそ の周辺社会の持続性を失わせる可能性がある ことを例示できないか？ • 水利用の多様さを高める社会的仕組みを考え られないか？ • 震災や原発事故などを未来可能性を脅かすイ ベントの一つとして入れ込めないか？