ブックタイトル茨城県霞ケ浦環境科学センター年報 第9号2013（平成25年度）

概要

茨城県霞ケ浦環境科学センター年報 第9号2013（平成25年度）

Ⅵ研究報告・調査報告い，植物プランクトン由来有機物の濃度を，生産速度と消失速度，湖水回転率より算定する。濃度変化モデルには式（1）から（4）を用いた。d[L-POC]=dtd[R-POC]=dtPP×0.856×eupho ? [L-POC]×k 1max×?(T )生産分解? [L-POC]×τ（1）流出PP×0.116×eupho ? [R-POC]×sed生産堆積? [R-POC]×τ（2）流出d[L-DOC]= PP×0.028×euphodt生産+ [L-POC]×k 1max×?(T )×aL-POCから溶存化d[R-DOC]dt?[L-DOC]×k 2max×?(T ) ?分解=[L-DOC]×τ（3）流出[L-POC]×k 1max×?(T )×(1? a)×bL-POCから溶存化・難分解化+ [L-DOC]×k 2max×?(T )×bL-DOCから難分解化?[R-DOC]×τ（4）流出ここで，[L-POC]，[R-POC]，[L-DOC]及び[R-DOC]:植物プランクトン由来L-POC，R-POC，L-DOC及びR-DOCの濃度（mgC/L），t:時間（d），PP:表層における一次生産速度（mgC/L/d），eupho:有光層割合（無単位），k 1max・k 2max : k 1・k 2の最大値（/d），τ:湖水回転率（/d），sed:堆積率（/d），?（T）:有機物分解についての温度関数である。τは一日毎の河川流入量（m 3 /d）を西浦の湖容積（661×10m 3）で除して求める。各式の「生産」項においてPPにかけられている係数は，これまでの実験で得られたものである（花町，未発表）。また，有光層を1m，平均水深を4mと仮定し，eupho = 0.25とした。PPは水温と植物プランクトンの密度に影響を受けると仮定して，温度依存式とロジスティック式を組み合わせた以下の式を用いた。PP = [L-POC]×μ×e T×θ×K?[L-POC]K（5）ここで，μ:0°Cにおける植物プランクトン比増殖速度（/d），θ:植物プランクトン比増殖速度に関する温度係数（/°C），K: L-POCの最大濃度（mgC/L），T:温度（°C）である。ここでは，L-POCはすべて植物プランクトン由来であると仮定した。有機物の分解についての温度関数は，最大水温6）と最適水温を考慮した以下の式を用いた。?（T）= ??Tm ? Tβ×（Tm ? To）?Tm ? To?×eβ×（T ? To）（6）ここで，Tm:有機物分解の最大温度（°C），To:有機物分解の最適温度（°C），β:有機物分解に関する温度係数（/°C）である。2.2パラメータの決定4,5）これまでの研究により，2010年8月3日から2011年7月7日までの，西浦湖心，掛馬沖，高浜入中心部の3点の，L-POC，R-POC，L-DOC及びR-DOC濃度の月ごとの変動が明らかとなっている。このうち，湖心のL-POC濃度の変動を用いて，生産・分解についての温度に関する各パラメータを決定した。このモデルでは，L-POCの増減は他の3つの画分R-POC，L-DOC，R-DOCの増減には影響を受けない構造になっている。また，L-POCはすべて植物プランクトン由来であると仮定しているため，L-POCの現場における増減を再現の目標とすることができる。そこでまず，湖心におけるL-POCの実際の変動を再現できるよう，各パラメータをMicrosoft Excel Solver 2010による非線形最小二乗法で調整した7）。パラメータ調整時の条件として，1. 20°Cにおいて，0.104≦k 1≦0.286（平成24年度までの実験結果より）2. K≦27 mgC/L（霞ヶ浦においてこれまでに観測されたPOC濃度の最大値が27 mgC/Lである8）ことより）3. Tm < 50°C（一般的に中温細菌のTmは40－45°Cであること9）より）を与えた。また，水温には国土交通省の湖心観測所の自動観測データを用いた。一日毎の河川流入量は，2010年3月までは平成23年度第6期霞ヶ10）浦湖沼水質保全計画策定調査業務委託報告書から，それ以降は，国土交通省から提供された桜川の流量データに，（西浦流入全河川流量）/（桜川流量）の比（4.66）を乗じて求めた。この調整によって得られたパラメータ及びこれまでの実験で得られた20°Cにおけるk 2の平均値（0.034 /d:花町，未発表）から，k 2 maxを計算した。2.3計算条件得られたパラメータをモデルに適用し，植物プ茨城県霞ケ浦環境科学センター年報，No9，2013 41