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脱窒とメタン生成による自然水域の浄化とその機能強化のための環境管理

通过反硝化和甲烷生产来净化自然水体并增强其功能的环境管理

基本信息

批准号：
03202221
负责人：
坂本充
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、富栄養水域の底泥における窒素と有機物の主要な浄化過程である脱窒とメタン生成について、それぞれの機能の制御因子の解析を行い、自然水域における浄化機能強化のための環境管理のマスタ-プランを提案することにある。本年度は前年度の研究成果をふまえ、脱窒では木崎湖の異なる深度の底泥についての現場実験と持帰り試料の連続培養実験を、メタン生成では拡散および気泡発生によるメタンの生成量について諏訪湖、木崎湖、深見池の比較を行ない、脱窒とメタン生成の活性や生成物を左右する条件の解明を行なった。1)脱窒活性:木崎湖における底泥の脱窒活性(硝酸添加)の時期的推移については、春から夏にかけて活性が増加し、9月に最大となり冬期に向かって低下する傾向にあった。また沿岸部底泥では深底部より高い活性が得られた。1991年6月から9月にかけて、硝酸濃度に対する脱窒活性の依存関係の変動を調べた結果、K_sおよびV_mはいずれも沿岸部で高く時期的な変動も少いが、深底部のK_sは沿岸部の1/3程度でV_mが6月から7月にかけて激減した。また間隙水中のDOCや有機酸濃度はむしろ深底部で多くなっているにもかかわらず沿岸部の脱窒活性が高いことから、底泥の脱窒は沿岸部では硝酸の供給過程に大きく依存しており、脱窒による水域の浄化機能の観点からも沿岸部底泥の脱窒活性の重要性が示された。2)メタン生成:木崎湖および深見池の夏季成層期には溶存酸素濃度0.5mg/1以下の深層で高濃度のメタンの蓄積が見られるが、このメタンは表水層で酸化され0.5〜1.5μM(大気平衡濃度の数百倍)になる。一方気泡によるメタン放出量は、深見池では表水層から大気への拡散量の15〜300倍に達し、諏訪湖でも3〜30倍となっている。酸化的な諏訪湖では還元的な深見池よりバブルメタンの発生量が著しく低いことから、撹拌による湖水の酸化状態の維持がメタン発生を抑制する上で重要な要因となっていることが示された。

The purpose of this study is to analyze the main chemical processes of sediment and organic matter in nutrient rich waters, and to propose the mechanism of chemical function enhancement and environmental management in natural waters. This year's research results compare with those of the previous year, and the results show that the conditions for the production of active products from different depths of sediment in Kisaki Lake, the production of active products from sediment in Kisaki Lake and the production of active products from sediment in Kisaki Lake are clarified. 1)De-smothering activity: De-smothering activity (nitric acid addition) of sediment in Kisaki Lake increased with the passage of time, increased from spring to summer, reached its maximum in September, and decreased from winter to winter. The bottom sediment of the coastal part is high in activity. From June to September, 1991, K_s and V_m were adjusted according to the dependence of nitric acid concentration on degassing activity. K_s and V_m decreased from June to July in the middle of the high stage of the coastal part. The concentration of DOC and organic acids in interstitial water is higher than that in the bottom water, and the degassing activity of sediment in coastal water is higher than that in the bottom water. The degassing activity of sediment in coastal water is greatly dependent on the nitric acid supply process. 2) Formation of acid: In summer stratification period of Kisaki Lake, the concentration of dissolved acid in the deep layer below 0.5mg/1 is higher than that in the surface layer, and the concentration of acid in the surface layer is 0.5 ~ 1.5μM(hundreds of times higher than the equilibrium concentration of dissolved acid). The amount of gas released from a bubble is 15 ~ 300 times that of the surface layer of the deep pool, and 3 ~ 30 times that of the lake. Acidification of the lake is a key factor in maintaining the acidification of the lake and inhibiting its production.