本報告は 経済産業省の委託事業で得られた成果に基づき作成しています 平成 30 年度第回 JOGMEC 金属資源セミナー 平成 30 年度第 1 回 JOGMEC 金属資源セミナー < 海底熱水鉱床における取組と成果 > 環境影響評価 ~ かく乱試験のモニタリング結果 ~ 2018 年 5 月 16

平成30年度第 回JOGMEC金属資源セミナー

2018年5月16日

金属資源技術部 海洋資源技術課

松井隆明

平成30年度第１回JOGMEC金属資源セミナー

＜海底熱水鉱床における取組と成果＞

環境影響評価

～かく乱試験のモニタリング結果～

H20

H21

H22

H23

H24

H25

H26

H27

H28

H29

H30

環境影響

評価

分野長期計画

第２期

第1期

【環境調査】

生物・化学・物理的特性の把握

（環境ベースライン調査）

採掘試験に係る環境影響の監視

（モニタリング調査）

採鉱試験前の環境把握

非熱水性生物群集・遺伝子解析・保全策の検討

【保全策検討】

熱水性生物群集・遺伝子解析

対象海域の熱水性生物群集の特徴把握

対象海域の非熱水性生物群集の特徴把握

かく乱試験・採鉱試験による環境変動の把握

事前調査

かく乱

試験

予察的

評価

【環境影響予測】

予測モデルの開発

概念

設計

環境影響予測モデルの開発

パイロット試験のための環境影響予測モデル完成

予測モデルの改良・

検証

かく乱試験・パイロッ

ト試験の影響予測

事前

掘削

事後モニ

タリング

事後

モニタリング

総合

評価

事中モニ

タリング

パイロット

試験

モデル検証

・精度向上

環

境

影

響

評

価

手

法

確

立

影響影響検討書

1

採鉱に伴う環境影響とは？

熱水鉱床付近で観察される生物

熱水域特有の生物（化学合成生態系）

業務

項目

これまでの成果

H２９年度実施内容

環境調査

• 環境ベースラインデータの取得（沖

縄・小笠原海域）

• パイロット試験に係る環境モニタリン

グ

• かく乱試験に係るモニタリング

• パイロット試験中のモニタリング（

水

中音

・濁り）

• かく乱試験後のモニタリング

（半年後、１年後）

環境影響予測

• 環境影響予測モデルを開発

• パイロット試験に係る環境影響検討

書を作成

• 掘削に伴うモニタリングデータから

予測結果を検証

－精度向上

• 底生生態系への影響を再現

保全策の検討

• 熱水性生物の遺伝的交流を評価

• 海穴内の非熱水性生物を解析

• サイト間の非熱水性生物との遺伝

的交流を評価

環境影響評価

手法の検討

• 環境影響評価手法の開発

• 環境影響評価手法モデルの確立

これまでの成果と平成29年度の実施内容

4

200m

80m

40m

水深

1600m

採鉱母船

採掘・集鉱試験機

熱水鉱床

ROV

（監視作業）

フレキシブルホース

揚鉱管

揚鉱母船

水中ポンプ

マグロの

遊泳層

中間層

800m

白嶺

ポセイドン

1

集鉱機ケ

ー

ブ

ル

水中録音機

（設置型）

パイロット試験中の水中音観測方法

5

平成30年度第 回JOGMEC金属資源セミナー

魚類（マグロ類）への影響範囲

Not true scale

パイロット試験中の水中音観測結果

音圧レベル

揚鉱試験の影響範囲

（最大音圧

153.6dB）*今年度

聴覚閾値

89dB

1699m以内

誘致レベル

108dB

191m 以内

威嚇レベル

140dB

5m 以内

音源音圧：

153.6 dB

周波数帯域：

520〜540Hz

6

環境影響評価のための小規模かく乱試験

かく乱試験に用いた掘削試験機（

SUR）

かく乱試験実施

地点

目的：採鉱活動による環境への影響を定量的に把握する

手順

①環境への影響要素や影響範囲を予測（モデル利用）

②予測結果を基に観測項目と測点を決定

③かく乱前の環境を観測（事前のモニタリング）

④かく乱試験の実施（事中のモニタリング）

⑤かく乱試験後の環境を観測（事後モニタリング）

7

かく乱試験日程と試験後の状況

直前調査

平成

29年1月6日～1月11日

かく乱試験

平成

29年1月12日（約5.5時間）

直後調査

平成

29年1月24日～1月29日

半年後調査

平成

29年8月 6日～8月22日

1年後調査

平成

30年1月21日～2月1日

2m

0.54m

4m

15°

2.16m

3

2m

3m

0.54m

15°

1.62m

3

4m

3m

0.8m

15°

4.80m

3

80cm

約

8.6m

3

の鉱石を掘削

掘削時に舞い上げた堆積物量は

11.6m

3

と試算

8

かく乱試験により想定される環境変化と観測項目

環境要素

想定される環境変化

観測項目

近底層

濁りの発生と拡散

濁度

映像による定点観測

懸濁物粒度組成

流況

水質の変化

水質分析

堆積物

再堆積による海底面の被覆

再堆積厚の分布

沈降粒子の再堆積

全粒子束と組成の時系列変化

再堆積による底質変化

底質

生態系

再堆積による生態系の変化

ミクロファウナ、メイオファウナ、

マクロファウナ

メガファウナ

9

江戸っ子1号

有人潜水調査船

AUV

プランクトン

ネット

採水器

採泥器

ソリ

ROV

係留系(ｾｼﾞﾒﾝﾄ

ﾄﾗｯﾌﾟ)

ADCP

係留系(流況)

環境調査のための機器類

係留系(低頭型)

再堆積マーカー

10

環境調査のための機器類

かいれい

JAMSTEC

ROV

ロゼットサンプラー

MC

プッシュコアラー

セジメントトラップ

再堆積マーカー

江戸っ子1号

JAMSTEC

11

再堆積厚の再現計算結果

環境影響予測と観測点の決定

かく乱試験実施

地点

計算結果を基にした採泥等観測点の配置

12

かく乱試験により観察された濁りの変化

江戸っ子

1号による映像

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00

濁度

（F

T

U)

時間 2017年1月12日

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30

濁度

（F

T

U)

時間 (2017年1月12日)

1/12 9:00

1/12 10:00

1/12 11:00

1/12 12:00

1/12 13:00

1/12 14:00

1/12 15:00

1/12 16:00

0

2

4

6

8

10

12

10

12

14

16

18

20

22

24

観測日 (2017年1月)

N-M4

0

50

100

150

200

250

10

12

14

16

18

20

22

24

全粒子束

(g/

m

2

/d)

観測日 (2017年1月)

N-M3

濁度センサーによる観測結果

セジメントトラップによる観測結果

13

N-M8

N-M6

N-M2

N-M1

N-M9

N-M3

N-M4

N-M5

N-M7

かく乱試験地点

再堆積厚の再現計算結果

モニタリング結果

環境影響予測結果

（濁りの拡散と再堆積の検証）

かく乱試験地点

N-M8

N-M6

N-M2

N-M1

N-M9

N-M3

N-M4

N-M5

N-M7

_{かく乱試験当日の流況}

筒による再堆積厚の確認

N-M4

14

平成30年度第 回JOGMEC金属資源セミナー

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

0.E+00

3.E+04

5.E+04

8.E+04

1.E+05

0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd 0-0.5cm 0.5-1cm 1-2cm 2-3cm 3-5cm Cr Cu Zn Mn Hg As Pb Cd

堆積物の調査結果（Al、Fe除く）

N-M7

N-M4

N-M3

N-M5

事前

直後

半年後

事前

直後

半年後

事前

直後

半年後

事前

直後

半年後

1年後

1年後

1年後

Al

Cr

Cu

Fe

Zn

Mn

Hg

As

Pb

Cd

1

m

g/

kg

m

g/

kg

m

g/

kg

m

g/

kg

m

g/

kg

m

g/

kg

m

g/

kg

15

環境調査結果

（堆積物中の細菌類分類群組成

16SrRNA遺伝子解析

）

Gammaproteobacteria

Deltaproteobacteria

Alphaproteobacteria

Epsilonproteobacteria

other.Proteobacteria

Planctomycetes

Acidobacteria

Parcubacteria

Bacteroidetes

Chloroflexi

Omnitrophica

Chlamydiae

Verrucomicrobia

Firmicutes

other phylums and unidendifided

N－M3

事

前

事

後

半

年

後

N－M4

事

前

事

後

半

年

後

N－M5

事

前

事

後

半

年

後

N－M7

事

前

事

後

半

年

後

*イプシロンプロテオバクテリアとは、深海熱水環境で優占し水素や硫黄化合物をエネルギー源とする化学合成独

立栄養微生物とされる。

再堆積量多

再堆積量少

再堆積量多

再堆積量少

16

平成30年度第 回JOGMEC金属資源セミナー

環境調査結果（ﾒｲｵﾍﾞﾝﾄｽ炭素量）

事前

事前

直後

直後

半年後

半年後

再堆積量多

再堆積量少

炭素現存量

(μgC/10cm

2

₎

0

2

4

6

8

10

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

Nematoda：線虫類

Harpacticoida：

ソコミジンコ類

事前

直後

半年後

再堆積量多

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

事前

直後

半年後

再堆積量少

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

0-0.5

0.5-1

1-2

2-3

3-5

炭素現存量

(μgC/10cm

2

)

0

2

4

6

8

10

1

17

-遺伝子解析に基づく国際的な保全策の概念-開発区と遺伝子交流があり、周辺海域の生物多様性維持と開発後の

幼生供給が期待される場所を保護区に選定

サイト単位

サイト内

Bサイト

Cサイト

Aサイト

B鉱床

A鉱床

○

開発区（実験候補地）

○

保護区

●

熱水鉱床 ● 熱水噴出孔

遺伝子交流

遺

伝

子

交

流

18

イバラモエビ属の一種のハプロタイプネット

ワーク

ミトコンドリア

DNA COⅠ（616bp）

（５カ所で採取した１２０個体の解析結果）

環境調査結果

（環境保全策の検討）

イバラモエビ属の

1種

Aサイト

Bサイト

B’サイト

Cサイト

C’サイト

19

かく乱試験結果全体のまとめ

1. 環境調査（かく乱試験）

かく乱試験後の環境モニタリングの結果、バクテリアの分類群組成とメイオベント

スのバイオマスにおいてかく乱直後に変化が認められ、半年後には回復傾向が

示唆された。堆積物表層の金属濃度はかく乱から

1年後においてもZnやPbの濃

度は高い値のままであった。

2.環境影響予測モデル開発

濁りの拡散と再堆積について実績に基づいた再現計算を実施し、検証した結

果、実績に近い予測結果が得られ予測精度が向上した。

3. 環境保全策の検討

イバラモエビ属について、サイト間の遺伝的交流に関する解析の結果、主要な

遺伝子タイプは類似しており、サイト間の交流が活発であることが判明した。

20