1．はじめに

　日本周辺海域に賦存するメタンハイドレート（以下MH）は将来のエネルギー資源として注目されており、経済産業省主導のもと、メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム（MH21）が組織され、MHの資源化に向けた研究開発を推進しています。平成13年度から20年度まで実施されたフェーズ1おいて、環境分野に関してはMH開発時における環境影響評価手法確立のための基礎研究として、東部南海トラフにおける海域環境調査、種々の環境モニタリング手法の検討、環境影響因子の拡散挙動を予測するシミュレーションモデルの構築などを実施しました。平成21年度からはフェーズ2に移行し、平成24年度と平成26年度に予定されているMH海洋産出試験を通じた環境影響評価手法の提示を目標の１つに設定しています（図1）。

　平成22年度、当センターは（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構より、環境分野の一部の研究を「メタンハイドレート開発に係る環境影響評価手法最適化に関する基礎研究の一部業務」として受注致しました。平成22年度はメタンが海洋生物に与える影響評価試験、各種シミュレーションモデルの構築・機能付加、などについての基礎研究を実施しました。

2．MH開発で考慮すべき環境影響要因

　平成22年度の業務範囲内で対象となるMH開発で考慮すべき環境影響要因を以下に挙げます。

2.1 メタン漏洩

　海域に存在するMHは一般的な石油・天然ガスが存在する地層（海底面下2,000～4,000m）よりも浅い地層に存在します。東部南海トラフに存在するMHは、主に海底面下500mまでの砂層の孔隙中に充填した状態で賦存しており、MH層上部の地盤が未固結の軟弱地盤であるため、セメンチング不良により生じる坑井周りの導通や、地層変形により生じた亀裂からメタンが漏洩する可能性があります。海水中まで到達したメタンは水柱や海底近傍に生息する生物に影響を与える可能性もあります。

2.2 MH生産水

　MH生産時にはMHの分解により生産水が生じることが見込まれ、MH生産水を海域に放出する生産方式を採用する場合には放出前に適切な処理を施す必要があります。未処理のMH生産水は低温、低塩分に加えメタンの飽和およびそれに伴う貧酸素などの特性を持つほか、微細堆積物粒子も混在することが想定されます。このため、周辺海域に水質の異なる水塊が形成され海洋生物に影響を与える可能性もあります。

3．実施内容および結果

　平成22年度業務は、上記の環境影響要因を考慮し、MH開発時の環境影響を対象とした海洋生態系リスク評価に関する基礎研究、メタン漏洩検知センサーの長期運用性の検証、環境関連の情報収集などを実施しました。また、MH開発が環境に与える影響について総合的かつ中立的な評価を行うためにMH21内に設置された環境有識者会議の運営管理も行いました（図2）。MH開発時の環境影響を対象とした海洋生態系リスク評価に関する基礎研究は、メタン等が海洋生物に与える影響を評価するための室内暴露試験、海底面から漏洩したメタンの拡散挙動予測モデルの改良、MH生産水の拡散挙動が表現可能な流体拡散予測モデルの改良、MH開発対象海域を想定した生態系モデルの構築、生態系リスク評価データベースシステムの構築の5つの課題からなります。

3.1 メタン等が海洋生物に与える影響を評価するための室内暴露試験

　本試験は東部南海トラフ海域に生息する生物種への影響を把握することを主たる目的としています。本年度はメタン等について浮遊生物を対象とした室内生物暴露試験を実施し、生物影響濃度等を推定しました（図3、4）。その結果、動物プランクトンであるCalanus sinicusに対して、充分な酸素が存在し、1気圧で溶解できる最大メタン濃度（約17mg/l）を含む海水に暴露させても、メタンの顕著な影響は見られませんでした。

3.2 海底面から漏洩したメタンの拡散挙動予測モデルの改良

　本モデルはガス態／ハイドレート態／溶存態のメタン3態の拡散を予測することを目的としています。本年度は漏洩の初期段階（プリューム力学過程）と後期段階（移流・拡散過程）を連動させ、定常状態の流れ場での溶存メタンの拡散範囲を推定できるように機能を拡張しました（図5）。

3.3 MH生産水の拡散挙動が表現可能な流体拡散予測モデルの改良

　本モデルはMH生産水に含まれると想定される成分の拡散を予測することを目的としています。本年度はMH生産水の特徴と考えられる低水温、低塩分、溶存メタン、貧酸素水、懸濁物質についての拡散の試計算を実施しました（図6）。また、濁り成分による水色変化モデルについても試計算を実施しました。

3.4 MH開発対象海域を想定した生態系モデルの構築

　本モデルは東部南海トラフ海域の光合成生態系から冷湧水域に形成される化学合成生態系までを含めた生態系モデルを構築し、MH開発に伴う生態系への影響を予測することを目的としています。本年度は光合成生態系（図7）および化学合成生態系モデル（図8）の概念図を構築し、それぞれで必要となるパラメーターの収集、必要な機能の追加およびモデルの応答を確認するための試計算を実施しました。

3.5 環境データベースシステムの構築

　本データベースシステムは東部南海トラフ海域の環境情報ならびに上記のモデルなどを活用し、ユーザーがMH開発に伴う生態系への影響を評価するために必要となる支援ツールとしてのデータベースシステムの構築・運用・管理を行うことを目的としています。本年度は第1回海洋産出試験を想定した場合の環境因子と生態系への影響についての評価方法、およびシステムアウトプットについて検討しました。

3.6 メタン漏洩検知センサーの長期運用性の検証

　MH21では漏洩メタンを検出することを目的として、メタン漏洩検知センサー（改良型METSセンサー）の研究開発が進められています。本年度は改良型METSセンサーの耐久性、測定データの信頼性・安定性、実海域での設置・測定・回収の妥当性を検証しました。

3.7 環境関連の情報収集

　環境関連の情報収集はMH生産水の海洋放出に関わる法規制調査、MHの自然発生的環境リスクの文献調査および環境モニタリング技術動向調査を実施しました。

3.8 環境有識者会議の運営管理

　MH21では、環境に関する知見を有する専門家により構成された環境有識者会議を設置し、MH開発が環境に与える影響について総合的かつ中立的な評価を行い、環境研究の方向性の検討に資することとしています。本業務ではこの環境有識者会議の円滑な運営管理を実施しました。