（委託元：（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構）

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24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海洋生態系への影響評価のための基礎研究」として受注致しました。平成24年度は海底面からのメタン漏洩・MHの分解により発生するMH生産水・探査時のエアガンによる水中音・掘削時のカッティングスによる海洋生態系への影響予測・評価などに係る基礎研究を実施しました。

2．考慮すべき環境影響要因

　平成24年度の業務範囲内で対象となる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

　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。

2.3 カッティングス

　掘削時に発生するカッティングス（堀屑）は海底に堆積し、海底の状況を変化させる可能性が想定されます。よって、海底生態系に対する掘削泥水とカッティングスの潜在的な影響は主に濁度の増加とそれに伴う海洋生物への影響と底生生物の埋没による影響と考えられています。また、掘削泥水とカッティングスの堆積による海底堆積物の性状の一時的な変化も生じます。

2.4 エアガンによる水中音

　石油・天然ガス探鉱では、石油・天然ガスを含む地層の分布を調べるために地震探査法が用いられています。地震探査は地震の様な振動を人工的に発生させ、その振動を利用して地質探査を行いますが、海洋地質調査ではエアガンを用いて大音圧の音波を発生させ探査を行います。エアガンはその音圧の大きさのために海洋生物への影響が懸念されています。

3．実施内容および結果

　平成24年度業務は、上記の環境影響要因を考慮し、メタン等の海洋生物への影響に関する基礎研究、数値モデルによる海水中成分の拡散予測（海底面からのメタン漏洩、エアガン等による水中音およびカッティングス）、海洋生態系への影響を予測するための生態系モデルの構築、環境データベースシステムの改良、MH開発と環境影響に係る情報収集、メタン酸化等に係る微生物の分析、環境有識者会議の運営管理を実施しました。（図2）

3.1 メタン等の海洋生物への影響に関する基礎研究

　メタンが海洋生物に与える影響を評価するための生態毒性試験を実施しました。試験は、溶存酸素濃度を生物の生残に影響のない6mg/L以上に維持し、1気圧で溶解できる溶存メタン濃度までを試験区の条件として、植物プランクトン数種と底生生物のゴカイ類に対して行いました（図3）。また、メタンや溶存酸素の濃度変化が深海生物に与える影響に関する情報収集も行いました。

3.2 海底面からの漏洩メタン拡散挙動についての予測計算

　平成23年度までに構築したメタン挙動予測モデルの妥当性を検証するため、自然界においてメタンの放出がある海域の調査結果を利用して検証しました。
　また、メタン溶解に伴う微生物酸化などにより溶存酸素が減少し、海洋生物へ影響を及ぼす可能性もあります。そのため、関連の既往文献を整理し、メタン溶解に伴う酸素濃度減少を表現できるアルゴリズム開発も実施しました（図4）。

3.3 MH生産水等の流体の拡散挙動についての予測計算

3.3.1　カッティングスの拡散予測
　平成23年度に行われた生産井およびモニタリング井（2本）の掘削時のカッティングス放出による再堆積厚さと懸濁粒子濃度の拡散予測を実施しました。予測計算は実際の放出量・放出期間および坑井周辺の流れを使用しました（図5）。

3.3.2　エアガンによる水中音の伝搬予測
　過去の研究結果から得られた魚類に対する威嚇音圧レベルと海生哺乳類の最低可聴レベルを用いて、魚類が音を威嚇と感じる距離とエアガン音が海生哺乳類に影響を及ぼす距離（ハンドウイルカが水中音を知覚できなくなる距離）を音波伝搬シミュレーションモデルにより評価しました（図6）。図6は音波伝搬シミュレーション結果の上に、魚類に対する威嚇音圧レベル（●）と海生哺乳類の最低可聴レベル（●）をプロットした図を示します。

3.4 MH開発対象海域を想定した生態系モデルの構築

　第二渥美海丘における夏季および冬季の光合成生態系を現場の観測データを用いた光合成生態系モデル（図7）で再現しました。計算された植物プランクトン、動物プランクトン、バクテリア、栄養塩類は観測データと良く合致する結果となり、第二渥美海丘の光合成生態系をおおむね再現できました。MH生産処理水の排出に伴う光合成生態系への影響予測では、商業生産時に想定される排水量を設定し、高濃度のアンモニアを含むMH生産処理水を排水した場合の予測計算を実施しました（図8）。

3.5 微生物分析

　海洋産出試験の水柱および底生生態系に対する影響を検討するための指標として、第二渥美海丘海域における海水中と堆積物中の微生物分析を実施しました。海水試料については、好気性メタン酸化細菌、アンモニア酸化古細菌、真正細菌および古細菌、堆積物では好気性メタン酸化細菌、硫黄酸化細菌、真正細菌および古細菌を対象とし、微生物の菌数と組成の推定を行いました。今年度は海洋産出試験前のベースラインデータを取得しました（図9）。

3.6 環境データベースシステムの構築

　MH関連の環境データ、海域環境調査データなど当該委託業務成果の一元管理・散逸防止および環境影響評価手法の確立に資することを目的としたWebサイト（環境データベースシステム：HYDREAMS）の運用管理および最新の環境情報のアップデートを行いました（図10）。海域環境調査で得られたデータを数値データおよび可視化データとして収録し、平成23年度当該委託業務報告書、関連文献などの文章データを追加更新しました。（現在はMH21のメンバーのみに限定公開。）

3.7 MH開発と環境影響に係る情報収集

　本年度はMHと自然リスクの関係に関する文献を集めると共に、米国における海洋石油天然ガス開発の環境影響評価に係る調査・予測・評価・保全措置、関連法規性等についての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。