Numerical model for evaluating the safety of products from the sea towards the realization of a marine environmental risk map

用于评估海洋产品安全性以实现海洋环境风险图的数值模型

• 批准号: 21H01543
• 负责人: 西 佳樹
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01543/
• 关键词: 環境リスク評価; 海洋汚染; 数値シミュレーション; 確率過程; 食の安全; 環境リスク; 河川水; 沿岸域; 海洋モデル; 難分解性有機汚染物質; 海洋環境; 確率微分方程式; 数値モデル

本研究は、海洋汚染を原因とする環境リスクを評価する手法を構築する３年計画の取り組みである。本研究が目指す環境リスク評価は、リスクの時間変動と空間変化を考慮に入れたものである。そのために数学モデリングとコンピューターシミュレーションとを主な手法として採用している。本年度は本プロジェクトの２年目であり、初年度に開発したモデルの精緻化と、実現象再現性チェックのための検証に注力した。本研究が取り上げる物質は難分解性有機汚染物質と総称されるものであり、多様な経路で海へ負荷されていると報告されている。河川は経路の一つとして重要であるため、河川水拡散シミュレーションモデルの開発を行った。本事業代表者らが過去に開発したモデルを土台として、必要に応じて改良を加えることで理論式をコード化した。特に、移流スキームの実装に注意を払った。開発したモデルを、河川水の急激な増加時期における強潮流域に適用した。また、モデル検証に用いる観測データを取得するため、相模湾酒匂川河口沖において海洋観測を行った。河川水に含まれている汚染物質は、海への流出後当面は河川水由来の海水とともに移動すると推測されることから、この海水移動が汚染物質動態の指標となり得る。このことを踏まえ約８０点の観測サイトにおいて水面から水深３０メートルまでの点での水温と塩分とを計測した。河川水由来の低塩分水が薄層を形成しながら沿岸に沿って広がっている様子が観測された。また、リスク受容者である魚類とヒトの体内における汚染物質の動態のモデリングにも着手した。生理学・薬物動態学の知見を応用し、さらに、現象の不確定性を考慮に入れて理論を構築し、分配係数などの未知のパラメータは物理化学で知られているデータを参照しつつ定め、コードを実装し計算を試みた。魚類の計算結果は、入手できた先行研究の実験値と比較し、概ねの再現性を確認できた。

这项研究是一项为期三年的计划，用于制定一种评估海洋污染引起的环境风险的方法。针对本研究的环境风险评估考虑了时间和风险的空间变化。因此，数学建模和计算机模拟被用作其主要方法。今年是该项目的第二年，我们专注于对第一年开发的模型的完善，并验证它们以检查实际现象的可重复性。这项研究中涵盖的物质统称为坚不可摧的有机污染物，据报道，通过多种路线承受海洋负荷。由于河流很重要，因此我们开发了河水扩散模拟模型。基于项目代表过去开发的模型，理论公式是通过必要的改进来编码的。特别是，注意对流计划的实施。在河水迅速增加期间，开发的模型被应用于强大的潮汐盆地。此外，海洋观测是从萨加米湾萨库霍河河口的口中进行的，以获取用于模型验证的观测数据。据估计，在河水中含有的污染物将与河水从河水径流进入大海后与海水一起移动，因此这种海水的运动可以指示污染物动态。考虑到这一点，在大约80个观测位置测量了从表面到30米深度的水温和盐度。据观察，来自河水的低盐水沿海岸散布，形成薄层。我们还开始建模风险接受者鱼类和人类体内污染物的动力学。利用生理学和药代动力学的知识，考虑了现象的不确定性，构建了理论，使用对物理化学中已知的数据的参考来确定未知参数，例如分区系数，并尝试了代码并尝试了计算。将鱼类计算的结果与先前研究获得的实验值进行了比较，并确认了一般的可重复性。

项目成果

Stochastic model for simulating levels of polychlorinated biphenyls in small tuna and planktons using Metropolis-Hastings algorithm

使用 Metropolis-Hastings 算法模拟小型金枪鱼和浮游生物中多氯联苯水平的随机模型

• DOI: 10.1016/j.ecoenv.2022.113941
• 发表时间: 2022
• 期刊: Ecotoxicology and Environmental Safety
• 影响因子: 6.8
• 作者: Wang Z.;Nishi;Y.
• 通讯作者: Y.

Stochastic modelling of persistent organic pollutants ingestion by fish using Metropolis-Hastings sampling

使用 Metropolis-Hastings 采样对鱼类摄入持久性有机污染物进行随机建模

• 发表时间: 2021
• 作者: Zhiyi Wang;Yoshiki Nishi
• 通讯作者: Yoshiki Nishi

A small-scale model experiment on removal of microplastics from water flows using multiple floating filters

使用多个浮动过滤器去除水流中微塑料的小规模模型实验

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsukamoto Ryota;Senba Atsuhiko;Ikeda Tadashige;Tamayama Masato;Arizono Hitoshi;Katori Hiroaki;横堀 慎一;古舘恵太，岡田哲男，川村恭己，早川銀河;野口新生・谷本悠太朗・遠藤新;藤田道也，坂野文菜，和田豊，三島有二，加藤信治，堀恵一，戸野倉賢一;Reyana Islam ,Yoshiki Nishi
• 通讯作者: Reyana Islam ,Yoshiki Nishi

Ocean model with adjustable arrangements of discrete variables: application to strong tidal flows and low salinity water

离散变量可调排列的海洋模型：在强潮汐流和低盐度水体中的应用

• DOI: 10.1007/s00773-022-00920-7
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Marine Science and Technology
• 影响因子: 2.6
• 作者: Nishi;Y.;Tabeta S.;Fujiwara Y.;Hatano T.
• 通讯作者: Hatano T.