How does the seasonal and interannual variations in methane emission respond to the eutrophication in a shallow lake?

甲烷排放的季节和年际变化如何响应浅水湖泊的富营养化？

• 批准号: 21H02315
• 负责人: 岩田 拓記
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Shinshu 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02315/
• 关键词: メタン放出; 湖; 渦相関法; 富栄養化; 培養実験; メタン; 溶存メタン濃度; シミュレーション

浅い湖沼は重要な温室効果ガスであるメタンの放出源である．湖からのメタン放出は温度などの物理環境要因だけでなく，富栄養化に伴う堆積層への有機炭素供給の増加などの生物地球化学的要因によっても影響を受けることが提案されている．本研究は，メタン放出の連続測定，堆積層への有機物供給及び水質測定，堆積物中のメタン生成実験を融合することで，湖の栄養レベルの変化が大気へのメタン放出の季節・年次変化にどのように，そしてどの程度影響するかを明らかにすることを目的としている．2022年度には，渦相関法によるメタン放出量，気象・湖内環境の連続測定，定期的な溶存メタン濃度の観測，水質観測を実施した。衛星データを用いて有機物供給源のひとつである水生植物分布の特定を行った．また、湖底堆積物中におけるメタン生成が藍藻添加に対してどのように応答するかを明らかにするために，培養実験を実施した．データ解析から、以下のことが明らかとなった。（１）これまでの7年間のメタン放出データを取りまとめ，その経年変化が水生植物繁茂面積と関係していることを明らかにし，水生植物の根からの堆積物への炭素供給がメタン放出の年変動に関係している可能性を示した．（２）衛星データとランダムフォレストモデルを用いることでヒシの分布の季節変化を推定できることを示した．（３）渦相関法で測定したメタン放出を拡散とバブルによる放出に分離する手法の検証を行い、その妥当性を示した．（４）藍藻，珪藻，水生植物を添加した堆積物ではメタン生成速度が有意に増加することを示した．

浅湖是甲烷的来源，甲烷是一种重要的温室气体。有人提出，湖泊的甲烷释放不仅受到温度等物理环境因素的影响，而且还受到生物地球化学因素的影响，例如由于富营养化而增加的沉积层有机碳供应。这项研究结合了甲烷排放的连续测量、沉积物层的有机物供应和水质测量，以及沉积物中甲烷产生的实验，以预测湖泊营养物水平的变化以及季节性和年度甲烷排放到大气中的目的是澄清。它如何以及在多大程度上影响变化。 2022财年，我们利用涡相关法对甲烷排放、天气和湖泊环境进行了连续测量，定期观测溶解甲烷浓度以及水质观测。利用卫星数据，我们确定了水生植物的分布，水生植物是有机物的来源之一。我们还进行了培养实验，以阐明湖泊沉积物中甲烷的产生如何响应蓝绿藻的添加。数据分析表明： （1）我们整理了过去七年的甲烷排放数据，并澄清随时间的变化与水生植物生长的面积有关，这表明可能与波动有关。 (2)我们表明，可以使用卫星数据和随机森林模型来估计菱角分布的季节变化。 (3)验证了将涡相关法测量的甲烷排放量分为扩散排放量和气泡排放量的方法，并论证了其有效性。 (4) 结果表明，含有蓝绿藻、硅藻和水生植物的沉积物中甲烷产生率显着增加。

项目成果

日中における諏訪湖上の内部境界層の発達

白天诹访湖内部边界层的发展

• 发表时间: 2023
• 作者: Masaomi Kimura;Takahiro Ishikawa;Naoto Okumura;Toshiaki Iida;Natsuki Yoshikawa;中島望，岩田拓記
• 通讯作者: 中島望，岩田拓記

浅い富栄養湖からのメタン放出の経年変動の制御要因

浅层富营养化湖泊甲烷排放量年际变化的控制因素

• 发表时间: 2023
• 作者: 中山 慶祐;飯田 俊彰;木村 匡臣;謝 文鵬;山田基，岩田拓記，宮原裕一，平田竜一，高橋善幸
• 通讯作者: 山田基，岩田拓記，宮原裕一，平田竜一，高橋善幸

Detection of planktonic coenzyme factor 430 in a freshwater lake: small-scale analysis for probing archaeal methanogenesis

• DOI: 10.1186/s40645-021-00450-7
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Progress in Earth and Planetary Science
• 影响因子: 3.9
• 作者: Atsushi Urai;M. Matsushita;Ho-Dong Park;H. Imachi;Miyuki Ogawara;H. Iwata;M. Kaneko;N. Ogawa;N. Ohkouchi;Y. Takano

淡水湖表層水でのメタン生成プロセスの探索

淡水湖地表水甲烷生产工艺探索

• 发表时间: 2021
• 作者: 浦井暖史;松下慎;朴虎東;井町寛之;小河原美幸;岩田拓紀;金子雅紀;小川奈々子;大河内直彦;高野淑識
• 通讯作者: 高野淑識

渦相関法で測定された北方湖からのメタン放出の経路分離とチャンバー・バブルトラップ法との比較

涡相关法测量北方湖泊甲烷排放的路径分离及其与室式气泡捕集器法的比较

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩田拓記;Joachim Jansen;Patrick Crill;Thomas Friborg;Erik Sahlee
• 通讯作者: Erik Sahlee