科学者に会う

はじめに

ワイカイ・ラグーンの掘削は2003年後半に始まり、2008年8月に完了した。ラグーンの水質モニタリングは2005年1月に開始され、ハワイ州保健局によって承認された方法に従い、長谷工の陸軍省水質認証（WQC137）に従い、当初のマリーナ・プロジェクトに適用された。ラグーンの動植物の予備的な生物学的モニタリングは2012年に開始された。この作業の結果は、長谷工の区域変更申請のために公表された環境影響評価書にまとめられている。 2014年半ば、長谷工は現在進行中の毎月の水質モニタリングを補完するため、ラグーンにおける毎月の生物調査を開始した。この作業は2023年7月31日までの結果を示しながら継続されている。2015年から現在までのこの水質および生物モニタリングプログラムの利用可能な結果を、使用された方法の説明の後にグラフでここに要約する。ルーチンモニタリングに使用されたサンプルステーションの位置は以下の通り。

モニタリングステーションの位置プランニング・ソリューションズ社作成。

水質測定

ラグーンの水サンプルは、表層水（水面から6インチ以内）と底付近の水（ラグーン底から1フィート以内）から採取される。 ラグーンのステーション1～12では、2006年から水質サンプリングが行われている。マウカとマカイの水質湖であるステーション14と15のサンプリングは2019年4月に開始された。

ラグーンのサンプルはすべて、小型のインフレータブルボートから採取される。ラグーンの表層サンプルは、ボートの横から手でボトルに充填して採取する。底に近いサンプルは、2Lのニスキン海洋サンプリングボトルを使って採取される。ニスキン海洋サンプリングボトルは、水がボトルの中を自由に通過できるように、バネ式のエンドキャップが開いた状態で目的のサンプリング深度まで下げられる。 ボトルの下に吊るされた錘が、指定されたサンプリング深度を底面上に知らせる。目的のサンプリング深度では、水面から放出された錘のメッセンジャーがエンドキャップを閉じる引き金となり、深度から水量が隔離される。回収時、ニスキン・ボトルの水は250mlの酸洗浄・3回すすぎ済みポリエチレン・ボトルに注がれる。

水質湖のサンプルは、表面近くからのみ採取される。 これは、湖の縁から外れた物質でサンプルが汚染される可能性を最小限にするため、長いポールの先にサンプルボトルを取り付けて行われる。時には、水質湖の中央からインフレータブルスタンドアップパドルボードの側面から表面サンプルを採取することもある。

ラグーンで評価される水質パラメータには、ハワイ州保健局（DOH）の水質基準第11章54で特定の基準が設定されているすべてのパラメータが含まれる。これらのパラメータには、全窒素（TN）、硝酸性窒素＋亜硝酸性窒素（NO3＋NO2）、以下NO3、アンモニウム性窒素（NH4）、全リン（TP）、クロロフィルa（Chl-a）、濁度、pH、塩分濃度が含まれる。 さらに、オルトリン酸塩（PO4）とシリカ（SiO2）も測定される。これらのパラメータは、生物活性と地下水の混合の程度を示す敏感な指標だからである。

採取後、栄養塩分析用のサンプルは直ちに氷上で保存される。NH4、PO4、SiおよびNO3の分析は、Seal Analytical社製セグメントフロー自動分析装置（AA3）を用いて、EPAが承認した海水分析の標準メソッド（Strickland and Parsons 1968, Grasshoff 1983）を用いて行われる。TNとTPは、酸化およびUV消化後、同様の方法で分析される。全有機態窒素（TON）と全有機態リン（TOP）は、それぞれTNと溶存無機態窒素の差、TPと溶存無機態Pの差として計算される。

追加検査用の水は、ポリエチレンボトルからサブサンプリングし、分析まで冷やしておく。Chl-aは、150mlの水をガラス繊維フィルター（Whatman GFF）でろ過して測定する。フィルター上の色素は、20℃の暗所で24時間、90％アセトンで抽出する。クロロフィル濃度は、改良型蛍光法（EPA Method 445.0 rev 1.2）とTurner Trilogy Laboratory Fluorometerを用いて測定する。塩分濃度はMettler Toledo InLab-731 ISM導電率プローブを用いて測定し、pHはMettler Toledo InLab Expert Pro-ISMプローブを用いて測定する。濁度はHanna Instruments HI88703濁度計を用いて20mlのサブサンプルで測定。水質変数のラボテストはMarine Consulting and Analytical Resources, LLCが行った。

水温、溶存酸素、pH、塩分の現場測定は、工場仕様に校正されたRBR Maestro3 CTD（導電率、水温、深度）プロファイリング装置を使用して取得されます。CTDは、0.001℃、0.001pH単位、0.001%酸素飽和度、0.001ppm（塩分）の読み取りが可能である。装置は水柱の中をゆっくりと下降し、自動的に毎秒8回のデータを記録する。

2019年12月以前は、糞便指標としての腸球菌のスクリーニングは、膜ろ過EPAメソッド16003を使用して実施されていました。2019年後半以降、腸球菌のEnterolert®メソッドは膜ろ過メソッドと同時に実行されます。どちらの分析法でも、水サンプルは水面直下から無菌容器に直接採取されます。採取されたサンプルは氷嚢を入れたクーラーに入れられ、すぐに処理するためにラボに運ばれます。

EPA メソッド 1600 では、Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater に記載されている通り、水中の腸球菌の検出と定量に標準メソッド 9230C、膜ろ過法（mE1 寒天、41℃で 24 時間培養）が使用された。 EPA 1600法の単位は100mlあたりの「コロニー形成単位（CFU）」である。

Enterolert®検査では、独自の栄養指示薬を使用して腸球菌を検出します。 腸球菌を推定するために水サンプルの細菌培養を必要とせず、代わりにこれらの細菌の存在を示す活性酵素を検出する比色タグに依存します（41℃で24時間培養）。Enterolert®法の単位は、100mlあたりの「最確数（MPN）」です。

腸球菌のデータはビーチアクション値（BAV）と比較される。100mlあたり130CFUまたはMPNのBAVは、EPAが推奨する閾値に相当するHDOHの水質浄化部門であり、翌日の再サンプリングと、検査によって対策が不要になるまで勧告が出される（https://health.hawaii.gov/cwb/files/2020/09/Hawaii-Beach-Monitoring-Program-FINAL_9-1-20.pdf）。

チャラの被覆率と樹冠の高さ

キャノピーを形成する大型藻類Chara zeylanica（Chara）は、ラグーンの底の大部分を覆っている。ラグーン底のCharaの割合と底からの平均樹冠の高さの推定は、Aquatic Research Consultants LLCが毎月、指定された地点でSCUBA潜水トラ ンセクトを用いて行っている。各測定地点では、各トランセクトの始点と終点にGPSの位置が記録される。Charaの被度は、点接触法を用いて決定される。Charaの有無は1mごとに測定され、合計50地点がサンプリングされる。Charaの被度パーセントは、Charaが存在するサンプリング地点のパーセンテージとして計算される。たとえば、ダイバーがトランセクト沿いの50地点のうち14地点にCharaが存在すると記録した場合、カバー率は28％に相当する。Charaの樹冠の高さは、もし存在すれば、トランセクトに沿って5メートルごとに測定される。

チャラの窒素安定同位体比

Chara組織で発見された窒素の安定重同位体（15N）と、より一般的に存在する同位体（14N）の間の比は、周囲の水から藻類に同化された窒素栄養源の可能性に関連している。使用される指標変数δ15Nは、大気中に存在するこれら2つの同位体の比に正規化される。分析には藻の先端部、新生部分（上部3-5cm）を用いた。サンプルはStrait and Spalding（2021）4に従って処理し、酸性化プロセスによる窒素分解を抑えるために石灰化したままとした。このモニタリングのためのδ15N値は、ハワイ大学の生物地球化学安定同位体測定施設（Biogeochemical Stable Isotope Facility for Stable Isotopes）で決定された5。

チャラ組織窒素濃度

乾燥重量窒素濃度は、ハワイ大学マノア校の生物地球化学安定同位体施設によってChara組織サンプルの分析が行われている。比較的高濃度であることから、豊富な窒素栄養塩が利用可能であることが示唆される。分析には、藻類の距の先端、新生部分（上部3～5cm）を使用する。

ティラピアの巣の発生状況

チャラの被度および高さ調査では、50m のトランセクトの片側で、トランセクトから 1m 以内にあるティラピア（Oreochromis mossambicus）の巣の数を数える。 また、未植生（裸堆積物）および植生域のトラ ンセクトラインに沿って、水深における視認性も記録する。

放射照度プロファイル

ラグーン水柱の放射照度（μE m-1 s-1）、すなわち光を測定することで、水中の植物プランクトンやその他の粒子状物質の増減による水中の光の減衰の経時変化を比較することができる。日射量プロファイルは、水面直下からラグーン底部（または、プロファイリングラインが弛んだときに決定されるCharaキャノピーの上部）まで、水深0.5m単位で真昼間に測定される。測定は、天候が晴天のときにのみ行われる。プロファイリングは、ボートの影の影響を最小限にするため、ボートの晴れた側で行われる。LI-COR LI-1400データロガーとLI-COR水中球面量子センサーをプロファイリングフレームに取り付け、10mのLI-COR水中ケーブルで日射量を測定する。水深は、0.5m刻みで印が付けられたラインで測定される。コサインセンサーの代わりに球面センサーが使用されているのは、球面センサーの方が、チャラが水深でどのように光を吸収するかに一致した方法で、より正確に光を測定できるからである。また、拡散減衰係数と比較するために、各サイトでセキ深度も記録する。

プランクトン群集

Samples for analysis of the plankton assemblage are collected to evaluate temporal and spatial variability, the stability of the microbial system, and to complement water chemistry measurements. Whole water samples6 or phytoplankton and zooplankton determinations are collected in 1L dark bottles and 5 x 1- gallon plastic jugs respectively, from the surface waters of each station. Zooplankton samples are filtered onto a 93-µm mesh and preserved on site; phytoplankton samples are immediately taken to the laboratory on ice and preserved within 2 hours for subsequent analysis. Because the size range of the plankton assemblage spans four orders of magnitude (<1 μm to >1 mm), a suite of different preservatives and methods is necessary to address each segment of the population. Detailed descriptions of these methods are available from Marine Consulting and Analytical Resources, LLC7.