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特集

ブルーカーボン集

桑江 朝比呂・堀

特

浅海生態系を介した炭素フロー
正和

1．はじめに
浅海域における干潟，藻場，湿地，あるいはマングロー
ブは，水質浄化，食料供給，観光，レクリエーションといった様々な恵み（生態系サービス）を私たちにもたらす。その中でも，二酸化炭素（CO2）の吸収という新たな恵みが注目されている。
海洋生物によって大気中の CO2 が取り込まれ，海洋中に貯留された炭素のことを，2009 年に国連環境計画（UNEP）は「ブルーカーボン」と名付けた 1）。陸域や海洋は，地球における炭素の主要な貯蔵庫となっているが，海洋が炭素貯蔵庫として特に重要なのは，海底泥中に貯留されたブルー

図1

カーボンが長期間（数千年程度）分解無機化されずに貯留され保存性が極めて高い点である。

 球の生態系による大気中 CO2 の吸収速度と炭素貯留速度。
全浅海域の海底堆積物への炭素貯留速度は，陸棚や外洋域よりずっと速い（参考文献 2）の Fig.13.1 を改変）

海底には年間 1.9 〜 2.4 億トンの炭素が新たに埋没し貯留

2．浅海域にブルーカーボンが貯留されるメカニズムされると推定され，浅海域はそのうちの約 73 〜 79％（1.4 〜1.9 億トン）を占めるとの報告がある（図 1）。したがって，1, 2）

温室効果ガスのうち最も主要な CO2 を，大気外へ隔離し貯留させる仕組みが，浅海域において有効に機能している。

大気−海洋間における CO2 ガス交換過程では，大気中の本稿では，はじめに浅海域にブルーカーボンが貯留されCO2 分圧と海中に溶けている CO2 分圧に差が生じた時，分るメカニズムや貯留速度について概説し，ブルーカーボン圧の高い方から低い方へ CO2 が取り込まれる（図 2）。したを取り巻く現象が，炭素の輸送や物質変換といった化学工がって，大気中 CO2 の吸収源となるためには，大気中の学に馴染みのあるものであるイメージを持っていただく。

CO2分圧より海中のCO2分圧が低くなることが必須である。

次に，他の様々な気候変動緩和技術と比較した場合のブ海洋植物が光合成により取り込んだ水中の CO2 は体内で有機炭素に変換される。さらに藻場内では，藻草体の立体ルーカーボンの活用技術の長所短所について述べる。

構造によって水流が弱められることにより，水中に漂う有機炭素もトラップされる。例えば，瀬戸内海のアマモ場で2021 年 6 月 24 日受理

第 85 巻Carbon Flow Through Marine Ecosystems
Tomohiro KUWAE
1995 年 京都大学大学院農学研究科修士課程修了
2001 年 博士（農学）（京都大学）
現 在 （国研）海上・港湾・航空技術研究所
港湾空港技術研究所 沿岸環境研究グループ グループ長
連絡先；〒 239-0826 神奈川県横須賀市長瀬3-1-1
E-mail kuwae@p.mpat.go.jp

第 12 号（2021）

Masakazu HORI
2003 年 北海道大学大学院水産科学研究科博士後期課程修了 博士（水産科学）
現 在 （国研）水産研究・教育機構 水産資源研究所 社会・生態系システム部
沿岸生態系暖流域グループ グルー
プ長連絡先；〒 236-8648 神奈川県横浜市金沢区
福浦 2-12-4
E-mail mhori@aﬀrc.go.jp（3）

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その分大気中の CO2 を吸収したとみなす（図 2）。
浅海域のうち海草藻場，塩性湿地，マングローブといった砂泥性の浅海生態系は「ブルーカーボン生態系」と呼ば特れ，植物体ではなく海底泥がブルーカーボンの主要な貯蔵場所となっている。気候変動の緩和の観点から見ると，長期間で見た場合の海面での CO2 ガス交換による大気中 CO2集の正味吸収（吸収した総 CO2 量＞放出した総 CO2 量）は直接的な過程であり，海中の炭素プールへの貯留による大気への CO2回帰の抑制は間接的な過程である（図 2）。この 2 つは全く別
図2 大 気中の CO2 と生態系内に蓄積されている炭素との関係。太
枠内は炭素プール（炭素蓄積場所）を示している。IPCC ガイ
ドライン等では「炭素プール内で増減した炭素量」＝「大気ととみなされている（参考文献4）の図1より転載）のCO2 交換量」

は，5 千年以上の長期間，有機炭素が堆積し貯留され続けの過程であり，どちらも気候変動の緩和には有効である。
どちらがより重要かについては論争があるだろうが，長期的に大気中の CO2 を正味吸収し，なおかつ，炭素を海中に長期間貯留することの両方ができれば，気候変動の緩和にとってより好ましいのは論を俟たないだろう。ていることが報告されている 。
3）

4．浅海生態系における CO2 吸収速度の推計

藻場から流出した流れ藻の一部は沖合に流れ，さらにその一部は沈降して深海まで輸送される。深海に到達した有機炭素はたとえ分解無機化されたとしても，再び海表面にCO2 吸収速度の観測や解析は，現在広がりを見せてい達するまでには数千年を要する。そのため，この深海へのる。国内では海草藻場に加え，海藻藻場，干潟，湿地，サ輸送は長期間炭素を貯留するための重要なメカニズムとみンゴ礁などで観測が進められている 4, 5）。しかしながら，なされている。

浅海生態系が，実際どのくらいの CO2 を吸収し，大気中CO2 の削減に直接寄与しているのかについて，全球規模であるいは，海草・海藻類の成長過程で体表面から分泌すの推計はされていなかった。

る溶存有機炭素の一部には難分解成分が含まれる。この難分解性溶存有機炭素の正体は，実は未だ明らかではない。

そこで，筆者らの著書において，炭素貯留機能が高いこ

水中の無機炭素（炭酸，重炭酸，CO2）からは，貝類の貝殻とで知られるブルーカーボン生態系（海草藻場，マングローやサンゴの骨格といった炭酸塩も形成される（石灰化）。こブ，塩性湿地）だけではなく，大気中 CO2 の吸収源として潜の炭酸塩の貯留過程も大気中 CO2 の吸収に寄与すると思わ在能力を有する海藻藻場，干潟，サンゴ礁，内湾域も含んれがちであるが，実は，石灰化の化学反応式は［水中の無だ浅海生態系全体を対象とした国内外の既往研究例や報告

機炭素 → 炭酸塩＋ CO2］と表される。したがって，石灰化値がとりまとめられ，大気中 CO2 の吸収速度が全球推計さは CO2 分圧を上昇させてしまうため大気中 CO2 の吸収に寄れた 2）。

与しない。

その結果，現時点での知見やデータの制約上，ばらつきが大きく不確実性が非常に高いものの，吸収速度は 11（−3．炭素貯留量も CO2 の正味吸収量とみなす理由

63 〜 80）億トン C/ 年と推定された（図 1）。これまでの最新の情報によると，陸域による大気中 CO2 の吸収速度が 19 億トン C/ 年程度，そして海洋全体（といっても陸棚と外洋のみで森林生態系や海洋生態系がどのくらいの CO2 を大気から浅海生態系は含まれていない）による吸収速度は，25 億トン C/吸収しているのかを直接計測する手法として，渦相関法や年程度と見積もられていた。今回，浅海域の吸収速度がチャンバー法などが知られている。しかしながら，直接計11 億トン C/ 年程度と初めて見積もられたことは，これま測する手法は，高度な専門技術が必要でありかつ計測器のでの海洋全体の吸収速度が過小評価されていて，逆に陸域費用も高いため，現状では研究レベルでの適用にとどまっの吸収速度が過大評価（他の炭素循環量の残差として間接的に見ている 。したがって，実務用に作成されている気候変動積もられているため）している可能性を示している。

5）に関する政府間パネル（IPCC, Intergovernmental Panel on Climate

これまで浅海生態系が果たす気候変動の緩和効果としてChange）のガイドラインでは，直接計測の代わりに「生態系は，海底への炭素貯留能力だけが注目されていたが，推計内で増減した炭素量」＝「大気との CO2 交換量」とみなすこされた海底への炭素貯留速度の約 8 倍もの大気中 CO2 の吸とによって，生態系内への炭素増減量を計測するよう定め収能力がある可能性が今回示された。このことは，現在でている。すなわち，生態系内への炭素蓄積量が増加すると，も未だ定量化がほとんど進んでいない浅海生態系内外の水

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（4）

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それに伴い，上述の 2030 年における浅海生態系の試算をは，浅海生態系外（陸棚や外洋中深層の海底や水中）に生物体（バ仮に用いると，図 3 中のすべての吸収源による吸収量に対イオマス），粒状有機炭素（デトリタス），あるいは溶存炭素として平均値で約 4％，上限値で約 12％と現在よりも大きなして貯留される炭素の寄与が予想外に大きいことを示唆し寄与が見込まれることになる。

特中に「難分解性溶存有機炭素」として貯留される炭素あるいている（図 2）。いずれにせよ浅海生態系が気候変動の緩和
これまで浅海生態系による CO2 吸収量の全国推計例はな
かったため，「ブルーカーボン研究会」6）における検討結果をもとに全国推計が初めてなされた 4）。その結果，現状に海洋や陸域のような吸収源については，大気中の CO2 をおける CO2 吸収量の平均値は 132 万トン CO2/ 年，上限値は直接除去する技術，すなわちネガティブエミッション技術

404 万トン CO2/ 年と見積もられた（図 3）。その内訳を見る（Negative Emission Technologies：NETs）としての評価もされ始めと，コンブ類やホンダワラ類といった岩礁性の海藻藻場のている 7, 8）（ICEF, 2018；NASEM, 2019）。NETs には，森林管理寄与が最も大きく，次いでアマモ場などの砂泥性の海草藻や土壌管理，あるいは湿地・沿岸域（ブルーカーボン生態系）場となっている（図 4）。

再生といった自然ベースの技術，直接大気中の CO2 を捕捉

我が国の現在の最も大きな吸収源は森林であるが，高樹し貯留する，工業ベースの技術，あるいは，バイオマスエ齢化に伴い2030年までには大幅な減少が予想されている。

ネルギーを利用しその時に排出される CO2 を回収し貯留サイトへ輸送し封入する BECCS（Bio-Energy with Carbon Captureand Storage）といったハイブリッド技術が提案されている（図5）。ここでは，NETs を自然ベースの技術と工業ベースの技術の 2 つに分けて比較してみる。
第一に，自然ベースの技術は，社会実装への障壁が小さく，持続可能といった長所がある。海洋鉄散布をはじめ，CCS（Carbon Capture and Storage）や藻類バイオ燃料プラントといった工業ベースの技術は，コスト，製造・輸送過程における CO2 排出，環境への悪影響などの諸問題を多かれ少なかれ抱えることになり，社会実装のためには解決すべき障壁が存在する。一方，自然ベースの技術はこの障壁が小さ
図3

 海生態系（マングローブ，海草藻場，海藻藻場，干潟）に浅おける CO2 吸収量の全国推計値と我が国の他の吸収源の値（温暖化対策計画参照）との比較。現在と 2030 年における自然生態系を対象とした既往文献から得られた吸収係数の平均値と上限値（不確実性を考慮し，統計的に全データの 95％が入る範囲の上限）を示している。2030 年の試算は，浅海生態系の保全・再生が進捗した場合の面積増加を仮定している（参考文献 4）の図 2 を改変）

い。
第二に，自然ベースの技術は，気候変動の緩和だけでなく，多くの副産物，言い換えると様々なコベネフィット（食料供給，水質浄化，観光，減災などの生態系サービス）も期待できる。

第三に，自然ベースの技術は，自然プロセスを用いた緩和策のため，工業ベースの技術より不確実性が高く，さらに，効率が低い（例えば，大気からの CO2 吸収速度が遅い）といった短所がある。
実際，ブルーカーボンに対する評価は，上記の自然ベース技術の特徴を反映したものとなっている，例えば，NETs としてのブルーカーボンの評価は，長所短所や技術ポテンシャルを総合的に判断して，最良の部類となっている（図 5）。
また，全米科学技術医学アカデミー（NASEM）のレポート
では，「ブルーカーボンは他の NETs よりも CO2 除去ポテン
ブルーカー
シャルが低い（全球で 1.3 億トン CO2/ 年程度）ものの，ボンへの投資はそもそも他の生態系サービスや気候変動へ

図4

 海生態系におけるCO2 吸収量の全国推計値（図2の現在値）
浅の内訳

第 85 巻第 12 号（2021）の適応をターゲットとしたものが多いため，NETs としての追加的なコストは低い（0 〜 20 USD/ トン CO2）。今後，海面（5）

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集

5．ネガティブエミッション技術としてのブルーカーボンに果たす役割は，予想以上に大きいかもしれない。

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図5 様 々なネガティブエミッション技術（Negative Emission Technologies: NETs）の比較。ブルーカーボン
は「湿地・沿岸域の再生」として整理されている（参考文献 7）の Fig.1-2 を改変）

上昇や気候変動，あるいは沿岸域管理が将来の CO2 吸収速

参考文献1）Nellemann, C. et al.：Blue Carbon. A Rapid Response Assessment. United Nations
Environmental Programme, GRID-Arendal, Birkeland Trykkeri AS, Birkeland（2009）
2）Kuwae, T. and M. Hori（eds.）：Blue Carbon in Shallow Coastal Ecosystems: Carbon
Dynamics, Policy, and Implementation, p.373, Springer Singapore（2019）
etal.：Global
Biogeochem.
Cy., 293）Miyajima, T.
（4）, 397-415（2015）
4）桑江朝比呂ら：土木学会論文集 , B2-75（海岸工学）, 10-20（2019）5）堀正和・桑江朝比呂 編著：ブルーカーボン−浅海における CO2 隔離・貯留とその活用− , p.254, 地人書館
（2017）
6）ブルーカーボン研究会 , http://www.wave.or.jp/bluecarbon/index.html
7）ICEF（Innovation for Cool Earth Forum）: Direct Air Capture of Carbon Dioxide, ICEF
Roadmap, p.39
（2018）
8）NASEM（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine）: Negative
Emissions Technologies and Reliable Sequestration: A Research Agenda, p.495, The
National Academies Press, Washington, DC（2019）
9）Watanabe, K. et al.：Glob. Change Biol., 25（3）, 1063-1077（2019）

度へ与えるインパクトについて，さらに理解を深める必要がある」と述べられている。海面上昇によってブルーカー
ボン生態系への炭素貯留速度は速まるとの予測もあるものの，更なる研究の蓄積が待たれる課題である 9）。
以上をまとめると，ブルーカーボンを活用した技術を導入するにあたっては，社会実装への障壁が少なく，コベネフィットが得られるという長所と，隔離・貯留や CO2 除去
効率が低いという短所を念頭におく必要がある。

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（6）

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