陀安一郎、申基澈編（2021）同位体環境学がえがく世界：2021 年版

豊かな恵みと大気汚染物質を運ぶ北西季節風
佐瀨裕之（アジア大気汚染研究センター）
日本では、冬になると北風が吹いてきます。日脈の日本海側に大雪をもたらします。豪雪で有名

本の北西方向、ユーラシア大陸のシベリアから吹な十日町市のホームページに分かりやすく解説さ

き付ける冬季の季節風は、私たちに豊かな恵みをれていますので、こちらもご参照ください。
http://www.city.tokamachi.lg.jp/yukiguni/

もたらす一方で、大陸で発生した大気汚染物質をY004/index.html

運んできます。その様子が、複数の元素の同位体を測定することで、より詳しく分かってきました

このように、冬季に北西季節風が吹くことが、ので、ここでご紹介します。

日本海側での豪雪やその豊富な雪解け水による美1．米どころ新潟

味しいお米を生み出すのです。ここで覚えておいていただきたい点が 2 つあります。

私が働くアジア大気汚染研究センター（ACAP）・冬 の季節風はユーラシア大陸からやってくは、新潟県新潟市に所在しています。新潟県は、る。

豪雪と美味しいお米で有名ですが、それらは密接・雪となる水蒸気は日本海から供給される。に関係しています。肥沃な大地や気候条件はもちろんですが、豊富な雪解け水が美味しいお米に大2．日本海を越えて運ばれてくる大気汚染きく貢献していると言われています。では、その越境大気汚染という言葉を聞いたことがあるで雪はどこから来るのでしょうか？
雪は、冬の北風によってもたらされます（図 1）。

しょうか？周辺諸国から国境を越えて運ばれてくシベリアから吹き付ける冬季の季節風は、最初はる大気汚染のことです。一時期、中国の PM 2.51）

寒冷で乾いています。ところが日本と大陸の間にの濃度が著しく高くなり、日本にも影響しているは暖流の対馬海流が流れる日本海があるため、冷との報道があったことを覚えている方もいると思たく乾いた風が吹くと暖かい日本海から水蒸気がいます。日本では、中緯度地域で年間を通して西空に昇っていきます。このように日本海から供給側から偏西風が吹いています。その上、冬季にはされた水蒸気を蓄えた季節風が雲となり、日本列上述した北西季節風も吹くため、大陸から物質が島の山脈に向かって吹き付けることによって、山運ばれてくることは容易に想像がつきます。その図1. 日本海側に雪が降る仕組み

ため、日本では、色々なアプローチで調査・研究が行われ、越境大気汚染を示す結果が得られてきました。例えば、環境省では全国 20 地点以上で季節風（冷たい空気）❄️❄️
降雪 ❄️❄️
❄️

水蒸気
ユーラシア
大陸（シベリア）

降水の化学特性を測定していますが、そこに含まれる非海塩性の硫酸イオン2）は、山陰や本州中北日本列島部の日本海側で、冬季にその濃度や量が多くなる対馬海流
日本海ことが報告されています（環境省 2019）。また、

太平洋

コンピュータを用いたシミュレーション・モデル

図 1．日 本海側に雪が降る仕組み（十日町市のホームページを参考に筆者が作図）では、大陸で発生した大気汚染が日本列島に輸送
872.

%3=Z-+[JM.? "M0
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される現象が再現されています。
このように、大陸からの越境大気汚染は確かに

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あるようなのですが、今、ここに降る雨に越境してきた大気汚染物質がどのくらい含まれているか( R7D
IOBL>DCを知ることはなかなか難しいものです。例えば冬季に高濃度の硫酸イオンが検出されても、どこ産であるという「しるし」がついている訳ではないので、物証という意味では弱いのです。じゃあ、

図 2．加 治川試験地（新発田市）での硫黄同位体比の季節変化

その「しるし」を見つけられないかということで、同位体測定を活用するというアイデアが出てきました。

新潟県の森林地域の降水に含まれる硫酸イオンの δ 34S 値は、大きな季節変動を示し、冬季に北3．越境大気汚染のしるし

西季節風が吹く時期には、濃度や量とともに上昇

環境省のモニタリングや私たちの研究サイト等しました（図 2）。北西季節風によって、夏季とで得られた試料を使って、その「しるし」を見つは起源が異なる硫酸イオンが入ってきていると考けることにしました。すでにイオン濃度など基本えられます。季節風によって日本海を越えてもた的なデータが得られているため、同位体測定を取らされる雨や雪には、海塩成分が多く含まれ、そり入れることによって、新しい視点が得られやすの硫酸イオンの δ 34S 値は、+20.3‰という非常にいという利点もありました。

高い値を持っています。これが冬季に δ 34S 値がまずは、硫黄（S）の同位体を測定することに上昇する原因の一つですが、その影響を除いた非しました。原子番号 16 番の元素である硫黄の原海塩性の成分の δ 34S 値を算出しても、やはり夏子量は 32.065 です。主成分（95.02％）である質季よりも高い値が見られます。海塩由来だけでな

量 数 が 32 の も の に 加 え、 質 量 数 が 異 な る 34

く、化石燃料等の燃焼に由来する硫酸イオンが、（4.21％）、33（0.75％）、36（0.02％）などの安定季節風によって日本海の向こうから運ばれてくる

3234

同位体があります（これらはそれぞれ、 S、 S、ことが分かりました。中国で燃料として利用され33ている石炭は、日本で主に使われている中東地域

36

S、 S と表記されます）。そのうち、存在比率が3234

多い、 S と S の割合が指標として用いられていの石油よりも δ 34S 値が高いことから、その起源ます。硫黄の場合は、32S に対する 34S の割合を、として有力であると考えられました。それらに由標準物質であるキャニオン・ディアブロ隕石に含来する δ 34S 値は、平均的には、それぞれ +6.6‰

ま れ る 鉄 の 硫 化 鉱 物（Canyon Diablo Troilite,と‒2.7‰程度と考えられています。これらの同位34

CDT: FeS）中の存在割合と比較して、δ S とし体比と硫酸イオンの量を考慮したバランス計算に3）よると、新潟のこの森林地域では、海塩由来、越δ S 値は、燃料となる石炭や石油の産地によって境大気汚染由来、国内発生源由来の寄与は、それ異なるため、降水中に含まれる硫酸イオンの起源

ぞれ 22％、48％、30％程度であると推計されて（発生源）を推定するために有効であると考えらいます（Inomata et al. 2019）。この地域の降水にて 千 分 率（ ‰、 パ ー ミ ル ） で 表 し て い ます 。
3434

れています。また、降水と河川・湖沼水の δ S

含まれる硫酸イオンの約半分が越境大気汚染由来値を比較することにより、生態系内での循環・蓄でした。

積、大気以外の地質などからの影響などについて、情報を得ることも可能となります。
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4．北西季節風の二面性

なお、上記の結果は、EANET ネットワークセ

最初に述べたように、豊富な雪解け水が米どこンター研究及び環境省越境大気汚染・酸性雨長期ろ新潟を支えています。そして、その雪は、冬季モニタリングの一環として行われたものであり、の北西季節風によって、日本海から蒸発した水蒸

以下の同僚たちの努力の賜物です：大泉毅、猪股気に由来するものです。これも同位体測定で「し弥生（現：金沢大学）、齋藤辰善（現：新潟県）、るし」を見つけることができます。ここでは詳し高橋雅昭、諸橋将雪、山下尚之（現：森林総合研

く述べませんが、降水（H2O）の水素（H）と酸究所）（敬称略）。

素（O）の安定同位体比を測ると、冬季に得られる降水（雪）の同位体比は、確かに夏季の降水と注釈は大きく異なっていて、違う起源の水蒸気による

1）大気中に浮遊している 2.5 μm 以下の小さな粒子：微小粒子状物質

雨であることが分かります。そして、河川水にも、

2）降水に含まれる硫酸イオン（SO42-）のうち、その冬季の降水の影響が大きく残っているようです。

海塩に由来する成分を差し引いた、化石燃料

このように、冬季の北西季節風は、厳しい冬で等の燃焼により発生した SO2 に由来するとはありますが、日本海側に雪解け水とそれを用い考えられる成分。いわゆる酸性雨の主成分のた美味しいお米という豊かな恵みをもたらしてい一つ。

ます。一方で、その季節風によって、越境大気汚

3）安定同位体比は、直接比率を表すのでなく、染という、招かれざる客も運ばれてきます。この標準となる物質に存在する安定同位体の割合

ような、冬季の北西季節風の二面性が、硫黄と水と試料中に存在する安定同位体の割合を比較の酸素・水素の同位体を測定することによって、して、標準物質からどの程度ずれているかをより詳しく分かりました。

デルタ（δ）値として、千分率（‰，パーミル）で表されることが多い。

5．おわりに文献

現在、私たちは、有害な重金属である鉛（Pb）や黄砂の指標となるストロンチウム（Sr）の同位Inomata Y, Ohizumi T, Saito T, Morohashi M,体も同時に測定し、日本周辺の大気汚染の状況やYamashita N, Takahashi M, Sase H,

その生態系内での役割について、より詳しく知ろTakahashi K, Kaneyasu N, Fujihara M,

うとしています。既存のモニタリング試料に、複Iwasaki A, Nakagomi K, Shiroma T,数の同位体測定を取り入れていくというのは、新Yamaguchi T. (2019) Estimate of

しい試みであり、私たちをより広い世界に案内しtransboundary transported anthropogenicてくれるものと思います。近年、中国における大sulfate deposition in Japan by using the

気汚染物質の発生量は減少に転じたと言われていsulfur isotopic ratio. Science of the Totalます。今後は、大気環境の改善や、それに伴う生Environment, 691: 779-788.

態系の応答（回復？）も見られる可能性がありま

十日町市役所（2016）「雪がふるしくみ」，雪国とす。その時に、単に量的な変化でなく、確かに中おかまち，十日町市ホームページ

身が変わりつつあるということについて、同位体

http://www.city.tokamachi.lg.jp/yukiguni/

測定は確かな「しるし」を示してくれると期待で

Y004/index.html

きます。

環境省（2019）越境大気汚染・酸性雨長期モニタリング報告書（平成 25 〜 29 年度）
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著者情報
佐瀨裕之

一般財団法人日本環境衛生センター

アジア大気汚染研

究 セ ン タ ー 生 態 影 響 研 究 部 長。
1965 年生まれ。千葉大学大学院博士課程修了、博士（学術）。東
アジア 13 カ国による東アジア酸性雨モニタリングネットワーク（EANET）のネットワークセンターとして設立された酸性雨研究センター（現：アジア大気汚染研究センター）に 1998 年に入所、2010 年より現職。

（2020 年 3 月 31 日掲載）

（2020 年 4 月 7 日改版）

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