第１回

福岡県保健環境研究所研究終了報告会（平成１３年度研究終了課題）

講 演 要 旨 集

平成１４年６月１４日
福 岡 県 保 健 環 境 研 究 所- 165 -

保健環境研究所研究終了報告会
プログラム
日時：平成１４年６月１４日（金）場

所：保健環境研究所
（ 研

究

課

１３：００〜１７：００

２階講堂
題）

（研 究 代 表 者）

保 - 1．食品及び人体試料中の毒劇物迅速分析法の開発（生活化学課中川礼子）

保 - 2．ダイオキシン類による食品汚染実態調査研究（保健科学部長飯田隆雄）

環 - 1．有害大気汚染物質に関する研究

（大

気

課

柳川正男）

環 - 2．福岡県における酸性降下物に関する調査研究

（大

気

課

大石興弘）

環 - 3．陸水の酸性化に関する研究（研究企画課永淵修）

環 - 4．シュロガヤツリ及び炭入りコンクリートの水質浄化能の実証化研究

環 - 5．福岡県における環境放射能の調査研究

（水

質

課

中村融子）

（水

質

課

楢崎幸範）

（廃 棄 物 課鳥羽峰樹）

環 - 6． RDF 焼却灰の有効利用等における安全性の評価に関する研究

環 - 7．自動車騒音対策に関する研究―遮音壁の改良に関する研究―（情報管理課- 166 -

松本源生）

保−１

食品及び人体試料中の毒劇物迅速分析法の開発
研究期間（平成11年度〜13年度）

中川礼子＊・芦塚由紀＊・飯田隆雄＊
要旨

地方衛生研究所は健康被害が発生した際，健康被害の原因をいち早く明かにするという重要な責務を有している．ヒ素入りカレー事件やアジ化ナトリウム入り茶事件を始めとして，世情不安に陥らせた健康被害事例が近年発生していることから，特に万全の対処法を構築しておくことが強く求められている．そのため，被害事例に対して，迅速にかつ冷静に着手できるよう，被疑毒物に関する情報及び分析方法を整理するとともに，新たな分析法の開発や実験データの追補を行って，付加価値のあるマニュアル作成が必要であると考えられた．健康被害の原因になる化学物質はヒ素やアジ化ナトリウ
ムの他にも殺虫剤（農薬），漂白剤，防腐剤，重金属など多種に及んでいるが，本研究では緊急性を要するシアン，亜ヒ酸，農薬（リン剤・カーバメート剤などコリンエステラーゼ阻害作用のあるもの，及びパラコート・ジクワット剤），アジ化ナトリウム及びキノコ毒について，その毒性の強度，毒性の作用機作，中毒症状，試験方法を一部デジタル写真で示すことによる，マニュアル化を試みた．
［キーワード :食中毒，毒劇物，迅速分析法］
１

はじめに

本研究の成果物である ，「毒劇物混入による食中毒のた

グローバリゼイションによる流通拡大と大量消費にめの原因究明マニュアル」は，ヒ素，農薬，シアン，ア

よって，世界中の食品が誰でも手に入る時代となった．

ジ化ナトリウム及び毒キノコについて，その毒性や一般

しかし，その便利さと引き替えに，一旦，毒劇物の混常識，分析法（簡易キットに及び機器を用いた迅速分析

入などの事件が生じた時の被害も今までの予想を越える法）を収録している．作成にはホームページ作成ソフト

ような甚大な規模のものとなることがこれまでの事例でを使用し，実務担当者にわかりやすいように，図表や写既に明らかとなっている．和歌山でのヒ素入りカレー事

真等を出来るだけ多く挿入した．内容は，オリジナルな件直後，これを模したアジ化ナトリウムや青酸カリ混入

ものの外に，インターネットや，文献からも引用してい事件の発生や，害虫やカビなどの異物混入等の苦情が相る．本マニュアルの概要について以下に紹介する．

継いだことは記憶に新しい．衛生研究所は，事件を早期解決に導いて県民の不安を解消させるため，健康被害事

２

例の原因究明を速やかに行うことが最大の任務である．

Power Macintosh G3 2) ネットスケープ3）デジタルカメ

健康被害発生時に活用できるシステムは全国的には中毒

ラ：カシオ QV-2000UX

研究方法

機器及びソフト1）コンピュータ：情報センターのシステムが構築されつつあるが，衛生研究所・保健所では，検査機器は大きく差異があることか

３

ら，全国標準を参考として，事件解明のためのシステム

３−１

結果及び考察初動検査では何を優先させるのかを個々に構築する必要がある．著者らは，平成11年度か

検査は健康被害の所見を参考に，検体に混入したと考ら13年度まで本研究課題に取り組み，迅速分析法の開発

えられる被疑化学物質が揮発性か難揮発性かにより，図と原因究明のための情報を収集整理し，パソコンデータ

1に示したフローに従って検索を行うのが正攻法であるとして収録し，新たな健康被害の解明の迅速化を図った．

が，健康被害事例では最初に猛毒性の農薬，シアン，ヒ*福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野３９）- 167 -

素について簡易キット法やその他の迅速分析法を使用し，それらの存在の有無を確認する必要がある．
３−２

農薬の検出キットの問題点と開発した迅速分析

法の実際の使用例
平成13年6月発生した口のしびれ等の健康被害事例を通して農薬の簡易キットの使用に注意すべき点があることが明らかとなった．農薬の簡易キット AT-10を使用する
時は，液状の試料では，飲料水試験法（写真1左端，陽性）ではなく，ジュース試験法（写真1中央，陰性）で行う必要があること．しかし，コーヒーのように強く着色した試料
はジュース試験法でも検査不能であった．このように，共存物質の多い食品試料は直接簡易キットでの検査にかけられないため，別の 迅速分析法で確認することが必要である．
我々は短時間に農薬をスクリーニングできる分析法を開発しており，苦情ウーロン茶についても本法を一部適用し，農薬の存在を否定した経緯があった．図2はその際のGC/MS クロマトグラムであるが，図2
上は苦情ウーロン茶抽出物の，下は対照ウーロン茶抽出物の SCAN モードでのマスクロマトグラムをそれぞれ示している．両者とも全く同様 のパタ

写真1

苦情ウーロン茶についての農薬簡易キットによる検査結果ーンを示し，農薬のピークは検出されなかった．なお，15分のピークはカフェインであり，カフェイン自体
も簡易キットでの酵素反応を妨害することが判明した．
３−３

その他

その他の試験についても，試験結果の写真を多く掲載し，検査担当者の実際の試験や判定の参考となること

図2

ウーロン茶（上：苦情品，下：対照品）のGC/MSクロマトグラムを目指した．実例紹介では，本県で健康被害が報告され用して情報を入手することは最優先事項であるが，しかた事例（キノコ中毒）について収録した．

しまた，一方で現場に則した解明のためのマニュアルを逐次充実させることにより，迅速な対応を常に心掛けな

４まとめければならない．

食品（サプリメントも含まれる）への薬物混入による健康被害はインターネットによる個人輸入の増加などが謝辞：本研究を遂行するに当たり，福岡市保健環境研究一因となって，多くなる傾向が見られる．その内容には所の方々に農薬標品の提供及びご助言頂きましたことを薬物の種類，また，食品・飲料水など汚染された試料自深謝します．

体の違い等もあることから，特に未経験な物質・試料に遭遇した場合の対応策は困難になるおそれがある．初動

引用文献

検査を支障なく進めるに当たっては，我々地方衛生研究1)

所や保健所は中毒情報センター（ TEL0990 -50 -2499）や開発」研究報告書(CD 付き),厚生労働省のホームページ(http://www. mhw. go. jp)を利- 168 -

中川礼子他

「食品及び人体試料中の迅速分析法の
2002．

保−２

ダイオキシン類による食品汚染度実態調査研究
研究期間（平成12年度〜13年度）

飯田隆雄*，堀就英＊，中川礼子*，芦塚由紀*，竹中重幸*，

平川博仙*，飛石和大*，豊田正武*＊
要旨

食事経由のダイオキシン類暴露状況並びに個別食品中のダイオキシン類汚染度を調べた．県内に在住する４名の成人より連続７日間の食事試料の提供を受け，試料中のダイオキシン類濃度を分析して摂取量を算出した（陰膳方式）．見積もられた食事経由のダイオキシン類平均摂取量は，体重1 kg あたり0.87〜1.4ピコ
グラムの範囲であった．一方「トータルダイエット方式」を用いて行った全国調査においても，耐容1
日摂取量（TDI）の4ピコグラムを上回る例は認められなかった．個別食品の汚染度は，米，野菜，果実類等の植物性食品に対して，魚介類中の濃度が高く，さらに肉，乳製品を含めた動物性食品において濃度，頻度ともに高く検出される傾向が認められた．ほうれん草の可食部（葉及び茎部）中のダイ
オキシン類濃度は，非可食部（根部）に比べて低く（葉部はひげ根部の約1/20），また検出されたダイ
オキシン類の異性体組成を解析した結果，可食部の汚染の大部分は大気由来であることが示された．
また，一般的な調理操作により，食品に含まれるダイオキシン類は，小松菜で約70％，サバで15〜30％，牛肉では約40％減少し，日常の調理により食品のダイオキシン含有量は低減することがわかった．
［キーワード : ダイオキシン，ＰＣＢ，食品，摂取量，調理］
１

はじめに物中のダイオキシン類汚染状況を把握するため，モニタ

平成11年に厚生省研究班によりダイオキシン類の耐リング調査を実施した．さらに食品のダイオキシン汚染

容1日摂取量が4ピコグラム（体重1kg あたり）に見直さのメカニズムを探る目的で，個別食品モデルを用い，ダれたことを受け，ダイオキシン類と生活環境に関わる厳イオキシン類の部位別濃度，調理による消長について検密な安全性評価が求められている．ダイオキシンのリス討した．

ク評価及びリスクマネージメントは，精密な科学データによる根拠，裏付けに基づかなければならない．ダイオ

２キシンのヒトへの曝露は主に食品を介しており，食品汚

２−１

染度は健康リスク評価に直結する重要な指標と考えられ

２−１−１

るが，食品中のダイオキシン類濃度及びその食品を介した曝露量に関する調査は依然として限られている．

研究方法
ダイオキシン類摂取量調査研究
陰膳方式による実際的摂取量調査

平成12年9月〜12月に福岡県内に在住する4名の成人から連続7日間の陰膳食事試料を採取した．試料は各日ご

本調査研究は，食品中のダイオキシン汚染度と食事とに均一化し，試料中のダイオキシン類の分析を行い，経由の曝露量に関してその実態と推移を科学的に解明

摂取量の７日間平均値と日々の変動を調べた（提供者 A

し，県民，国民の健康保持と食品衛生上の安全確保に資及びＢ ）．試料提供者Ｃ及びＤについては7日間の試料のすることを目的とした．まず，食事経由のダイオキシン

一部ずつをとって混合して分析し，7日間の平均摂取量

摂取量を求めるために，陰膳方式とトータルダイエットを求めた．

方式による調査を実施した．また，国内に流通する農作

２−１−２

トータルダイエット方式による平均摂取量*福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野39）**国立医薬品食品衛生研究所（〒158‑8501

東京都世田谷区上用賀1‑18‑1）- 169 -

調査

測定方法暫定ガイドライン」（以下「ガイドライン」）に

全国7地区16機関においてそれぞれ調製したトータル

準拠した．

ダイエット試料を用いて行った．各機関は厚生労働省のまた本研究では，緑色野菜や動物性食品試料の分析時

平成10年度国民栄養調査・食品群別摂取量表を参考にしに顕著な妨害成分（脂肪族炭化水素類）を効果的に取りて約120品目の食品を購入し，食事形態に沿って調理し除くための前処理法として ，「アセトニトリル・ヘキサ

たあと，14の食品種別ごとに混合し，分析試料とした．

ン分配」を採用した．本方法を適用するに当たり，事前

２−２にその精製効果を検討するとともに，ガイドラインの条

個別食品中のダイオキシン類汚染度調査研究

全国から79種229検体の食品試料を集め，ダイオキシ件（定量性，回収率等）を満たすことを確認した１）．
ダイオキシン類29異性体の同定・定量には，高分解能

ン類濃度を測定した．
２−３

ダイオキシン類の食品汚染機構と調理による消ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ ／ 質 量 分 析 計 （ Micromass

長に関する調査研究

Autospec-Ultima） を用いた．求めた各異性体の実測濃度

２−３−１は，1998年に世界保健機関（ WHO）が設定した2,3,7,8

小松菜の調理実験

露地栽培の小松菜（約10kg）を生産者より直接購入した．小松菜に付着した土，泥等を払い落とし，根部を切-TeCDD 毒性等価係数（TEF）を用いて毒性当量（TEQ）に換算した．

り落とした可食部を調理実験に用いた．試料全体を無作為に約500 g ずつ15の群に分け，調理前試料（未洗浄試

３料 ），水洗浄した試料及び水洗浄後に煮沸処理した試料

３−１ 陰膳方式によるダイオキシン類摂取量（実際的（沸騰水中3分間）の各5検体を調製した．試料はフード摂取量）調査
表１に陰膳提供者4名のダイオキシン類摂取状況をまプロセッサーを用いて細切均一化し，分析試料とした．
２−３−２

結果及び考察とめた．4名のダイオキシン類平均摂取量は体重あたり

魚の調理実験

国内近海産サバを購入して調理実験に供した（体長200.87〜1.4pg TEQ /日 の範囲であって，いずれも耐容1日〜30 cm）．包丁で3枚におろし，片側の半身は生のまま

摂取量（4 pg TEQ /kg 体 重 /日 ）を下回っていた．また，均一化し対照試料とした．一方の半身は調理を施したの

このことは我々が平成10年にトータルダイエット方式でち均一化して分析試料とした．調理方法は，焼く（半身行った九州地区における摂取量調査結果と一致していのまま8分程度焼く ），煮る（半身のまま10分間煮る ），た2）．
また，ダイオキシン類摂取状況において，コプラナー

つみれ（団子状にして煮る）の3種類である（試行数各3）．
２−３−３

PCB の摂取割合が PCDD や PCDF よりも大きく，中で肉の調理実験

食用牛肉（ヒレ肉ブロック，約1 kg を3個）を購入しも最も毒性的寄与の大きい異性体が3,3',4,4 ',5-pentaCBて試料とした．端から約2 mm にスライスし，スライスであること（提供者4名中3名）は，トータルダイエットの順に4つに取り分け，ひとつを対照群とし，残りの３方式における傾向とよく一致していた．

つについて煮る（スライスのまま5分間煮る），焼く（焦ダイオキシン類の摂取量算出値は，検出下限未満(ND)

げ目が付く程度に焼く）及びハンバーグ（ハンバーグにとなる化合物が多いほど不確かとなり，ND をどのよう成形して両面を焼く）の調理試料を調製した（試行数各に取り扱うかによって変動や誤差を伴うことが知られて3）．

いる（調査例によっては，総摂取量の算出値が約60％変

２−３−４

ほうれん草中のダイオキシン類の部位別濃動することが報告されている ）．陰膳試料中のダイオキ
シン異性体の大部分を検出するためには，従来の個別食度
ほうれん草（露地栽培品，約10kg）を購入した．土や品分析の場合よりも10倍程度下の検出下限が達成されな泥等を払い落とし，水道水で十分に洗い水分を切った．

ければならず，自ずと5〜10倍の抽出試料量が必要と考続いて無作為に約2.5kg ずつ4つの群に分け ，各群を葉，えられた．そこで，陰膳の提供者には，あらかじめ食事茎，赤茎，根，ひげ根の5つの部位に分離した後，部位試料を固形物（牛乳等の脂肪性食品を含む）と液状物（おごとに均一化し，分析試料とした（試行数各4）．

茶やその他の飲料）に分けて採取するよう依頼し，実験

２−４

室で固形物と液状物を別々に抽出した後これらを合わ

各食品試料中のダイオキシン類の分析同定と毒せ，食事試料約500g に相当する抽出液を得た．

性評価
本調査におけるダイオキシン類分析方法は，平成11年

このような抽出方法の改善により ，「ガイドライン」のに厚生省食品衛生調査会・精度管理分科会が検討，作成

標準的検出下限値に対し，最大で10倍程度下の検出下限した「食品中のダイオキシン類及びコプラナー PCBs のを達成することができた．結果として，ND に検出限界- 170 -

表1

陰膳方式による食事経由のダイオキシン類摂取量調査結果*

化合物名
2,3,7,8-TetraCDD
1,2,3,7,8-PentaCDD
1,2,3,4,7,8-HexaCDD
1,2,3,6,7,8-HexaCDD
1,2,3,7,8,9-HexaCDD
1,2,3,4,6,7,8-HeptaCDD
OctaCDD
2,3,7,8-TetraCDF
1,2,3,7,8-PentaCDF
2,3,4,7,8-PentaCDF
1,2,3,4,7,8-HexaCDF
1,2,3,6,7,8-HexaCDF
1,2,3,7,8,9-HexaCDF
2,3,4,6,7,8-HexaCDF
1,2,3,4,6,7,8-HeptaCDF
1,2,3,4,7,8,9-HeptaCDF
OctaCDF
3,4,4',5-TetraCB (#81)
3,3',4,4'-TetraCB (#77)
3,3',4,4',5-PentaCB (#126)
3,3',4,4',5,5'-HexaCB (#169)
2,3,3',4,4'-PentaCB (#105)
2,3,4,4',5-PentaCB (#114)
2,3',4,4',5-PentaCB (#118)
2',3,4,4',5-PentaCB (#123)
2,3,3',4,4',5-HexaCB (#156)
2,3,3',4,4',5'-HexaCB (#157)
2,3',4,4',5,5'-HexaCB (#167)
2,3,3',4,4',5,5'-HeptaCB (#18
9)
Total Dioxins
Total Dioxins (体重1kg あたり)
Total Dioxins (ND=LOD/2)

表2 トータルダイエット方式による全国調査結果（平成12年度）（単位：pgTEQ/日）
陰膳提供者（性別／年齢／体重(kg）)
A
B
C
D
男 /32 /84.5 女/52/55.5 男 /5 2 /56 .0 女/52/55.7
4.49
12.21
0.30
1.13
0.44
0.37
0.03
5.50
0.77
19.12
0.74
0.79
0.00
0.83
0.12
0
0
0.02
0.13
59.12
1.39
1.74
0.63
5.28
0.10
3.14
0.85
0.05
0.06

1.98
8.72
1.66
1.37
0.42
0.76
0.04
1.33
0.67
6.71
0.72
0.70
0.04
0.37
0.20
0.01
0
0.02
0.07
17.91
0.47
0.67
0.22
1.95
0.04
1.12
0.30
0.01
0.02

3.36
27.18
0.53
1.18
0.77
0.32
0.02
1.38
0.45
8.46
1.21
1.16
1.95
0.86
0.11
0
0
0.004
0.04
19.56
0.48
1.00
0.56
2.98
0.09
1.93
0.51
0.09
0.05

2.78
10.91
0.51
1.03
0.46
0.42
0.03
1.50
0.42
8.14
1.09
0.74

119.351.41
129.40

48.51
0.87
55.47

78.80
61.07
1.41
1.10
81.01
65.13
*ND ＝0として計算．

0

0.64
0.13
0
0
0.004
0.07
25.40
0.65
0.93
0.51
2.57
0.06
1.56
0.39
0.06
0.04

値の1/2を当てはめた場合（ND=LOD/2 ）の摂取量は，ND

傾向は変わらなかった．

を摂取量ゼロと計算する場合（ ND=0）の摂取量に対し

３−３て，提供者 A で8.4%， B で14％，C で6.7%， D で2.9％の増加にそれぞれ留まっていた．

（単位：pgTEQ/kg 体重/日）
地区名
ダイオキシン類
摂取量

北海道

0.84

東北 A

1.10

東北 B

1.92

関東 A

1.30

関東 B

1.72

関東 C

1.48

中部 A

1.44

中部 B

1.41

中部 C

1.80

関西 A

2.01

関西 B

1.43

関西 C

2.01

中四国 B

0.98

中四国 C

1.40

九州 A

1.55

九州 B

0.86

国内流通食品中のダイオキシン類濃度

表3に個別食品試料中のダイオキシン類分析結果を示す．調査食品中のダイオキシン類濃度を種別ごとに比較

提供者 A 及び B について求めた7日間のダイオキシン

すると，魚介類中濃度が高く，平均1.593pgTEQ/g で あ

類摂取量の変動は，提供者 A で体重1 kg あたり0.34〜

った．次いで魚加工品の0.398pgTEQ/g， 乳・乳製品（牛

3.8 pgTEQ（ 平均1.4 pgTEQ），提供者 B では0.18〜2.4

乳，粉乳，チーズ等）0.174 pgTEQ/g， 肉類（牛肉，豚pgTEQ（平均0.87pgTEQ）の範囲であり，７日間平均値

肉，鶏肉等）0.128pgTEQ/g で あった．一方，野菜類等

または各日ごとの摂取量をみても耐容1日摂取量を上回

は平均0.012pgTEQ/g， 穀類・豆類は0.001pgTEQ/g 未満

る例は認められなかった．さらに，コプラナー PCB はであって，動物性食品に対する植物性食品の汚染度は明ダイオキシン総摂取量の日々の変動においても，主たるらかに低かった．

変動要因になりうることが示唆された．

３−４

３−２

トータルダイエット方式による摂取量（地域平調理における食品中ダイオキシン類の消長

小松菜に含まれるダイオキシン類は，水洗いにより平均0.058pgTEQ/g から平均0.026pgTEQ/g へ，引き続く煮均摂取量）調査
表2にトータルダイエット方式で求めたダイオキシン

沸操作により平均0.019 pgTEQ/g へ 減少した（減少率約

摂取量を示す．全国平均値は，1日あたり72.66pgTEQ（ 範70％ ）．一方，サバを用いた実験では調理により15〜30

囲42.1〜100.5 pgTEQ） と見積もられた．日本人の平均％，牛肉では約40％減少した．

体重を50 kg と仮定し，体重あたりの摂取量に換算する

３−５

緑色野菜中ダイオキシン類の部位別濃度と，平均1.45pgTEQ（範囲0.84〜2.01pgTEQ）となり，

ほうれん草中のダイオキシン類の部位別濃度を比較し耐容1日摂取量4ピコグラム以下となっていた．摂取量全たところ，葉部のダイオキシン類平均濃度は0.068

体に対する寄与の大きさを食品種別にみると，大きい順

pgTEQ/g， 茎部は0.017pgTEQ/g， 赤茎部0.028pgTEQ/g，に，魚介類，肉・卵類，乳・乳製品であって， ND=0及

根部0.14 pgTEQ/g， ひげ根部1.5 pgTEQ/g で あり，可食

び ND=LOD/2 で算出した場合のいずれにおいてもこの部の葉に含まれるダイオキシン類はひげ根に対して約- 171 -

表3

個別食品中のダイオキシン類調査結果（平成12年度抜粋）

食品名
例数
濃度
牛肉（国産）
5
0.107〜1.687
牛肉（輸入）
60.001〜0.252
豚肉（国産）
50.005〜0.015
豚肉（輸入）
6<0.001〜0.018
タイ（マダイ） 2
1.122〜1.916
タチウオ
30.669〜6.332

平均濃度
0.465
0.066
0.009
0.007
1.519
4.101

食品名
アジ
牛乳
米（輸入）
ほうれん草
にんじん
みかん

例数
2
6
4
7
3
3

（単位：pgTEQ/g）
濃度
平均濃度3.164〜3.551
3.358
0.015〜0.042
0.031<0.001<0.0010.002〜0.154
0.046<0.001<0.001<0.001<0.001

1/20であった．また，可食部に検出されたダイオキシン

寄与率が高いことは改めて記すべきことであり，焼却炉類の異性体パターンは，大気試料のそれとよく一致して等のダイオキシン発生源の管理のみならず， PCB を含

おり，ほうれん草可食部の汚染は主に大気経由によるこむ産業廃棄物の保守管理の徹底が今後一層推進されるべとが示唆された．

きと考えられる．

４

５

まとめ

行政的意義，貢献「陰膳方式」により見積もられた食事経由のダイオキ

ダイオキシン類の食品汚染に関しては，従来から数例

シン平均摂取量は，体重（ kg）あたり0.87〜1.4ピコグが報告されていたが，調査例数が限られ，地域も限定さラムであり，耐容1日摂取量（4ピコグラム）を下回ってれており，行政資料としては不十分であった．本研究はいた．トータルダイエット方式で求めた「地域平均量」

食品のダイオキシン汚染実態を全国規模でかつ継続的には，陰膳方式で求めた「実際量」で実証された．総合的調べた初めての例である．本調査は，食品中のダイオキにみると，現在のダイオキシン類の食事経由の平均摂取

シン分析に関する標準的試験方法（ガイドライン）に基

量は耐容1日摂取量を下回っており，概ね世界保健機関

づき，試料採取から測定に至るまで徹底した信頼性確保（ WHO）が提唱している将来目標値（1ピコグラム）付と精度管理のもとに行われた．よって本研究の成果は，

近にあるものと推察された．

例数，信頼性ともに高い水準を確保しており，ダイオキ

一方，個別食品試料の分析結果では，食品種別では，
魚介類中濃度が最も高く，次いで肉類，乳製品と，総じ

シン政策のための行政資料として十分に活用に足るものと考えられる．

て動物性食品において相対的に濃度，頻度ともに高く検出された．これに対して，主食の米や野菜，果実類等の謝辞

植物性食品の汚染度は低くなっていた．限られたサンプ
リング数ではあるが，本調査により国内に流通する主要本研究の一部は厚生科学研究費補助金（生活安全総合研究事業）により行われた3)．

な食品について，ダイオキシン汚染の実態と傾向が明ら
参考文献及び報告書かになった．
調理による食品のダイオキシン類含有量の変化や汚染

1) Ashizuka, Y., Hori, T., Takenaka, S., Tobiishi,

機構に関する知見は，食品からのダイオキシン類摂取量

K., Nakagawa, R., and Iida, T. Improvement of theの正確な推定に必須である．小松菜，サバ及び牛肉を調

Methods for Analyzing Mono-ortho PCBs in Food.

理したところ，食材中のダイオキシン類は明らかに減少

Organohalogen Compounds, 50, 146-149 (2001)

していた．一方，緑色野菜中ダイオキシン類の部位別の2 ) Hori, T. , Iida, T. , Matsueda, T. , Nakamura,

分布状況について調べたところ，可食部（葉）と非可食

M., Hirakawa, H., Kataoka, K., and Toyoda, M.

部（ひげ根）ではダイオキシン類の残留度に約20倍の差

Investigation of Dietary Exposure to PCDDs, PCDFs, andがあった．従って，食品汚染調査データの比較において，Dioxin-like

例えば「可食部のみを対象とした計測値」と「非可食部Organohalogen Compounds, 44, 145-148 (1999)

を含めた計測値」とを直接比較することは不適切であり，

3) 平成12年度厚生科学研究「ダイオキシン類の食品経

その際には試料の試験法や採取方法等の背景を含めて考由総摂取量調査研究」研究報告書．

察する必要がある．
食事経由のダイオキシン摂取量調査から得られた知見の中で，コプラナー PCB が PCDD や PCDF よりも摂取- 172 -PCBs

in

Kyushudistrict,

Japan.

環−１

有害大気汚染物質に関する研究
研究期間 (平成11年度〜13年度)

柳川正男*，池浦太荘*，久冨啓次*，力
要

寿雄*

旨

本県では，大気中の多様な有害大気汚染物質(HAPs)のモニタリングを平成 9 年度後半から 4 地点で
毎月継続実施している．これまでの調査結果の集計，解析を行った．また，ホルムアルデヒドの測定方
法(公定法)に問題があったため，測定方法の検討，改良を行った．さらに揮発性有機化合物(VOC)の長
期間簡易捕集法開発のための検討を行い，良好な結果が得られた．
［キーワード：有害大気汚染物質，環境大気調査，簡易測定法，機器分析法］
１

はじめに計10物質を対象として調査を開始した．その後ﾍﾞﾝｾﾞﾝ，

各種産業の発展に伴い，大気中に放出されてきた多種

ｼﾞｸﾛﾛﾒﾀﾝ，ｱｸﾘﾛﾆﾄﾘﾙ，1.3-ﾌﾞﾀｼﾞｴﾝ，塩化ﾋﾞﾆﾙﾓﾉﾏｰ，1.2-

多様な有害化学物質に多くの人々が暴露されている．こｼﾞｸﾛﾛｴﾀﾝ，水銀を追加し，現在は合計17物質を調査対象

れらの物質による発がん等の長期慢性的な健康リスクをとしている．

低減するために，環境庁(当時)の指針により，平成9年度

２・２

ｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ類測定法(公定法)の改良

後半から全国的にほぼ同時期に有害大気汚染物質のモニ

オゾンスクラバーの改良，及び GC/MS 等による妨害物

タリング調査が開始された．本県でも平成9年10月から調質の同定と生成経路の推定，分析条件の検討等を行った．

査を開始したが，11年度からはキャニスター GC/MS や実験方法は文献４）参照．

水銀の測定装置による測定分析も開始した．この報告は，

２・３

VOC用長期間簡易捕集器(PS)の開発検討

これまでの調査結果の集計，解析，測定方法の改良及び分析方法は環境庁マニュアル2)の溶媒抽出-GC/MS 法

開発等，有害大気汚染物質に関する調査および検討結果を使用した．検討した PS は，捕集用容器として，市販である．

のｶﾞﾗｽびん(外形15mm，高さ47mm)の穴明きｷｬｯﾌﾟ付きを用いた．充填材は，ｽﾍﾟﾙｺ製ｶﾙﾎﾞｷｾﾝ564を精製し，その２0.5g を使用し，ｷｬｯﾌﾟにﾃﾌﾛﾝ製ﾌｨﾙﾀｰを丸く切って挿み

方法

２・１

密栓する．びんの外側はｱﾙﾐ箔で覆い，紀本製のｼｪﾙﾀｰ内モニタリング調査

1) 調査地点(地域分類)にﾌｨﾙﾀｰ部を下向きにセットする．これを用いて太宰府局

1 柳川市立図書館(一般環境)

で約一ヶ月間の測定を市販のサンプラー（柴田製，PG

2 宗像局(一般環境)

T)と並行して行い性能を比較した．

3 久留米市民会館(発生源周辺)
4 香春局(沿道)３2)調査の実施方法

1) モニタリング調査

環境庁の指針1)及び測定方法マニュアル2)によった．

結果と考察
ﾍﾞﾝｾﾞﾝ等の環境基準項目について，現在まで，年平均値が環境基準を超えた地点はない．３） ﾍﾞﾝｾﾞﾝについて

測定日時：毎月一回の24時間測定は図 1 に示すように，4地点とも全国平均レベルかそれ以

3) 調査対象物質
平成 9 年度後半の調査開始時には，ﾄﾘｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ，ﾃﾄﾗｸﾛ下であり，全国的な傾向と同様，濃度は徐々に低くなる

ﾛｴﾁﾚﾝ，ｸﾛﾛﾎﾙﾑ，ﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ，ｱｾﾄｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ，ﾏﾝｶﾞﾝおよび傾向にある．図 2 に，ﾍﾞﾝｾﾞﾝの月毎の濃度推移を示す．

その化合物(ﾏﾝｶﾞﾝ)，ﾆｯｹﾙ化合物(ﾆｯｹﾙ)，ﾍﾞﾘﾘｳﾑおよび

主に冬〜春に久留米や柳川で環境基準(3μ g/m ３ )以上

その化合物(ﾍﾞﾘﾘｳﾑ)， ﾋ素及びその化合物（ヒ素)，合の高濃度がみられた．

*福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野３９）- 173 -

3 .5 0

3

柳川
宗像
久留米
香春
一般環境の全国平均

1.00
3

2 .5 0年 平 均 濃 度 (μ g/m)

3 .0 0年 平 均 濃 度 ( μ )g

1.20

柳川
宗像
久留米
香春
一般環境の全国平均

2 .0 0
1 .5 0
1 .0 00 .5 0

0.80
0.60
0.40
0.20

0 .0 0平 成 9年 度

平 成 10年 度

平 成 11年 度

平 成 12年 度

0.00

平 成 13年 度

平 成 9年 度

平 成 10年 度

平 成 11年 度

平 成 12年 度

平 成 13年 度

図 １ ベンゼン濃度の経年変化

図 ４ テ ト ラ クロ ロ エチレン の 経 年 変 化

7

次にｼﾞｸﾛﾛﾒﾀﾝの経年変化を図 5 に示す．
柳川
宗像
久留米
香春

大気中濃度(μg/m3)654

各地点とも，環境基準(150μ g/m ３ )以下であり，久留米以外は全国平均の1/2以下であった．久留米は，全国平均より高く，測定地点周辺に発生源の存在が推定され

3

る．

2
1
0

12.00

10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
平成10年度

平成11年度

平成12年度

柳川

平成13年度

年平均濃度(μg/m 3)

平成9年度

図２ ベンゼン濃度の推移

また，図 3 〜図 4 にﾄﾘｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ，ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾁﾚﾝの経年変化を示す．各地点とも環境基準(2物質とも200μ g/m ３ )以下であり，柳川市のﾄﾘｸﾛﾛｴﾁﾚﾝを除き何れも全国平均の1/4以下であった．

宗像

10.00

久留米

8.00

香春

6.00

一般環境の
全国平均

4.00
2.00
0.00

平成9年度

平成10年度

平成11年度

平成12年度

平成13年度

図５ ジクロロメタンの経年変化

2.00

３

年平均濃度(μg/m )

柳川

1.80

宗像

1.60

久留米

1.40

一般環境の全国平均

香春

1.20

その他の物質については，香春町のｸﾛﾑ，ﾆｯｹﾙ，ﾋ素，
ﾏﾝｶﾞﾝが全国平均を超える場合を除いて，すべて全国平均レベルと同等または，以下であった．香春町については，
今後の動向に留意する必要がある．

1.00

以上の結果から，本県の測定地点の HAPs は，環境基0.80

準以下であり，一部を除き概して低い汚染状況と言える．

0.60
0.40

2) ｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ類公定法の改良

0.20
0.00

平成9年度

平成10年度

平成11年度

平成12年度高湿度時にｵｿﾞﾝｽｸﾗﾊﾞｰに水が凝縮し，吸引流量が低下

平成13年度したり，溶解したﾖｳ化ｶﾘｳﾑが DNPH 捕集管に到達し，
図３ トリクロロエチレンの経年変化

GC/FTD 法で測定不能になる現象については，ﾐｽﾄﾄﾗｯﾌﾟ
付ｵｿﾞﾝｽｸﾗﾊﾞｰを自作し解決した．また，DNPH と NO2 の反応により多くの化合物が生成し，その中の2,4-ｼﾞﾆﾄﾛｱ
ﾆﾘﾝが GC/FTD 法においてﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞの定量を妨害している事を確認した．ﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞの分析時の妨害は，ｷｬﾋﾟ- 174 -

ﾗﾘｰｶﾗﾑを微極性から無極性ものに変え，GC の昇温条件を調整することで解決した．また，NO2 除去のための方700有効であった．4)

600
CBX法ﾍﾞﾝｾﾞﾝ吸着量(ng)法として，ｾﾗｲﾄに3,3-ｼﾞﾒﾁﾙﾅﾌﾁｼﾞﾝを被覆したｶｰﾄﾘｯｼﾞが
3) VOC 用長期間簡易捕集器の開発検討
以前からﾌﾛﾝ類や有機塩素化合物の長期間捕集用として試作，検討していた VOC 用のﾊﾟｯｼﾌﾞｻﾝﾌﾟﾗｰ(PS： CBX法)5)をﾍﾞﾝｾﾞﾝ等の測定に適用する検討を行った．図 6にｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ時の図を示す．

y = 0.4605x + 15.334
R2 = 0.9877

500
400
300
200
100
0
0

1500

図８ CBX法と捕集管法の相関

自 作 PS(C B X 法 )

500
1000
捕集管法ﾍﾞﾝｾﾞﾝ捕集量(ng)PGT

ア ル ミ箔

４

まとめ

ﾌｨﾙﾀｰ

(1) モニタリング調査結果は，本県の測定点での環境基準超過はなかったが，月別ではﾍﾞﾝｾﾞﾝの環境基準(3μ g/

ア ル ミ箔 製 薄 板

m ３ )を超える測定結果もなおみられるため，今後も調査を継続していく必要がある．また，未実施のベンゾ

紀 本 製 シェル ター

図６(a)ピレンや酸化エチレンの測定も開始する必要がある．

サ ンプラーと設 置 方 法(2)ｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ類測定法の改良のための検討を行い，測定法
この PS の特長は，(１)調製が簡易で自作可能，(２)の問題を解決した．

低コストで，多数地点の長期平均濃度の測定が可能，(3) PS の開発では，ﾍﾞﾝｾﾞﾝの一ヶ月間の長期間捕集に(３) 一部の材料(ﾌｨﾙﾀｰ)を除き，すべて再利用可能であ応用できることが分かった．今後，発生源周辺や一般環ることである．ﾍﾞﾝｾﾞﾝの場合，図 7 に示すように一ヶ月境に適用する実証試験を行う計画である．

後までほぼ直線的に吸着された．また，同時に並行して行った捕集管法（公定法）との比較結果でも図 8 に示す

５

行政的意義

ように良好な相関関係があった．したがって，長期捕集

HAPs のモニタリング調査は，都道府県等の各自治体

用の PS としての有用性が確認できた．市販の PGT につとも行政主体の調査であり，関連の調査研究の実施によいてもほぼ同様の良好な結果（R ２ ＝0.9729） が得られり，行政施策形成のための基礎資料が収集できる．

た．

ﾍﾞﾝｾﾞﾝ吸着量(ng)

参考文献
700

1)

600

グ指針」平成9年2月.

500

2)

400

測定方法マニュアル」平成9年2月，同9年10月，同10年3

300

月.

200

3) 福岡県，｢平成10〜13年版環境白書」.

1004) 池浦太荘他，2.4ｼﾞﾆﾄﾛﾌｪﾆルﾋﾄﾞﾗｼﾞﾝ含浸ｼﾘｶｹﾞﾙ法によ

0るﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ測定における二酸化窒素の影響，大気環境
0

10

20
暴露日数(日)3040

図７ 暴露日数とﾍﾞﾝｾﾞﾝ吸着量(CBX法)

環境庁大気保全局，「有害大気汚染物質モニタリン
環境庁大気保全局大気規制課，「有害大気汚染物質

学会誌，36，4，2001.
5) 柳川正男他，ﾊﾟｯｼﾌﾞｻﾝﾌﾟﾗｰによる揮発性有機塩素化合物の測定，第37回大気環境学会年会講演要旨集，457，
1996.

- 175 -

環−２

福岡県における酸性降下物に関する調査研究
研究期間（平成11年度〜13年度）

大石興弘*，下原孝章*，濱村研吾*，久冨啓次*
要旨

酸性雨問題は，主に都市汚染，火山等の自然汚染，長距離輸送される越境汚染を起源とする硫黄酸
化物，窒素酸化物等の酸性・酸化性物質によるものである．湿性沈着，乾性沈着（ガス・エアロゾル）の調査を行い，これらの汚染物質の動態について検討した．湿性沈着において，pH はこの13年間4.8--前後で推移し，降水は依然として酸性化していた．また SO42 の沈着量は横這いであるのに対し，NO3の沈着量はやや増加しており，都市汚染の影響が大きくなる傾向にあった．乾性沈着（ガス・エアロ
-

-

-

+

ゾル）において，全 NO3 （粒子状 NO3 とガス状 HNO3の和）濃度が高くなっていること，SO42 と Ca2

濃度が春季に高く，また増加していること，O3についても春季，冬季に増加傾向にあること等の特徴--が見られた．SO42 の高濃度は南高北低の気圧配置の場合に多く，大陸起源の SO42 は西寄りの風により移流され西日本域を広く覆うことが考えられた．この SO42-の広域的挙動については長崎県五島と太宰府との同時調査でも認められ，また五島では酸性粒子である NH4HSO4の存在が推測された．併せて，
ガス・エアロゾル濃度から年間乾性沈着量を算出し，年間湿性沈着量と合わせた年間総沈着量を推定した．また，フィルタ−パック法とデニュ−ダ法との捕集法の比較検討を行い，フィルタ−パック法の問題点であるア−ティファクト（ろ紙上での変質）について検討した．
［キ−ワ−ド：酸性雨，ガス，エアロゾル，デニュ−ダ法］
１

２

はじめに

方法

酸性雨等環境の酸性化は，温暖化と同様，主に化石燃

湿性沈着の各成分濃度は，小郡において1988年度から

料の燃焼に起因している．健康被害及び森林衰退との関

自動雨水採取装置により2週間毎に採取分析されたもの連が注目された1980年代以降，全国各地で酸性雨調査がである．ガス・エアロゾル中各成分濃度は，太宰府にお行われ，降水の酸性化が明らかにされた．東アジア地域

いて1998年度から3年間フィルタ−パック法を用い，2〜は，酸性雨原因物質である硫黄酸化物及び窒素酸化物の3 L/min で１週間毎に試料を捕集分析したものである．

排出量が多く，大気環境に与える負荷の大きい地域であフィルタ−パック法では，3段ろ紙（F1：PTFE ろ紙，F2

る．これらの酸化物の排出量は今後も増加することが予：6 %炭酸カリウム含浸ろ紙， F3：5%リン酸含浸ろ紙）

想されており，酸性・酸化性物質による広域的・長期的及び1段ろ紙（ナイロンろ紙）を用いた． NH4 及び NH3な環境酸性化及び酸性降下物による生態系への影響が懸濃度はインドフェノ−ル法で，その他の各成分はイオン念されている．本研究は，湿性・乾性の酸性・酸化性物

クロマトグラフ法を用いて分析した．O3濃度は小郡にお質の実態を把握し，環境酸性化の要因を検討することにいてオゾン自動測定器（ dasibi

より，生態系影響評価及び酸性雨対策の基礎資料とするれたものである．

+

1006 A）により測定さものである．デ−タは，主に国設筑後小郡酸性雨測定局（以下小郡）における酸性雨調査，福岡県保健環境研究３所（以下太宰府）におけるガス・エアロゾル調査による

３・１ 湿性沈着の経年変化
小郡における1988年度から2000年度までの pH 及び各

もので，湿性沈着及び乾性沈着の季節変化，経年変化及び大陸からの長距離輸送等について検討した．

結果及び考察

成分沈着量の経年変化を図1〜図3に示す． pH の年平均値は4.6〜5.0の範囲にあり，1990年前後にやや低い値と*福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野３９）- 176 -

なっているが，それ以降は4.8前後で推移している．
4000

降水量（mm ）

年度にやや多くなっているが，それ以降 3g/m2/year 前後-

でほぼ横這い状態にある． NO3 の年間沈着量はやや増加する傾向にあり，1.5g/m2/year を越える値となっている．
-

4
1000

2000年度

1999年度

1998年度

1997年度

1996年度

1995年度

1994年度

1993年度+nss-Ca2 の年間沈着量に明確な経年的傾向は見られてい1992年度

1988年度

3
1991年度0+

由 来 す る NO3 の 寄 与 が 大 き く な っ て い る ． NH4 及 び
+

5

2000

上と大きくなる傾向にあり，酸性化に対して都市汚染に
-

降水量
pH

3000

1990年度-

このため， NO3 /nss-SO4 2 の当量比は1996年度 以降0.4以

6

pH

-

1989年度-nss-SO4 2（ 非海塩由来の SO42 ）の年間沈着量は1990，1991+

ないが， NH4 の沈着量は， nss-Ca2 の沈着量より多く，

図1+

降水の酸性化抑制として NH4 が大きく寄与している．

pH及び降水量の経年変化

+

+

+

nss-SO42NO3NO3/nss-SO42-

沈着量（mg/m2 ）5000

与が大きくなる傾向にある．
３・２

0.5

6000

+

nss-Ca2 /NH4 の当量比が大きくなっており， nss-Ca2 の寄
乾性沈着(1)ガス・エアロゾル中成分の経年変化

4000

0.4
0.3

3000
0.2

2000

-

図2

-

で増加傾向にある．このために t-NO3 /nss-SO4 2 の当量比

2-

-

-

2000年度

1999年度

1998年度

1997年度

1996年度

1995年度-ガス状 HNO3 と粒子状 NO3 を合わせた t-NO3 は約4μ g/m3

1992年度μ g/m3 で，横這いか，やや減少傾向にあるのに対し，1994年度0.0
1993年度0
1991年度

ル中成分の経年変化を図4に示す． nss-SO4 2-濃度は約5.5

1990年度0.1

1989年度

1000

1988年度太宰府における1998年度から3年間のガス・エアロゾ-

当量比

し か し こ の 2 , 3 年 春 季 に nss-Ca2 の 沈 着 量 が 増 加 し ，

2-

nss-SO4 ,NO3 沈着量及びNO3 /nss-SO4 当量比の
経年変化

は，降水同様高くなる傾向にある．また，ガス・エアロ
-

2000

0.8

-

沈着 量（mg/m2 ）く，都市汚染である NO3 の寄与が大きくなっている．
各成分の季節別経年変化を図5〜図6に示す． nss-SO4 2-濃度は，夏季，秋季，冬季に減少傾向にあるが，春季は濃度が高く，また増加傾向にある． Ca2+濃度も，最近黄砂NH4+
nss-Ca2+
nss-Ca2+/NH4+

1500

0.6

1000

0.4

500

0.2

0

0.0

当量 比

-

ゾルは t-NO3 /nss-SO4 2 当量比が0.7で降水の0.4に比べ高図3-NO3 濃度は春季，冬季に高く，特に春季は増加傾向にある．これに対し，ガス状 HNO3 濃度は夏季に高く，また

+

2+

+

10

増加傾向にある．このように t-NO3 は暖候季に高くなる濃度（μg/m 3）8傾向を示している．次に O3濃度の季節別経年変化を図7に示す．O3濃度は夏季，秋季に横這いであるのに対し，冬季，春季にはわずかながら増加傾向が見られており，

1.2
nss-SO42ｔ-NO3ｔ-NO3-/nss-SO42-

1.0
0.8

6

0.6
4

0.4

2

大陸からの移流による可能性が考えられる．
2‑(2)nss‑SO4 濃度と気圧配置

0.2
0.0

0
1998年度nss-SO4 2-の高濃度は主に，寒冷前線の通過後，移動性

2000年度

1999年度

1998年度

1997年度

1996年度

1995年度

1994年度

1993年度

1992年度2+

NH4 ,nss-Ca 沈着量及びnss-Ca /NH 4 当量比の経年
変化

当量濃度比

増加はこれを反映しているものと考えられる．粒子状

1991年度+ることが考えられ，春季における nss-SO4 2 と Ca2 濃度の1990年度-

1988年度nss-SO4 2-と黄砂は同様の気象パタ−ンで大陸から移流す

1989年度が多くなっており，同様に春季に増加傾向にある．

1999年度

2000年度

図4 nss-SO42-とt-NO 3-濃度の経年変化

高気圧が東シナ海を東進する南高北低の気圧配置，ある
いは九州南海上の梅雨前線の北側を高気圧が通過する気
圧配置であった．これに対し，低濃度は，九州付近に前この時の高層風は西寄りで，流跡線は中国中北部からの線が停滞した気圧配置，太平洋高気圧に覆われた夏型の移流を示している．数値シュミレ -ションした nss-SO4 2気圧配置，及び強い冬型の気圧配置であった．nss-SO4 2-の濃度分布を図8 に示す．nss-SO4 2-は，鵜野ら1)によって濃度が高濃度となる春季は南高北低の気圧配置が多く，報告されているように，寒冷前線の通過後，高気圧の北- 177 --

側の北西から西寄りの風により移流され，移動性高気圧の東進とともに，大陸起源の nss-SO4 2-が朝鮮半島から西10日本域を広く覆うことが示唆された．

五島と太宰府における nss-SO4 2-濃度の経時変化を図9に示す．五島と太宰府は約200 Km 離れているが，ほぼ濃度（μg/m3 ）(3)長崎県五島と太宰府におけるガス・エアロゾルの同時調査

1998年度
1999年度
2000年度8642

同じ濃度で類似した変動を示した．特に2 /7〜2 /11の高0濃度は，移動性高気圧がゆっくり東進して続いたもので，

春季-

前述した南高北低の気圧配置であった．これは nss-SO4 2

秋季

冬季

2-

図5

の広域的挙動と，また大陸の寄与が大きいことを示して

夏季

nss-SO 4 濃度の季節別経年変化-

いる． NO3 は五島と太宰府で濃度差が見られており，太宰府では地域的な汚染が大きいことを示している．しか3っており，移流の影響が見られている．
五島における非海塩性の陰イオン濃度と陽イオン濃度を図10に示す．五島では測定された陰イオン量が陽イオ
ン量より多く，酸性粒子である NH4HSO4 あるいは H2SO4濃度（μg/m3 ）し NO3-についても nss-SO4 2-の高濃度時にやや高い値とな

1998年度
1999年度
2000年度2

1の存在が推測され，薄膜法により NH4 HSO4 の存在が認
められた．

0

(4)乾性沈着量の推定

春季

大気中のガス・エアロゾルが直接，土壌あるいは樹木

図6

夏季

秋季

冬季

Ca2+濃度の季節別経年変化に沈着する乾性沈着量も湿性沈着量に匹敵すると言われている．乾性沈着量の推定は，主に代理表面法及びイン60

ロゾル中成分濃度と沈着速度から算出されるインファレ
ンシャル法が一般的である 2)．沈着速度は気象条件，地表面の性状あるいは樹木により異なる．ここでは沈着速度として，SO2：0.35cm/s， SO42-：0.25cm/s， HNO3 ：2.5

オゾン濃度（ppb）

ファレンシャル法が用いられるが，最近ではガス・エア

春季
夏季
秋季
冬季

50
40
30
20
10

-

VD：沈着速度

C：成分濃度

図7

硫黄酸化物は， SO2 の濃度が冬季に高いため，沈着量

2000年度

1999年度

1998年度

1997年度

1996年度

1995年度

1994年度

1993年度

1992年度

1991年度F = VD × C

1990年度算出した．
F：乾性沈着量0
1989年度cm/s， NO3 ：0.25cm/s を用い，乾性沈着量を次式によりオゾン濃度の季節別経年変化

が冬季に多くなる．これに対し，窒素酸化物の沈着量は，ガス状 HNO3 の沈着速度が大きく，また春季，夏季に濃度が高いことから，暖候季に多くなる．年間乾性沈着量，
年間湿性沈着量を表1に示す．乾性沈着量は，粒子状成-分（ SO4 2-, NO3 ）よりガス状成分（ SO2 , HNO3 )の方が多く，特にガス状 HNO3 の沈着量が大きかった．湿性沈着量と比較した場合，硫黄酸化物の場合，湿性沈着量の方が多いのに対し，窒素酸化物では，乾性沈着量の方が多かった．硫黄酸化物及び窒素酸化物の総沈着量はそれぞれ4.21,3.14g/m2 /年であった．ただし，裸地，農地，広葉樹，針葉樹等に対する沈着速度はそれぞれ異なるため，
乾性沈着量は沈着表面により異なることになる．

図8- 178 -

ｼｭﾐﾚｰｼｮﾝによるnss‑SO42‑ の濃度分布

拡散デニュ−ダ法とフィルタ−パック法による捕集法の検討25

応が考えられ，大気中の濃度とは異なると言われている．
NH4NO3(p)⇔ NH3(g) + HNO3 (g) ---- (2)

図9

太宰府及び五島のnss-SO42- 濃度の経日変化

2/15

2/13
2/14

2/11
2/12

に粒子状 NO3 ，ガス状 HNO3 については(2)，(3)式の反

2/8
2/9
2/10

0

-

2/6
2/7

−ティファクトについて問題点が指摘されている 3)．特

2/4
2/5

5

1999 1/27

ック法は，簡便な方法なため広く用いられているが，ア

2/2
2/3

10

2/1

ガス成分の反応変質）について検討した．フィルターパ

15

1/30

度の比較を行い，ア−ティファクト（ろ紙上での粒子，濃度(μg/m3)

フィルタ−パック法についてガス・エアロゾル中成分濃nss-SO42-(五島)nss-SO42-(太宰府)

20

1/31

ガス・エアロゾルの捕集法である拡散デニュ−ダ法と

1/28
1/29

３・３

NaCl( p) + HNO3 (g) ⇒ NaNO3 (p) +HCl( g) --(3)デニュ−ダ法は，ガス成分をろ紙捕集の前に捕集するた陰イオン
nss-SO4

めにガス成分と粒子状成分とのろ紙上での反応が少ない

-

2-

NO 3

と言われており，この両法による濃度を比較した．SO42-，+

Ca 及び Na 粒子濃度は，両法でほぼ等しく，濃度差は20
2+

-

K+

陽イオン
NH4+

+

nss-Ca2+％以下であった．これに対し NO3 ， HNO3 や NH4 ， NH30

は(2)の反応により NH4 NO3 がガス化し，両法で濃度が

50

100

150

200

250

当量濃度(neq/m3 )-異なる．NO3 粒子の場合，気温の低い季節には濃度差は

図10五島における非海塩性の陰イオンと陽イオンの組成

表1

年間乾性・湿性沈着量20％以下に抑えられるが，20℃を越えると50％以上がガ+ス化し HNO3 となる． NH4 ， NH3 も同様であるが，ア−
ティファクトによる濃度差の割合は小さい．これは NH4+粒子は(NH4 )2SO4としての濃度が高いことによる．(3)のnss-SO4
乾性沈着量-

反応については，両法による粒子状 Cl の濃度差が小さ

420

計いことから，大気中で起こっていることが考えられる．

湿性沈着量

また SO42-は主に(NH4)2SO4として存在しているが，NaCl,

総沈着量

CaCO3 がある場合，気温の高い春季，夏季に Na2SO4，CaSO4

2-

SO2

NO3

910

210

1330

1610

2880

1530

4210

3140

-

HNO3
1400

2

単位：mg/m /year 調査期間：1988-2000年度の形態が見られ，ろ紙上で NaCl， CaSO4 と(NH4 ) 2SO4 と
120

フィルタ−パック法によりガス・エアロゾル調査を行う場合，気温の高い季節にはガス状の HNO3 ， NH3 濃度を高く評価する等のア−ティファクトを考慮する必要がある．
４

濃度（nmol/m 3 ）が反応するア−ティファクトが考えられる．

行政的意義

SO42-（D）
SO42-(F）

90
60
30
0
1月

上述したように都市汚染，大陸からの長距離輸送等に

3月

5月

7月

9月

11月

よる環境酸性化の現状を明らかにした．本研究は，都市
100に，今後も酸性雨等のモニタリング調査により，都市汚80

染，長距離輸送等の影響を長期的に把握していく必要性
を示した．
文

3

濃度（nmol/m ）汚染等大気汚染の原因解明及び対策の資料となると共NO3-(D)NO3-(F)

60
40
20
0

献

1月

1）鵜野,村野,若松,大気環境学会誌33,164-178（1998).
2)松本,村野, 日化誌, 1998(7).
3)阿相,金子,天野,大気環境学会誌25,30-40（1990).

- 179 -

3月

5月

7月

9月

11月

図11 デニュ-ダ法とフィルタ-パック法の比較

300

環−３

陸水の酸性化に関する研究
研究期間（平成８年度〜１３年度）

永淵

修，阿久根卓*，吉村和久* ，海老瀬潜一**
要旨

屋久島は周囲を黒潮が流れているため海水の蒸発が活発であり，さらに急峻な山岳のため降雨量が非常に多い．このため，北欧や米国北東部と同様に土壌層が薄い．また，母岩が花崗岩であることも類似している．屋久島は化石燃料使用量が増大している東アジア諸国の東側に位置しているため，越境汚染
してくる酸性降下物による陸水影響を検討する最適のサイトである．なぜなら，北半球の中緯度地域の
主な風は西風である．さらに，豊富な降水により豊かな森林が発達している．ここでは酸性降下物による陸水酸性化が発現しているかどうか．また，この森林が酸性降下物と渓流水質の仲介者としてどのよ
うに機能しているかも併せて検討した．
降水のpHとSO42‑は明確な季節変動を示した．すなわち，冬季にpHは低く，SO42‑は高濃度になっている．
これは明らかに大陸からの影響があることを示唆している．渓流水質は中央山岳の源流部では降水に非常に近い値であった．これは降水がそのまま流出していることを意味しており，酸性降下物の陸水への影響が懸念される．さらに，島西部の渓流河川群のイオン濃度が特異的に高濃度であった．この原因として，密な樹冠による濃縮が考えられた．さらに，その影響による土壌・母岩の化学風化が示唆された．
［キーワード : 酸性降下物，渓流水，アルカリ度，ケイ酸イオン，化学風化］
１

はじめにるほどの多雨であるため土壌の流亡が激しく，したがっ大気中に放出された硫黄酸化物（ SOx）や窒素酸化物(NOx)を 含むガス状物質や粒子状物質が雨や霧に溶け込て土壌層はうすいため炭酸塩は少なく，それによる酸性降下物の中和は多く望めない．

み，地表へ降下してくるものを酸性雨と呼び，これら酸土壌粒子の表面は一部の土壌を除いて大部分はマイ性物質の長距離移流は，国を超えた越境汚染として国際ナスに帯電しており，この部分に Ca ， Mg ， Na ， K的な問題である．屋久島のような大気環境からみればバなどの塩基性陽イオンが吸着している．これらが土壌水

ックグランド地域と考えられるところでも年平均 pH4.6

中の H とのイオン交換により中和作用を示すが，前記の雨が降っており，その酸性物質の由来は，著者らの研したように屋久島は土壌層が他の地域に比べて薄い上に究で大陸からの長距離移流によるものであることが明ら

花崗岩地域であるため酸に対する中和能力は低い．森林

かになっている1)‑2)．

地帯での降水は，その一部は樹冠にて遮断されたり大気

2+

2+

2+

2+

+

土壌，地層中には，地表面付近を除いて CaCO3 に代中へ蒸発する．それ以外の大部分が地表面に到達する．

表される炭酸塩鉱物が存在している．これらの炭酸塩は地表面に到達した降水は，滞留時間の短い土壌水や滞留+

他の鉱物に比較してH と反応しやすく酸性降下物を短時時間の長い基岩内部にまで浸透した基岩水となる．渓流間で中和する．しかし，炭酸塩の分布量が少ない場合は水の水質はこれらの単純混合であり，渇水期においては

短時間で消失しやすい．屋久島は，大部分花崗岩に覆わ

基岩水の影響が大きくなることが以前の研究で明らかにれた島であり，また山岳では年間降雨量10,000mmを超えされている．したがって酸性降下物よる土壌や陸水の水

福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野３９）*

九州大学大学院理学研究科（〒810‑0044 福岡市中央区六本松4‑2‑1）**

摂南大学工学部土木工学科（〒572‑8508大阪府寝屋川市池田中町17‑8）- 180 -

質形成過程に与える影響は大きいものと考えられる．

採取した渓流水の溶存成分分析の結果からその測定値

本研究では，照葉樹林帯を流域とする屋久島西部地域

を風化安定図中にプロットした．風化安定図を Fig. 1 ににおいて，その渓流水の水質形成にどのような鉱物が関示した．この図は，基岩内部での化学風化における平衡

与するかを，化学風化すなわち水−二酸化炭素−岩石相反応を表したものである．実際の渓流水の測定値を用い互作用から考察した．さらに，長距離移流による酸性物て，水−鉱物間化学平衡計算プログラムである WATEQ

質が酸中和能の低い花崗岩地域にどのように影響するかを用いて活量を計算した．屋久島の花崗岩中には，石英を検討した．

の次に斜長石が多く，また渓流水中のカリウムイオンの

２

研究方法

濃度が低いことからカリ長石の風化による影響は，斜長２.１

調査対象地域

石に比べると無視できるとし，化学風化を受ける一次鉱本研究の調査は九州本土の最南端佐多岬から南へ物としては,Ca 長石 (Anorthite)と Na 長石 (Albite)の 固溶

60km，北緯 30 度 20 分，東経 130 度 30 分に位置する屋態である斜長石を考えた．この風化安定図における線は

久島の西部地域で行った．屋久島の一部は 1993 年白神18

2

源流部とする，流域面積 1.54km の川原 1 号渓流であり，調査は晴天時と降雨時に行った．

10
6

kaolinite

実験方法

2
-6

採取した試料は，現場で水温，ECを測定し，研究室14に持ち帰った試料はただちに 0.45µm のメンブレンフィ

12

+

+

-

-

log (a Na+/a H+)

ルターによりろ過し，渓流水中の溶存成分濃度は，Ca ，
2-

Mg ， K ， Na ， Cl ， NO3 及び SO4 についてはイオンク
ロマトグラフィー， SiO2 についてはモリブデン黄吸光
-

4
0
-7

-6

Na

●Western area-m
on ●Other areastkaolinite .
●Mountainous area-5

log aSiO2-4-3

Activity diagram showing the chemical composition ofmountain streams and river waters collected from
Yakushima Is.

た．
結果及び考察３.１●Kawara6

た，１年間の物質の移動量を求めるために必要な河川流

３-3Na-feldspar

82

量は転倒桝式雨量計にデータロガーを接続して観測し-410

光度法， HCO3 に ついては酸塩基滴定により求めた．ま
量をプロペラ式のプライス流速計を用いて測定し，降水-5

gibbsite

2+

2+

gibbsiteに含まれている．調査地点は屋久島西部地域の国割岳を

２.２

14

2+

+

産としてユネスコにより認定登録され，西部地域もそれ

Ca-feldspar
t.
on
-m
Ca

log (a Ca /a H 2)

山地とともに，日本で初めて世界遺産条約による自然遺→Kaolinite is the stable phase.

渓流水の形成過程

降雨が森林の樹冠に到達すると，一部は遮断されるが，大部分は林内雨と樹冠流とに分かれる．樹冠を通過する降水は，樹冠上の乾性沈着物を洗い流したり，樹冠

Fig. 1 Activity diagram showing chemical compositionof small stream waters collected Yakushima Is.

上での蒸発や葉面上での反応を経て地表面に到達し，一部はそのまま流出する．これを表面流出水と呼ぶ．また
流出しなかった一部は，基岩内部にまで浸透し溜められ，化学風化により一次鉱物を二次鉱物へと変化させる．その時，アルカリ金属やアルカリ土類金属が溶出する．このような水は基岩水と呼ばれ，基底流出水は基岩水の影
響を色濃く受けるため基底流出水は化学風化由来の渓流
水質成分と考えることができる．渓流水の水質はこの表面流出水と基底流出水との単純な混合であると理解され
ている．
３.２

風化安定図

鉱物間と水の平衡関係より求め，それぞれの鉱物と水との反応式は 3.3 に示した．Fig. 1より，採取した渓流水
は晴天時，降雨時にかかわらず，カオリナイトの安定領域に存在することが確認された．九州大学付属福岡演習林で行われた研究では，渇水期においては， Ca-モンモ
リロナイトとカオリナイトの間の溶解平衡により， Caの濃度が制御されているという結果が得られた．

一般に基底流出水においては基岩水の化学的性質が顕著に示され，例えば Ca-montmorillonite − Kaolinite の ような溶解平衡が成立すると考えられる．しかし，本研究の対象地域である屋久島西部地域の渓流河川群は，国割岳をそ- 181 -

の源流部とする急峻な（平均斜度 20 °）河川である．

い，という考えからこの式は成り立っている．

そのため帯水層のタンクが他の非石灰岩地域に比較する

この結果，nss-SO4 と HCO3 の当量の和に対して SiO2と小さいので滞留時間が短く演習林のような溶解平衡がはその 1.4 倍になることが分かった．斜長石中の Albite2--

成り立たず，カオリナイトの生成の方向に化学風化は進300行しているということが明らかになった．

y = 1.4x
250
SiO2 / mol dm-3

化学風化によ って生成した炭酸水素 イオンと

３.３

ケイ酸
化学風化とは土壌中の二酸化炭素と鉱物，水の反応

200
150
100

である．Ca 長石及び Na 長石の化学風化によってにカオ

50

リナイトが生成する場合の反応式は以下のようになる．

0
0

50

100
-

HCO 3 +nss-SO 4

Anorthite − Kaolinite

1502-/µ eq dm200
-3Fig. 3 Relationship between the concentration of SiO2 andthe equivalent concentration of HCO3- + nss-SO42- forsurface waters in Yakushima Is.

CaAl 2 Si 2 O 8 + 2H 2 O + 2CO 2 → Ca 2 + + Al 2Si 2 O 5 (OH ) 4 + 2HCO 3−

Albite − Kaolinite

のみの化学風化によって SiO2 が渓流水中に溶出してく

2 NaAlSiO 8 + 2H 2 O + 2CO 2 → 2 Na + + Al 2 Si 2 O 5 (OH ) 4 + 4SiO 2 + 2HCO 3−る際には，前記したとおり nss-SO4 と HCO3 の当量の和2--に対して SiO2 は 2 倍になると考えられるが，実際には
3

この式から考えられる化学風化によって生成した HCO

Anorthite や 黒雲母等のような鉱物の化学風化も関与しに対する SiO2 の渓流水中への最大溶出量は， Albite がているため，この値は妥当であると考えられる．この結

Kaolinite への化学風化のみを考えた場合であり，SiO2 は果より，化学風化に何らかの形で nss-SO4 が 関与してい3

HCO の 2 倍であることが分かる．そこで，実際の測定-

値の HCO3 濃度と SiO2 濃度を Fig. 2 にプロットした．こ2-

るとこと示唆された．
３.５

3の結果より，HCO に対して明らかに多くの SiO2 が溶出

2-から供給される H+が直接風化に影響することが考えら

250-3

y = 2x

SiO 2 / mol dm

2-

それでは，この nss-SO4 が 風化にどのような過程で関与するのだろうか．まず第一に考えられるのは nss-SO4

300

200

れる．化学風化では土壌 CO2 と H2O から H+が供給され，150

この H+が風化に用いられるが，硫酸などの酸性物質が100多い場合であるとこの酸性物質から供給される H+が優50

先的に風化に関与していると考えられる．
次に，化学風化に伴って生成した HCO3-が酸性物質か

0
0

20

40

-

60

-3

HCO3 /µ mol dm

80

100

らの H+を中和することも考えられる．しかし，これら二つのうちどちらのメカニズムで風化が進行するかは今Fig. 2 Relationship between the concentration of SiO2 andHCO3- in Yakushima Is.

のところ明らかにできていないため，この部分は今後研していることが分かる．この結果より化学風化へ，何ら究の余地がある．

かの形で酸が関与していることが示唆された．

いずれにせよ，化学風化に用いられる H+の比率では70%〜 80% が nss-SO4 で あるという結果が得られた（F2-

３.４ 非海塩性硫酸の化学風化への関与
2-

Fig.

化学風化への関与方法

3 に渓流水中の SO4 濃度から，海からの巻き上
24

げにより渓流水中に添加する海塩由来の SO 濃度（ sea2-

ig. 4)．

この結果，酸性降下物の中和が化学風化に関連して行われているということが明らかになった．
長野県天竜川支川の小流域の調査報告のように日本国

2-salt : ss-SO4 ）を除いた，非海塩由来の SO4 （ non sea salt :nss-SO ）と HCO3 の当量の和を SiO2 に対してプロット内の流域では，化学風化に用いられる H+の供給源の大した．

部分は CO2 の溶解によるものであり，また酸性降下物

24

-

24

nss-SO は以下の式により計算した．

[nss − SO ] = [SO ]
2−
4

2−
4
sample-[ ]− Cl − sample *2-を含むこれらの H+は鉱物の化学風化により中和され，

[SO ]
[Cl ]

短期間で陸水が酸性化することはないという報告が出さ

2−
4
sea
−
sea

れている．しかし，本研究において対象とした屋久島西渓流水中の Cl 濃 度と ss-SO4 濃 度は海水中の比と等し部地域では， H+の供給源の大部分が酸性降下物による- 182 -

ものであり，これらの酸性降下物の流域への負荷が増えが化学風化に寄与する割合は H+供給源の 70%から 80%

続けるのであれば，短期間のうちに渓流水の酸性化が起を占めており酸性降下物による渓流水質への影響は大きこることが示唆された．

く，今後短期間のうちに渓流水の酸性化が起こるであろ2-うことが示唆された．しかし， nss-SO4 に よって放出さ

100%

+

れる H を化学風化に関連してどのように中和している

HCO3equivalent ratio

80%のかは本研究中では不明なため，屋久島内の他の流域調査によって明らかにすべきである．

60%

５

40%

行政的意義
酸性雨の陸水影響をモニタリングする上で最適と考え

20%

nss-SO42-

られる屋久島において，人為的酸性降下物による潜在的な陸水の酸性化現象を明らかにしたことは意義がある．

0%

Mountainous area

Other areas

Western area Kawara

すなわち，環境汚染の系が複雑な地点では陸水の酸性化

Fig. 4 The equivalent ratio of nss-SO42- and HCO3- relatively tochemical weatheringがこのようにシンプルに発現しないであろうし，おそら
くこの現象を他の地点で見いだすことは不可能であろ今回の 調査地域である屋久島西部地域において化学-2-1う．しかし，この結果は環境汚染の系が複雑な地点の解風化に伴う炭素消費量は 0.0008 kg m y で あった．こ析に大いに役立つと考える．

の値は石灰岩地域の 1/20 であり，他の非石灰岩地域と文比べても小さい値であった．しかし， SiO2 の溶出量は

1) O. Nagafuchi, R. Suda, H. Mukai, M. Koga and Y. Kodama:

炭素消費量に比較して多い．Fig. 1 に示すように，SiO2

Analysis of long-range transported acid aerosol in rime founded at

-

2-

献

濃度は HCO3 と nss-SO4 イオン濃度に対して直線関係を

Kyushu Mountainous regions, Japan, War. Air Soil Poll., 85,

示した．屋久島西部地域における化学風化の特徴の一つ

2351-2356(1995).

+

は，風化に関与する H の供給が土壌 CO2 だけでなく酸

２）O. Nagafuchi, H. Mukai and M. Koga: Black acidic rime ice in the性降下物によることが初めて明らかになった．

remote island of Yakushima, a world natural heritage area. War Air

４

Soil Poll., 130, 1565-1570(2001).

結論と今後の課題
本研究では，酸性物質の中和能に乏しいと考えられ

3)生原喜久雄：森林流域における渓流水質の形成，現代の林学

る屋久島西部地域内川原 1 号流域内において，化学風化

６「森林水文学」，p218( 1992)に関連して行われる，長距離移流により飛来するとされ

4) 池田英史，宮永洋一：鉱物の化学風化による酸性降下物中和作用のる酸性物質の中和機構を検討した．以下に本研究での成評価法，電力中央研究所報告， U96017( 1996)

果と今後の課題を示す．

5)一國雅巳：ケイ酸塩の風化とその生成物，日本科学会編，化

屋久島西部地域川原 1 号流域において，化学風化によ

学総説４，土の化学，p11（ 1989） .

って生じる HCO3-濃度と SiO2 濃度の関係から，斜長石の化学風化から予想されるよりも大きな SiO2 の溶出が+確認された．この結果より，土壌 CO2 からの H 以外に+も，風化に関与する H の存在が示唆され，その供給源
2-としては nss-SO4 よるものであると理解された．このことにより，酸性降下物が風化のメカズニズムに関連して中和されていることが明らかになった．また，nss-SO42-- 183 -

環−４
シュロガヤツリ及び炭入りコンクリートの水質浄化能の実証化研究−その1−シュロガヤツリによる環境の再生
研究期間（平成11年度〜13年度）

中村 融子*，土田大輔*，緒方健*，徳永隆司**，世利桂一***
要旨本研究所敷地内池にシュロガヤツリを植栽し，水質浄化効果などについて検討した．シュロガヤツ
リは水耕栽培が可能であり，冬期でも夏期の1/10ではあるが生長することが分かった．シュロガヤツ
リによるT‑N及びT‑P除去量は0.363及び0.089g/m2･dで，植栽面積6割で，流入負荷量に対するシュロガ
ヤツリに固定されたN及びPは，6及び15%であった．また，植栽前の池水のpHは，夏期に10以上まで上昇することがあったが，植栽後，常に排水基準値を満足したことから，水質改善効果が確認された．
水生昆虫は，6年間で，トンボ類など30種確認し，シュロガヤツリの植栽は，多数の水生昆虫の定着を促すことが分かった．
［キーワード : シュロガヤツリ，水質浄化，窒素，リン，富栄養化］
１

はじめに実験に使用した池（本研究所敷地内池）は，水深0.45

これまで，植物植栽による水質浄化は，安価で容易でm，面積270m2でコンクリート製である．施設本館の雑排あることから，多く検討されてきた 1)‑2)．その代表的な水とし尿が処理施設を通過後，池に流入する．滞留時間

ものにホテイアオイ，ヨシ，キショウブなどがあるが，は約5日である．
植栽方法は土壌を使用しない水耕栽培方式で，植栽面

耐寒性，生長力及び再利用の面から，これらに代わる新しい植物としてシュロガヤツリ（Cyperus alternifoli‑

積は池面積の約6割を占めた．

us L.） に注目した．

２・２

3)

生長率及び栄養塩の除去量

生長率は，以下の式に従って求めた．

シュロガヤツリは，マダガスカル島原産と言われている多年草の植物で，現在，日本では一部野生化している．

Y t=Y 0(1+X) t

その特徴は，株分けで容易に増やすことができること，

ここで，Ytはt日後のシュロガヤツリの重量，Y0は植栽し水耕栽培 3)が可能であること，非木材紙などへの再利用

たシュロガヤツリの重量，tはY0からYtになるまでの日数，ができることである．

Xは生長率である．

(1)

本研究所敷地内池は，施設排水が流入する池で，夏季

シュロガヤツリは，水面より60cmの高さで刈り取り，には，池水が植物プランクトンの増殖によって緑化し，その乾燥重量を測定し，単位面積，1日あたりの刈り取

透視度が低下するとともにpHが10以上まで上昇する現象

り量を求めた．この刈り取り量にシュロガヤツリの窒素が観測された．また，このとき，水生生物もほとんど生（N）及びリン（P）の含有量を乗じて，刈り取りによる息していない状況であった．そこで，水質の改善と生態栄養塩の除去量を算出した．

系を回復することを目的として，シュロガヤツリを植栽

２・３

し，その効果について検討した．
２

方法

２・１

水質分析

水質測定項目は，水温，pH，溶存酸素（DO ），電気伝導率（EC ），化学的酸素要求量（COD ），全窒素（T‑N ），実験池及び植栽方法

全リン（T‑P）及びクロロフィルa量（Chl‑a）である．

*福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野39）**リサイクル総合研究センター（〒808‑0135 福岡県北九州市若松区ひびきの2番1号）***福岡県商工部新産業・技術振興課（〒812‑8577 福岡県福岡市博多区東公園7番7号）- 184 -

池からの流出水については，Chl‑aを除く項目は，1997
年7月から1998年8月まで，毎月1回採水し，分析した．
Chl‑aはこの期間に5回測定した．流入水については，
1997年11月，1998年2月，5月及び8月に，土，日及び祝日を除く連続5日間，9時から17時まで2時間おきに採水し，分析を行い，その平均値をその月の流入水の水質とした．
２・４

水生昆虫の調査1997年10月から2002年5月に，14回調査した．D‑フレームネットを用い，根際や底質（沈殿物）をランダムにすくい，水生昆虫を採取した．
３

結果及び考察

３・１

シュロガヤツリの生長式(1)に従って生長率を求めると，夏季の生長率は平均で4.3%，冬季では0.5%であり，年間を平均すると，1.6%であった．同じ池を用いてホテイアオイの生長率を測定した結果 4)と比較すると，シュロガヤツリの生長率
は，夏季にはホテイアオイのほぼ5割であったが，冬季にはホテイアオイは枯死することから，一年を通して考えると，冬季でもわずかに生長するシュロガヤツリの方が，水質浄化には有利といえる．

図

３・２○：流出水，●：流入水

水質浄化効果池の水質調査結果

測定結果を図に示す．流出水のpH値は，植栽直後の1997年7月に9.0と高い値であったが，それ以降は，常に除去量は1,055g，T‑Pが259gと計算された．一方，この9排水基準の8.6以下であった．流出水のT‑Nは，1997年10カ月間に池に流入した栄養塩の負荷量は，T‑Nが40,600g，

月から11月及び1998年5月から7月にかけて低い値を示し

T‑Pが4,390gであることから，刈り取りによる栄養塩のた．1997年10月から11月では，T‑Pも同様に低い値を示

除去率はT‑Nで2.5%，T‑Pで5.8%となるが，根部を含める

し，また，シュロガヤツリの生長率が大きな時期で，繁と，殖するに十分なスペースがあったことから，シュロガヤ

たことになる．

ツリの吸収効果が大きいことによるものと考えられた．

３・４

T‑Nで6%，T‑Pで15%がシュロガヤツリに固定され水生昆虫

1998年5月から7月は，T‑Pは減少しておらず，DOも飽和

1997年10月から2002年5月までの14回の調査で，カゲ度に換算して5.7%から14%であったことから，シュロガ

ロウ目3種，トンボ目12種，カメムシ目7種，コウチュウ

ヤツリの繁殖が圧密状態になり，吸収効率が著しく低下

目8種の計30種確認した．このことから，シュロガヤツ

したものと考えられ，T‑Nの減少は，脱窒によるものと

リの植栽は，多数の水生昆虫の定着を促すことがわかる．

推察された．

４

３・３

栄養塩の除去量まとめ
シュロガヤツリのT‑N及びT‑P除去量は0.363及び0.089

シュロガヤツリのN及びP平均含有量は，茎葉部で1.30

g/m2･dであった．また，冬季にもわずかではあるが生長%及び0.32%，根部で1.34%及び0.29%であった．また，シすることから，安価で容易な水質浄化方法として，シュュロガヤツリ全体に対する茎葉部の割合は38%であった．

ロガヤツリが使用可能であることが確認された．

水面より60cmでの刈り取り量は，年間平均で28g/m2･d（夏季：53.5g/m2･d，冬季：2.7g/m2･d）であった．よっ（行政的意義，貢献）

2

県内各地で，シュロガヤツリを河川水や池水の水質浄て，T‑N及びT‑Pの除去量は，年間平均0.363g/m ･d（夏222

季：0.695g/m ･d，冬季：0.035g/m ･d）及び0.089g/m ･d
2

2化，事業場排水の3次処理等に使用する計画のある市町（夏季：0.171g/m ･d，冬季：0.008g/m ･d）となった．

村または事業場等の指導にあたることにより，県内各地

1998年3月に刈り取ったときの生育量は1,320g/m2である

での環境再生に寄与している．

ことから，全刈り取りは81,200gとなる．よって，T‑Nの- 185 -

参考文献

1998）ゴルフ場調整池における水面緑化，水質浄化並びに植物

1)平野浩二（1995）花卉の水耕栽培による団地浄化槽二次処理生産のための水上栽培法に関する研究，西日本グリーン研究所

水中の栄養塩除去，資源環境対策，31，1041‑1050．

研究報告，1，23‑30．

2)徳永隆司（1981）水生植物の水質汚濁防止への利用，用水と

4)徳永隆司，北喜代志，北直子，森本昌宏（1978）ホテイアオ

廃水，23，127‑135．

イの生長と無機栄養元素の貯蔵，日本水処理生物誌，14，1‑83)縣和一，宮崎彰，青木則明，宋祥甫，児島安信，日隈由安（

シュロガヤツリ及び炭入りコンクリートの水質浄化能の実証化研究−その2−竹炭入りコンクリートによる水質浄化能の評価
研究期間（平成11年度〜13年度）

中村 融子*，土田大輔*，緒方健*，徳永隆司**，世利桂一***
要

旨

6+

炭入りコンクリートでは，Cr が炭に吸着することにより，Cr 6+の溶出は，炭の入っていないコン
クリートと比較して，1/10以下となった．炭入りコンクリート及び炭の入っていないコンクリート
試験片を本研究所敷地内池に3ケ月間浸漬し，それら表面の生物付着量及び好気性従属栄養細菌数を測定したところ，炭入りコンクリートの方が約3倍高かった．また，人工下水を用いてBODの減少を観察したところ，炭入りコンクリートを使用した方が炭の入っていないコンクリートより早くBODが低下した．これらのことから，炭入りコンクリートの方が，炭の入っていないコンクリートより，水質浄化効果が高いことが期待された．
［キーワード : 炭，間知ブロック，Cr6+，BOD，水質浄化］
１

濃度のCr6+溶液1lに炭（竹炭）10gを添加し，経時変化をはじめに
竹炭や木炭等の炭化物には，水質の浄化能があることみた．

が報告されている 1)．しかし，これらは炭化物が有機汚

２・２

生物付着量及び好気性従属栄養細菌数

濁物質を吸着する効果を利用したものであり，吸着量が試験片を本研究所敷地内池に約3カ月間浸漬し，一定有限であるため，飽和した後，交換が必要となる．そこ

面積から付着生物をハブラシで落とした．これを，105で，浄化能を持続させるために，コンクリートに炭化物℃で乾燥して単位面積あたりの重量として求めたものをを含有させ，微生物の付着を促し，水質浄化に役立たせ

生物付着量とした．また，PYG寒天培地表面に塗布してることを目的とした竹炭入りコンクリートを作製した2)．

20℃で14日間培養し，出現したコロニー数を好気性従属本研究では，作製した炭入りコンクリートの特性及び浄栄養細菌数とした．

化能について検討した．

２・３

２

本研究所敷地内池で微生物を付着させた炭入りコンク

方法

２・１

水質浄化能

6+

リート及び炭の入っていないコンクリートの試験片5個

六価クロム（Cr ）の溶出試験

Cr 6+の溶出は，炭入りコンクリート及び炭の入っていをそれぞれ合成下水200mlに入れ，20℃恒温室内で振とないコンクリート試験片をそれぞれ蒸留水250mlに浸し，うし，数時間おきに試験水（合成下水）を採取し，BOD

20℃恒温室内で振とう撹拌（80rpm）した．pH及びECがを求めた．

安定したところで，試料を採取し，ジフェニルカルバジ

３

ド吸光光度法によって測定し求めた．また，0.1mg/lの３・１- 186 -

結果及び考察Cr6+の溶出溶出試験の結果では，炭の入っていないコンクリート
では，Cr 6+が0.99mg/l検出された．しかし，炭入りコン100

クリートでは，0.06mg/lであり，炭の入っていないコン

80

mg/lの濃度のCr 6+溶液に浸し，経時変化をみたところ，
図1に示すように，除々に減少していることから，炭がCr6+を吸着しているものと考えられた．

BOD残存率(%)

クリートと比較して非常に小さい値であった．炭を0.1

6040

炭入りコンクリート

20

炭の入っていないコンクリ ート
0
0

0.12

2

4

6

8

10

12

14

経過時間(hr)

Cr 6+ (mg/l)

0.10
0.08

図2

BOD残存率

0.06
0.04

４

0.02

まとめ
河川護岸用間知ブロックに，炭を含有させることによ

0.00
0

100

200

300

り，コンクリート表面に微生物などがより多く付着し，400

BOD 除去効果が増大することが期待された．

経過時間 (hr)（行政的意義，貢献）
図1

Cr6+の経時変化

現在，福岡県では，竹林の増加や建築廃材の増加が問題となっている．それらの有効利用方法として，炭入り

３・２

コンクリートを作製し，製品化するとともに，静脈産業

生物付着量

生物付着量及び好気性従属栄養細菌数を表1に示す．

といわれるリサイクル産業の育成に貢献した．

炭入りコンクリートの生物付着量及び好気性従属栄養細菌数は，炭の入っていないものに比べ，約3倍であった．

参考文献

これは，コンクリートに炭を含有させたことにより，表1)田中淳夫（1999）伐って燃やせば森は守れる，羊泉社，108‑

面積が増したため，微生物などの付着量が増大したと推

114

察された．

2)世利桂一，徳永隆司，中村融子，野田和孝，倉富伸一（2000）
植物系炭化物を混合した機能性コンクリートの調整と水質浄化

表1

生物付着量及び好気性従属栄養細菌数
種類

特性，第50回日本木材学会研究発表要旨集，542

炭入りコンク 炭 の 入 っ て い な
リート
2いコンクリート

生物付着量(mg/cm )

1.22

0.42

好気性従属栄養細菌

14.5

5.20

数(×106CFU/cm2)
３・３

水質浄化

池に3ケ月間浸漬し生物が付着した試験片に，BODを調整した人工下水を加え，BOD残存率の経時変化を測定し，結果を図2に示す．BODが開始時の50%以下になるのに要する時間は，炭入りコンクリートの方が炭の入っていな
いコンクリートに比べ，約4時間速かった．よって，炭入りコンクリートの方が水質浄化能が高いと考えられた．

- 187 -

環−５

福岡県における環境放射能の調査研究［地下公共施設におけるラドン濃度測定と線量評価］-福岡市天神地下街研究期間（平成12年度〜平成13年度）

楢崎幸範＊１，床次眞司＊２
要旨

福岡市にある天神地下街においてラドン濃度を測定した．ラドン濃度は1.9〜13.6Bq/m３に分布し,その平均値は算術平均で6.9±2.4Bq/m３であった．ラドン濃度は深夜から午前中に高く,午後に低い日変動を示した．ラドンとラドン娘核種との関係を示す平衡ファクタは0.21±0.10であり,エアロゾルの粒度別個数分布から求めたラドン娘核種の放射能中央径は150nm,経験式によって推定された非付着成分比は0.025であった．国連科学委員会(UNSCEAR)1993年報告の線量換算係数を用いて計算した,天神地下街に勤務する職業従事者のラドンによる年間実効線量は0.024mSv/yと推定された．
［キーワード: ラドン濃度, ラドン娘核種,天神地下街,実効線量,平衡ファクタ］
１

はじめにた(表1)．

地下公共施設におけるラドン濃度の実態を把握するため,福岡市天神地下街でのラドン濃度のレベル,空間分布

ラドン濃度は正規分布を示し,その90パーセンタイル
は10.2Bq/m ３ であった．

及び時間的変動など,線量評価に関連した環境パラメー

地下街のラドン濃度と地下2階のラドン濃度との間にタの計測を行った．

有意差は認められなかった．

さらに,このような特殊環境下で働く人々のラドン及(2) 地下街における季節ごとの算術平均値は5.9〜7.7
Bq/m ３ で,ラドン濃度に有意な季節変動は認められなかびラドン娘核種による年間実効線量を推定した．

った．
２(3) 地下街周辺の屋外ラドン濃度は方法
ラドン濃度の測定にはラドン濃度水準調査で使用され0.0〜6.4Bq/m ３ ,

算術平均値は3.3±2.0Bq/m ３ であった(表2)．

たパッシブ型ラドン濃度測定器を用いた．ラドン濃度測(4) 7月及び1月に中央広場 (地点番号14 )においてア

定器は唐草模様の金網で仕切られた高さ3m の天井裏(深クティブ型の測定器であるアルファガードを用い, 1時度5m)に1か所に1台ずつ計15台を設置した．

間ごとにラドン濃度を測定した．ラドン濃度は8〜12時

測定期間は1998年4月〜1999年6月までの1年3か月間と及び23〜24時に高く,13〜22時に低くなる日変動を示した(図1)．

した．各測定器は1〜3月(冬期),4〜6月(春期),7〜9月(5) 7月に中央広場において WL メータを用い,平衡等(夏期),10〜12月(秋期)の3か月ごとに交換した．

価ラドン濃度を測定した．
３

ラドン娘核種濃度の指標となる平衡等価ラドン濃度は結果と考察

0.9〜9.3Bq/m ３ まで変動し,算術平均値は3.3±2.3(1) 天神地下街(地点番号2〜16)におけるラドン濃度は1.9〜13.6Bq/m ３ ,算術平均値は6.9±2.4Bq/m ３ であっBq/m ３ であった．

＊１（〒818‑0135 福岡県太宰府市向佐野39 ）＊２（〒263‑8555 千葉市稲毛区穴川4‑9‑1

福岡県保健環境研究所
放射線医学総合研究所- 188 -）

ラドン濃度とラドン娘核種濃度との関係を示す平衡フ
ァクタは0.13〜0.75まで変動し,営業時間帯(8〜21時)の
平衡ファクタは0.21±0.10であった(図2)．
(6) 天神地下街における職業従事者の実効線量を UN
SCEAR1993の方式１）により求めた結果,ラドンによる年
間実効線量は0.024mSv/y と推定された．

- 189 -

４

まとめ
天神地下街における平均ラドン濃度6.9Bq/m ３ は屋外

ラドン濃度の2倍程度とあまり高くなく,全国の屋内ラドン濃度の算術平均値２）15.5Bq/m ３ の1/2以下の濃度であった．ラドン濃度の空間的な分布によるばらつきは比較的小さく,季節による明らかな濃度変化は認められなかった．
ラドン及びラドン娘核種濃度は空調システムの稼動中は低く,停止すると上昇する傾向がみられた．
天神地下街における職業従事者の実効線量0.024mSv/y
は,わが国のラドンによる実効線量0.46mSv/y に対し10%以下の割合であった．
本調査に当たって，測定器の設置等種々の便宜をはかって頂いた福岡地下街開発株式会社及び西鉄ビル管理株
式会社の関係者各位へ深甚の意を表します．
５

行政的意義
本研究は,福岡県における放射能による被ばく線量の現状を明らかとする唯一の調査研究であり,自然放射線の変動３，４）及び代表的な人工放射性核種１３７ Cs ５）並びに
天然放射性核種のラドン６）について環境中の濃度レベル,
変動及び挙動等の実態を解明し,実効線量を推定することで,県民の安全と健康に寄与した．
参考文献
1)UNSCEAR ; Sources and effects ofionizing radiation,

United Nations, New York(1993).
2)T.Sanada, K.Fujimoto, K.Miyano, M.Doi, S.Tokonami,
M.Uesugi and Y. Takata ; Measurement of nationwide
indoor radon concentration in Japan, J. Environ.
Radioactivity, 45,129-137(1999).
3)楢崎幸範:連続モニタによる空間放射線量率の測定と解析,保健物理,35,187〜192(2000).
4) 楢崎幸範,加留部善晴:空間ガンマ線量率への黄砂の影響,保健物理,36,123〜129(2001).
5)楢崎幸範:森林内における土壌中１３７Csの分布と特徴,
保健物理,37,28〜36(2002).
6)楢崎幸範,床次眞司,真田哲也,菅野信行,山田裕司:地下公共施設におけるラドン濃度測定と線量評価‑福岡市
天神地下街‑,保健物理,35,435〜442(2000).

- 190 -

環−６

ＲＤＦ焼却灰の有効利用等における安全性の評価に関する研究
研究期間（平成１２年度〜１３年度）

鳥羽峰樹*，永瀬誠*，高橋浩司*，土田大輔*，石黒靖尚*，松枝隆彦*，徳永隆司*＊
要

旨RDF 焼却灰とその有効利用製品等の重金属類含有量及び環境庁告示46号の方法による溶出試験を行い，RDF 焼却灰の性状把握及び固化方法の違いによる有効利用製品の性状比較を行った．また，塩酸や酢酸を使用してｐＨ４における溶出試験，ｐＨ依存性試験等を実施し，重金属類の溶出傾向を明らかにした．また，平成14年12月に運転を開始する大牟田 RDF 発電所から排出される焼却灰の処理方法の１つである水和固化体（ポゾテックＲ）の固化条件の検討に伴う環境安全性の確認のため，重金属類の溶出試験等を行った．その他，焼却灰をセメント原料として再利用するための脱塩技術の検討を行った．さらに，RDF 焼却灰等をセメントと混合し，コンクリート化する過程でのダイオキシン類の分解性を検討した．
［キーワード : RDF 発電，焼却灰，有効利用，安全性評価］
１

はじめにｐＨの調整には硝酸及び水酸化ナトリウムを用いた．

廃棄物の処理については，現在，焼却後埋立処理がその他，リサイクル総合研究センターのプロジェクト

主であるが，新たな最終処分場建設は困難を極め，埋立研究である「焼却灰の土木資源化に関するプロジェクト

可能容量はあと数年と言われ逼迫した状況である．その研究」で九州大学島岡教授，三井鉱山㈱，電源開発㈱とため，廃棄物の有効利用及び広域的処理が求められてお共同でポゾテックＲの環境安全性に関する検討を行っ

り，県が推進している RDF 発電においても多量に発生た．また，同じくリサイクル総合研究センターの研究会すると予想される焼却灰等の有効利用方法が検討されての一つである「焼却残さの循環資源化研究会」で，九州いる．本研究は，これら RDF 発電焼却灰等廃棄物の有大学島岡教授，麻生セメント㈱，㈱麻生，電源開発㈱，効利用製品の環境に対する安全性を確認し，循環資源化

栗田工業㈱，リサイクル推進室，リサイクル総合研究セを推進することを目的とする．

ンターと共同で，焼却灰の脱塩技術に関する検討を行っ
た．

２

研究方法

さらに，ダイオキシン類のコンクリート化による分解

RDF 焼却灰とその固化物の性状把握のため， RDF 焼性の検討を行った．

却灰5種，その溶融物2種，溶融飛灰2種及び水和固化物2種の CaO， SiO2 及び Al2 O3等の成分分析，重金属類（水３銀，カドミウム，鉛，クロム，ヒ素，セレン，銅，亜鉛

３・１

結果及び考察RDF焼却灰及びその固化体の性状把握

RDF 焼却灰の性状把握，重金属類含有量及び固化・等）の含有量試験，環境庁告示４６号による溶出試験を

溶融時の重金属類の挙動を明らかにした． RDF 焼却灰実施した．
また，重金属類の溶出特性を明らかにするため，塩酸の基本性状は，表1に示すように CaO， SiO2 及び Al2O3で及び酢酸を使用してｐＨ４での溶出試験を行った．さら

約70%を占めている．また，Cl 濃度は4.97〜7.80%であに，ｐＨによる溶出傾向の違いを調べるため，ｐＨコン

った． RDF 焼却灰は，飛灰として捕集されるため法律

トローラーを使用して，ｐＨ依存性試験を実施した．

上は「特別管理一般廃棄物」に分類されるが，重金属類*福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 福岡県太宰府市大字向佐野３９）**福岡県リサイクル総合研究センター（〒808‑0135 福岡県北九州市若松区ひびきの２番１号）- 191 -

が溶出したが，溶融物から溶出は見られなかった．水和

表１ ＲＤＦ灰の基本組成(n=5)

固化体からは鉛等の溶出が見られたが，その濃度は RDF

含有量(%)

焼却灰と比較して低かった．

CaO

24.6 - 31.9

SiO2

23.8 - 27.1

３・２

Al2O3

14.4 - 16.6

３・２・１

MgO

1.83 - 2.73

SO3

1.84 - 2.57

Na2O

3.25 - 3.64

溶出した重金属類の濃度を分析した．①最初に塩酸でｐK2O1.67 - 1.93

Ｈ４に調整したもの，②塩酸で１時間ごとにｐＨ４に調Cl

4.97 - 7.80

整したもの，③最初に酢酸でｐＨ４に調整したもの，及合計

84.6 - 90.4

び④酢酸で１時間ごとにｐＨ４に調整したもの，の４種

重金属類の溶出特性
ｐＨ４での溶出試験

溶媒として塩酸溶液及び酢酸溶液を使用し，試料に対して１０倍量の溶媒を加えて６時間振とうした．その後，
0.45μ m のメンプランフィルターでろ過し，ろ液中に類の方法で溶出試験を行った．その結果，①及び③につの含有量は表２に示すとおり，これまでごみ焼却の

いては環境庁告示４６号による溶出試験結果とほぼ同程主力であったストーカ炉から排出される飛灰に比べ低濃度であった．最初にｐＨを調整しても，試料の緩衝能力度であった．

によってｐＨが上昇することが原因であった．②及び④

次に RDF 焼却灰の固化・溶融時の重金属類の挙動は，については，溶出量が増加し，表４及び５に示すように，

溶融時には，クロムを除いて溶融飛灰に濃縮された．特②の場合，カドミウム，銅及び亜鉛の溶出量が高く，④に鉛は，飛灰中に4900〜6000mg/kg であった．また，水の場合，カドミウム，銅，亜鉛に加えて，鉛，ヒ素の溶和固化物には原灰と同程度の濃度で存在した．

出量が高かった．溶出量は②に比較して④の方が高かっ

環境庁告示46号による溶出試験の結果，表3に示すよ
うに RDF 焼却灰から水銀，鉛，六価クロム及びセレンた．つまり，塩酸よりも酢酸の方が重金属類の溶出効果が高かった．

- 192 -

３・２・２を取得するために，プロジェクト研究グループで強度及ｐＨ依存性試験

pH 依存性試験を実施し，重金属類の溶出特性を明らび環境安全性を満足するために最適な配合比を検討しかにした．金属は基本的には酸性で溶出量が多いが，種た．このなかで，環境安全性の確認のため固化２８日後

類によって溶出傾向は異なり，特に鉛は図１，２に示すのテストピースの環境庁告示４６号による溶出試験を行ように pH12以上でも溶出量が増える．水和固化体の場った．配合の割合を検討したものは， RDF 灰種，セメ合，環境庁告示46号による溶出試験方法によれば，検液

ント添加率， RDF 灰混和率及び脱硫スラッジ混和率での pH は12近くになることがあり注意を要する．しかし，あり，水銀，カドミウム，鉛，六価クロム及びヒ素の溶固化条件によって，溶出を抑制できることが分かった．

出は見られなかったが，セレンについて溶出が見られ，
条件によっては土壌環境基準値を超過した． RDF 焼却

３・３

灰の混和率が少ないほど，すなわち石炭灰混和率が多い

ポゾテックＲの溶出試験

平成１４年１２月に運転を開始する大牟田の RDF 発

ほどセレン溶出量が多く，セレンが溶出する原因は，ポ電所から出る焼却灰の一部をポゾテックＲとして利用すゾテックＲに配合される石炭灰であることが分かった．

ることが決まっている．このため，平成１４年６月まで

今回の検討に使用した石炭灰は，たまたまセレン含有量に（財）福岡県建設技術情報センターの民間開発技術審の高いものであったが，石炭灰中のセレン濃度は，使用査証明事業で土木資材（主に路盤材）としての審査証明

する石炭の銘柄，集塵機付近の温度に影響されるため，- 193 -

実際にポゾテックＲを製造するときにも，注意が必要で重金属類の溶出特性は，ｐＨによって影響が大きく，ある．一連の検討試験の結果，ポゾテックＲの配合比が基本的に酸性で溶出量が増えたが，鉛は pH12以上でも決定した．

溶出量が増え，注意を要する．しかし，固化条件を適切

また，配合比の決定したポゾテックＲの一般環境での影響を観察するために，大牟田市内の県道において試験に設定することにより，溶出を抑制できることが分かった．

施工された．その現場コアを，１ヶ月後，３ヶ月後及びRDF 発電所から出る焼却灰の一部を処理するために６ヶ月後の溶出試験を行った結果，重金属類の溶出はセ使用されるポゾテックＲの材料配合比の検討，環境安全

レン以外見られなかった．セレンについても最高0.003

性の検討を行った．大牟田市内の県道に試験施工された

mg/l であり，土壌環境基準を満足していた．

ポゾテックＲのコア抜きを１ヶ月後，３ヶ月後，６ヶ月後に行い，溶出試験を実施した結果，土壌環境基準を満３・４足していた．今後，重金属類の溶出抑制メカニズムを解焼却灰の脱塩技術の検討

焼却灰のリサイクルを考える上で，コンクリート骨材
や路盤材のような二次製品の場合，需要が限られる．焼明することにより，溶出抑制のコントロールが可能となると考えられ，今後の課題である．

却灰の主成分がカルシウム，珪素及びアルミニウムであ焼却灰をセメント原料とすることは，非常に有効であることを利用して，セメントの原料とする事が出来れば，るが，塩素の除去が課題である．適切な除去方法の開発

無限の用途が広がる．しかし，焼却灰中には高濃度の塩が次の課題である．

素が含有しており，普通セメントの原料とするには洗浄等の工夫が必要である．そのため ，「焼却残さの循環資

５

行政的意義，貢献

源化研究会」において脱塩技術の検討を行った結果，水循環型社会構築に向けてリサイクル技術の開発とリサ

量，水温及び時間を変えても，水洗では，セメント原料

イクル製品の環境安全性及び健康安全性の確認・確立にに使用できる濃度まで脱塩することは不可能であり，難貢献できた．焼却灰の有効利用技術の開発に貢献でき，溶性の塩を分解する必要があることが示唆された．

特にＲＤＦ焼却灰の有効利用技術は，ＲＤＦ発電を成功に導く技術となった．焼却灰の有効利用技術が確立され，

３・５

ダイオキシン類のコンクリート化による分解性

焼却灰の有効利用時の安全性が確認できれば，路盤材等への使用が促進される．すなわち，廃棄物の減量化に多の検討
コンクリート骨材として RDF 焼却灰を利用し，コン大な効果をもたらす．

クリート化の過程でのダイオキシン類分解性を検討した
謝辞

結果，分解する傾向が認められたが，十分な再現性が得

本研究は，リサイクル総合研究センターのプロジェク

られなかった．

ト研究及び研究会のなかで，提供された焼却灰，固化体
４等を使用して行っており，関係者である九州大学島岡教

まとめＲＤＦ焼却灰の主成分は， CaO， SiO2 及び Al2 O3 であ

授，電源開発㈱，三井鉱山㈱，麻生セメント㈱，㈱麻生，り，塩素含有量が4.97〜7.80%であった．重金属類濃度

栗田工業㈱，リサイクル推進室及びリサイクル総合研究

は，ストーカ飛灰と比較して低濃度であった．環境庁告センターの方々に感謝いたします．

示46号による溶出試験の結果，RDF 焼却灰に比較して，その固化・溶融物からの重金属類の溶出は少なかった．

- 194 -

環−７

自動車騒音対策に関する研究−遮音壁の改良に関する研究−
研究期間（平成12年度〜13年度）

松本 源生*，藤原 恭司*＊，尾本 章*＊
要旨

騒音制御に有効な手段として広く用いられる遮音壁に関して，その減音効果は 前川チャートに代表されるように騒音源の音響放射が全ての方向に一様な無指向性音源と仮定して算出している．しかしながら，実在する騒音源の音響放射には指向性音源があることが最新の調査研究により明らかとなった．そこで，本研究は音響放射の指向特性を考慮して，現在用いられているものより優れる減音効果の評価方法を確立した．具体的には，①建造物などの大きさを無視できない指向性音源に対しては，
減音効果を精度良く算出する数値計算モデルを開発し，②音源としての大きさが無視できる指向性音源に対しては，減音効果の近似算出方法を開発した．
［キーワード : 指向性音源，遮音壁，挿入損失，境界要素法］
１

はじめに後に予測した程の効果が得られないことによる苦情にも騒音に関する苦情は，毎年1万件以上におよび公害苦発展しかねない．

情のなかでも2割程度を占めており，騒音対策の徹底がそこで，本研究テーマにおいては，騒音源の指向特性

強く求められている．道路交通騒音や工場騒音の制御にを組み込んだ上で，遮音壁による挿入損失の計算方法の対しては，遮音壁が有効な手段として広く用いられてい開発を行った．

る．遮音壁の効果は，その設置前後の音圧レベル差すな

２

音源の指向特性を考慮した遮音壁効果の計算手法

わち挿入損失によって評価することができる．この値が検討に当たって，音源を遮音壁からみた音源サイズで大きいほど減音効果が大きいこととなる．挿入損失は，分類した．すなわち，建造物などの大きさを無視できな

実際の騒音制御に際して，無指向性音源の仮定のもとでい指向性音源と，小型スピーカのように大きさを無視で前川チャート 1)により求めることが広く普及している．

きる指向性音源とで分けて，音源の指向特性が遮音壁のしかし，自動車を例にすれば，音響放射に水平方向に強遮音性能におよぼす影響を検討した．なお，指向性音源

い指向特性があることが報告されている．更に，工場騒による挿入損失と無指向性音源による挿入損失の差を，音に対しても，工場建屋の屋根より側壁に使用される材

以後 「指向性挿入損失差」と呼ぶこととする．

質の透過損失が6dB 程度大きければ，鉛直方向に強い指２・１

向性が生じることが確認されている2)．

大きを無視できない音源に対する挿入損失

建造物から発生する騒音は，複数音源や面音源の場合このように，実際の音源には指向性がある．ところで，もあり，それら全ての音源からの寄与を考慮しなくては水平方向への指向性が強いほど無指向性音源と比べて遮ならない．例えば，工場建屋の外壁からの透過音は外壁

音壁の挿入損失は増し，鉛直方向への指向性が強いほど全面を面音源とし，建物サイズが大きく，その大きさと挿入損失は減少してしまう 3)．従って，現在広く普及し比較すれば遮音壁までの距離は小さいことも多く，面音ている前川チャートに頼る方法では，遮音壁設置前に減源からの伝搬は遮音壁エッジ地点で音が複雑に伝播する音効果を正確に知ることはできない．このことは，設置近接音場の範囲となる．大きさを無視できない音源とし*福岡県保健環境研究所**九州芸術工科大学

芸術工学部（〒818‑0135 太宰府市大字向佐野39）（〒815‑8540 福岡市南区塩原4丁目9‑1）- 195 -

て，このような工場建屋透過音を例にとり，挿入損失の２・２計算手法を検討した．ここで，検討に用いた遮音壁は，大きさを無視できる音源に対する挿入損失

既に示した数値計算手法によれば，精度よく遮音壁の一般的に使用されている直壁である．

効果を算出することができる．しかし，計算量が多く，

２・１・１

高性能コンピュータでも数時間の計算時間を要し，専門開発した数値計算手法

騒音の発生源が多数存在している建物内部は，拡散音的なプログラム言語コーティング技術も必要であるた場と考え，この内部音場から外壁面に音響エネルギーがめ，騒音制御の実務担当者向きではない．そこで，簡易

入射し，透過していく．透過音を外部音場の音源と考え，な近似計算手法を開発することとした．

外壁の外部音場側は多数の線音源が等間隔で連続的に分小型のスピーカなどは，2m 程度の距離でも指向性が布していると想定した．そこで，任意の受音点における安定している．更に，乗用車などでも遮音壁の距離であ

音圧レベルは，それぞれの線音源からの寄与をエネルギ

れば指向性は安定している．このように，遮音壁から見ー加算することより求めることができる．ただし，屋根て音源の大きさが無視できる程度に小さい指向性音源にと側壁から放出される音響パワーの差は，屋根上の線音

ついて，挿入損失を検討した．

源からの寄与をエネルギー加算する際に，屋根と側壁の２・２・１

半無限障壁に対する指向性の影響

透過損失(壁に音が入射するときの，入射音と透過した音との音圧レベル差)の差を加えることにより調整した．
外壁に位置する各線音源からの寄与は CHIEF( Combined
Helmholtz Integral Equation Formulation の 頭文字を取ったもの)4)を適用した境界要素法 5)により求めた．この数値計算手法を用いて，遮音壁設置前後の音圧レベル差を算出することにより，挿入損失を求めることが可能となる．
本数値計算手法による音場計算の精度を確認するた
め，1/10スケールの模型を作成し，実寸にして遮音壁背後20 m 地点までの測定を行った( 図１ )．模型実験と数値計算による挿入損失の差の最大値は，2.0dB であった．

図２

位置関係

遮音壁から6〜12m にかけての地面に近い領域において，
このような差違が見られたが，この領域は受音点が地面

まず，地面が存在しない空間において，音響的に完全に近く干渉による誤差が現れやすい位置であったことが反射な表面を持つ半無限障壁により検討を行った．半無影響していると考えられる．この点を除けば，両者の挿限障壁とは，図２に示すように先端部を持つが高さは無入損失分布は良い一致を示していた．従って，建物内部

限大におよび，無限小な厚さを持つ壁のことである．半を拡散音場と考え，外壁透過音による寄与を音響理論に

無限障壁は z 軸に沿ってそのエッジが y=0にあるように基づく計算により求め，それらの寄与をエネルギー加算

置いた．また，音源は( -2, -2,0)の位置とし，受音領域する数値計算手法を用いて，挿入損失が精度良く計算さと同様に z=0面に置いた．音源としては，点音源列を用れることがわかった．

いて6）図３で示すような水平方向に音響放射が強い指向性音源を作成した．この指向性音源は，1000 Hz の周波数では音源中心から0.82 m 以上の距離において，指向性が安定するという特徴を持つ．無限に薄い完全反射な

図1

半無響室における1/10縮尺模型による測定

図３- 196 -

検討に用いた音源の指向特性

半無限障壁による回折場の音圧計算には， Clemmow7 )が開発した高精度な式を適用した．なお，音源から受音点をのぞむ角度は仰角である．障壁が無いときに，音源を中心としたエッジまでの距離の同心円上における，受音
点方向とエッジ方向の地点での音圧レベル差を ，「指向性音圧レベル差」と呼ぶこととした．
指向性挿入損失差の分布を描いたのが，図４である．
指向性挿入損失差は，音源高さ面 y=-2に対してほぼ対称で，仰角に依存する分布となり，その中心は音源位置である．また，指向性音圧レベル差と指向性挿入損失差を比較したところ，仰角が小さいほど良く一致しており，仰角が大きくなりエッジ向きの角度である45度を超える

図４

指向性挿入損失差の分布 (z=0面)と両者の差は大きくなっていた．しかし，実際に遮音壁を設置するとき，騒音を制御したい受音点は地面近傍であることが多く，仰角は大きくはならない．従って，指向性挿入損失差を定量的に示すものとして，指向性音圧
レベル差を指標として用いても誤差は小さい状況が多いと考えられる．
水平方向に強い指向性に関する結果しか示していないが，鉛直方向に強い指向性音源の場合，および，水平方
向から鉛直方向にかけて極大値と極小値が繰り返される
ような，複雑な指向性音源の場合も検討したところ，音源からエッジまでの距離で指向性が安定すれば，指向性

図５

挿入損失の算出手順

挿入損失差は音源から受音点をのぞむ仰角に依存すること，および，指向性挿入損失差と指向性音圧レベル差と２・２・３

挿入損失の算出手順の一致性は確認できた．従って，障壁の存在によって音音源としての大きさが無視できるほど小さいため遮音源が見えない領域であれば，指向性挿入損失差は指向性

壁エッジまでの距離で指向性が安定するような音源が，音圧レベル差により近似され，特に，仰角が小さくなる

地面または地面近傍に置かれたときの挿入損失は，図５ほどその近似精度は高くなることがわかった．

に示す手順で求めることができる．ただし，指向性音圧

２・２・２

レベル差が指向性挿入損失差と完全に一致するわけでは

一般的な条件における検討

地面が存在する場合についても検討した．その結果，ない．しかし，これまでの検討から，仰角が小さくなる

エッジまでの距離で指向性が安定するならば，水平方向

ほどその近似精度は高くなり，地面近傍の受音点では問に強い指向性の場合や，鉛直方向に強い指向性の場合で題ない精度となることは保障されている．

も，また極大値と極小値が繰り返されるような複雑な指向性の場合でも，指向性音圧レベル差により指向性挿入

３

損失差が表現され仰角が小さくなるほど，その近似精度は高くなることが同様な手順で確認できた．

まとめ および 今後の課題
音源の指向特性を考慮して，遮音壁の挿入損失を検討した．その結果，複数の面音源を持つ構造物からの音響

以上の検討は，遮音壁の厚さは無視してきた．しかし，放射など，大きさを無視できない指向性音源に対しては，

実際の遮音壁には厚みがあり，最もよく用いられている

境界要素法を適用する2次元音場計算モデルを開発し，統一型遮音壁に関しては0.1 m の厚さがある．また，統遮音壁の挿入損失の算出を可能とした．乗用車など遮音一型防音壁は音源側にグラスウールを入れているため，壁のエッジまでの距離で指向性が安定する指向性音源に吸音性能をも有する．このケースについては，境界要素

対しては，遮音壁の減音量を簡易に導出する高精度な近法５)を用いて遮音壁背後の音場をシミュレーションし，似式を開発した．前者による計算は専門的な知識を要す

指向性挿入損失差を算出した．その結果，指向性挿入損

るが，後者の計算は極めて容易である．
平成14年度からは，これまで行った遮音壁に関する減失差は，指向性音圧レベル差により精度良く近似されることが確認できた．

音効果の近似計算法や境界要素法などの技術を活用し- 197 -

Acoust. Sci. & Tech. 22,6 434-436 (2001).

て，減音効果の優れる新型遮音壁の開発に取り掛かる．
ところで，工場や交通機関から発生する騒音に関しては
騒音制御技術の向上により苦情件数は減少傾向にある
が，80 Hz 以下の周波数帯にある低周波音に起因する睡眠障害や，建具ガタツキなどの苦情が増加している．低周波音による苦情を訴えている住民にとっては，有効な

3) G. Matsumoto, K. Fujiwara and A. Omoto,study on the insertion loss of a noise barrier for a directionalsound source,

J. Acoust. Soc. Jpn. (E) 20. 4, 325-

328 (1999).

制御技術の確立が急務な課題である．そこで，低周波音

4) H. A. Schenck,を制御対象として，新型遮音壁を開発する方針である．

acoustics radiation problems,

低周波音に対して，既存の直立型遮音壁による制御は
遮音壁に非常な高さを要するため施工が困難となるうえ，周辺環境の日照悪化，圧迫感の問題があり実用的ではない．これまでの検討により，以下の3項目を基礎として開発する新型遮音壁によれば，低周波音にも有効に

低周波音波に対しては，遮音壁の壁面自体を音響的にソフトとすることにより，低い高さの遮音壁でも低周波音に対しても有効な遮音効果が得られる．

141-158 (1968).
5) R. Seznec,

Diffraction of sound around barriers: useof the boundary elements technique,J. Sound. Vib. 73(2), 195-209 (1980).

7) J. J. Bowman, T. B. A. Senior
Uslenghi, Electromagnetic
Simple②壁面を緩やかなスロープ面とする
壁面が直立しているものよりも，スロープのほうが③ソフトな特性を実現する手段として共鳴器を用いる
現在，ソフトな特性を持つ素材は存在していない．
しかし，共鳴器を遮音壁の壁面に複数配置すれば，広い周波数に及ぶ遮音効果が実現可能である．
低周波音を遮音壁により制御するための上記3項目はまだ，基礎的なアイディア段階である．今後は，音響管やヘルムホルツ共鳴器などの共鳴器の形状・組み合わせの最適化，雨・ゴミ等の共鳴器への進入を防ぐ方策を，平
成14年度から立ち上げるテーマ「低周波音を制御する防音壁の開発」として取り組む．
行政的意義
これまで自動車騒音などの低減のため遮音壁を設置する場合，設置前に予測した減音量ほどの性能が得られなかったことによる苦情が，ここで示した遮音壁の減音効
果の高精度な計算手法を用いることにより，解消できる．
また，減音効果の大きい新型遮音壁が開発されれば，多くの音源に適用可能な汎用性の優れた，騒音制御が可能となり，環境改善に広く寄与することとなる．
参考文献
Noise reduction by screens,

Shappes

and

Appl.

Acoust. 1 , 157-173 (1968).
A. Omoto

Directivity of the Sound Radiated from a Factory Building,- 198 -and P. L. E.

Acoustic Scattering by( North-Holland

Amsterdam, 1969), pp.323-330.

面積が大きくなるため，ソフトな効果も向上する．

2 ) G. Matsumoto, K. Fujiwara and

J. Acoust. Soc. Am. 44,

4-73.

①遮音壁の壁面を音響的にソフトとする

1) Z. Maekawa,

Improved integral formulation for6) 城戸健一, 音響工学 (コロナ社, 東京, 1982), pp.6

機能することがわかった．

４

A

Publishing Co. ,