第章

7総合評価

第７章

総合評価 ● 目

企画部環境推進担当

次部長

朝倉一雄

狛江研究所大気科学部長

上席研究員

藤田慎一

狛江研究所大気科学部

上席研究員

佐藤一男

７−１

酸性物質の広域輸送 ……………………………………………………………………………………………………… 83

７−２

酸性物質の環境影響 ……………………………………………………………………………………………………… 84

７−３

今後の課題 ………………………………………………………………………………………………………………… 85

朝倉 一雄（1971年入所）
火力発電所の排ガス拡散実態調査，排ガス拡散予測手法および石炭火力発電所微量物質の環境影響評価など，発電所の大気環境影響評価に係わる研究を行ってきた。現在，企画部で，地球温暖化問題や微量物質対策など，環境研究全般にわたる総合推進の業務を担当している。

佐藤 一男（34ページに掲載）

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藤田 慎一（８ページに掲載）

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東アジアの降水化学

酸性物質の広域輸送
出経路は季節的に大きく変化する。寒候期の日本海側でみられる高濃度の原因を，火山活動で説明すること東アジアの降水組成は，上層風や降水量などの気象は風系的にみても困難である。

条件と，前駆物質の排出源分布の二つに大きく支配されている。その質的な変化を検討するとき，AP ：º［nss-SO42 −＋ NO3 −］と NP ：［nss-Ca2 ＋＋ NH4 ＋］の値

酸性物質の広域輸送はよい指標になる。大陸北部の降水は NP ＞ AP の関係

ハイブリッド型の広域輸送モデルを開発し，わが国が成立し，AP は高いが NP は相対的にさらに高い。こに沈着する硫黄化合物の排出源の寄与率を計算した。

れは硫酸や硝酸を中和するのに十分な量のカルシウム予測されたわが国の沈着量は，観測値の 80 ％強であり，やアンモニアが，定常的に降水中に供給されているこ多くの地点で両者はよく一致する。日本全域で見ると，とを意味する。このため，アジア最大の SO2 排出域の後全沈着量のうち人間活動による影響が 40 ％，火山の影背に位置するにもかかわらず，酸性度の強い雨は降っ

響が 20 ％，大陸の影響が 40 ％を占める。寒候期の日本ていない。太平洋上の降水は NP ＜ AP の関係が成立し，海側では，季節風の影響により大陸の影響が 80 ％を超

AP は低いが NP は相対的にさらに低い。このため発生える。
広域輸送モデルによる計算結果の妥当性は，他のモ域から離れているにもかかわらず，年間を通して酸性デルとの比較計算によって裏付けられた。台湾電力公度の強い雨が降ることになる。
2＋＋，NH4 ，nss-司／台湾大学との共同研究や当研究所の提唱による国SO 42 −，NO 3 −の各濃度は，寒候季に高く暖候季に低く際プロジェクト（MICS-ASIA）により，複数の広域輸なる傾向がある。NO 3 −濃度と NH 4 ＋濃度の増加は顕在送モデルを用いて硫黄化合物の輸送計算を行い，モデ化しており，過去 10 年間の増加率は約 45 ％に達する。

ル間の整合を調べた。その結果によると，個々の結果

西日本地域における降水中の nss-Ca

2＋2−濃度には，明瞭には当然違いはみられるが，発生−沈着関係を含めてな経年変化は認められない。降水の酸性化に及ぼす硝予測結果の大まかな特徴は一致している。濃度や沈着酸の寄与は経年的に増加しており，東アジアにおける量の予測精度は，空間解像度や降水量の評価に大きくNOX 排出量の増加がこれに深く関与している。

支配されることがわかった。

これに対して nss-Ca

濃度と nss-SO4

国際応用システム分析研究所と共同で，わが国にお¹

わが国における硫黄の収支ける酸性物質の沈着量の将来予測解析ツール TRAJECを開発した。将来の SO2 排出量について，現状規制シナ

1980 年代後半の日本列島を対象に，硫黄化合物の収−1

リオにおける 2030 年の全沈着量は，1995 年に比べて約，乾性沈着量は約 43020 ％増加する。中国の 2030 年のエネルギー消費量がGgS yr − 1 である。沈着量／排出量の比率は地域的に異1995 年の 2.7 倍に，SO2 排出量が 3.5 倍になるという悲観なるが，日本全体をみると，みかけ上，全沈着量はこ的なシナリオでは，日本海側で硫黄の沈着量が２倍にの地域からの排出量を約 2.4 倍上回る。硫黄化合物の収なる地域が生じる。わが国における硫黄沈着量の増加

支には天然排出源，特に火山活動も大きく関与していに関与するのは，主に朝鮮半島の西にある渤海湾と黄る。だがその分布は地理的に偏在しており，噴煙の流海を囲む領域からの排出量の増加である。

支を解析した。推計された人為排出量は約 435 GgS yr
湿性沈着量は約 620 GgS yr−1，

電中研レビュー No.43 ● 83

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森林への酸の総沈着量した。中宮流域と東谷流域における主要な中和反応は，群馬県の実験林（スギ人工林）を対象に，大気から＋樹冠への H の沈着量を推定した。降水による湿性沈着量は 0.52 keq ha−1yr−1

酸性物質の環境影響，４種の酸性ガス（SO2，NO2，方解石の風化である。陣が畑流域ではケイ酸塩鉱物，とくに斜長石の風化が中和に働いている。一方，鉱物の風化速度が小さいウッズ流域では，風化と陽イオン

HNO3，HCl）による乾性沈着量は 0.72 keq ha − 1 yr − 1

交換では中和しきれない H ＋が流出し，湖水の酸性化をとなり，総沈着量は 1.24 keq ha − 1 yr − 1 と推計された。

招いている。

この値は森林土壌や湖の酸性化が喧伝される欧米の沈以上の結果から，酸性化のおそれのある流域条件と着量に匹敵するものである。一方，欧米に見られないしては，石英や白雲母などの風化しにくい鉱物を多く特徴として，H ＋の乾性沈着量に占める HCl の寄与がか含み，風化層が薄い（10 m 以下）ため鉱物の風化速度なり大きい（19 ％）ことがあげられる。

が小さく（1 kmol ha − 1 yr − 1 以下），風化による H ＋の中和量と H ＋の沈着量の比が小さい（10 以下）流域と考¹

森林土壌への影響えられる。

前記の実験林を対象に，土壌−植生系における H ＋の収支を推定した。大気からは湿性＋乾性沈着，大気由＋来の NH 4 の葉面吸収と土壌中での硝化により合計 3.1keq ha−1yr−1＋の H が負荷されている。これに対し，鉱物風化の重要性はモデル計算でも裏づけられた。
アメリカの電力研究所（EPRI）が開発した ILWAS モデルを東谷流域に適用し，河川水質の長期予測を行った。その結果，現状レベルの H ＋の沈着が 100 年間続い系の内部ではその 5.2 倍（15.9 keq ha − 1 yr − 1）の H ＋がても，河川水質は安定しており酸性化は起こらない。

自然のプロセスで生産されている。さらに，両者を合一方，方解石の風化がまったく起こらないと仮定した＋

わせたすべての H は，土壌からの豊富な塩基の放出や場合は，数十年後に酸性化の兆候が現れ，その後徐々植生のアニオン吸収により，系内で完全に中和されてに酸性化の進むことが予測された。

いることがわかった。
酸性岩（花崗岩，流紋岩）を母材とする土壌が分布»

樹木への影響する広島県南部の 25 地点を対象に，深さ 50 cm におけ樹木を対象に人工酸性雨の暴露実験を行った。可視る土壌溶液の BC/Al 比を調べた。その結果，BC/Al 比

害の発現 pH は樹種によって異なり，針葉樹の場合は 3.0

は 1.5 〜 440 の範囲にあり，いずれの地点もヨーロッパ〜 2.5 の間，広葉樹では 4.0 〜 3.0 の間にある。生長反応での閾値１を上回った。そこで，BC/Al 比が１となるについても，針葉樹のほうが広葉樹よりも耐酸性は強＋H の上乗せ量を試算した結果，0.77 〜 15.8 keq ha−1−1＋い。土壌に無施肥の状態で人工酸性雨を暴露すると，となった。これらの値は，同地点における H の総硝酸の施肥効果により生長促進がみられる。針葉樹の沈着量（およそ 0.7 keq ha − 1 yr − 1）と同レベルかそれ場合は，土壌の BC/Al 比が１以下になってもほとんど以上である。の樹種に顕著な生長低下は認められないが，落葉広葉yr

樹の場合は生長低下の割合が樹種によって大きく異なº

陸水への影響山地流域で普遍的にみられる中和反応は，陽イオン交換と鉱物風化である。両者を定量的に分別する方法

る。人工酸性雨にオゾンを複合させると，個体の生長量は増加するが，光合成産物の分配のアンバランス化が加速される。

を考案し，手取川水系の中宮流域，吉野川水系の東谷

以上の結果から，現状の酸性雨では可視害や生長抑流域，天竜川水系の陣が畑流域，アメリカ・アディロ制などの直接影響が発現する可能性は極めて小さい。

ンダック公園内のウッズ（Woods）流域の四つに適用

また，衰退地点の土壌理化学性を考慮すると，土壌酸84

性化が衰退原因である可能性も小さいと考えられる。

タル試験体を製作し，模擬酸性雨による暴露実験（総つぎに，オゾンと SO2 の暴露実験を行った。生長低下

雨量約 9000 mm）を行った。一般のモルタルは W/Cを引き起こすオゾンや SO2 濃度は，樹種によって大きく65 ％が上限なので，80 ％，100 ％ は品質をかなり低下異なる。生長低下を指標とした場合と可視害を指標とさせたモルタルである。模擬酸性雨の pH は 2.5，3.0，した場合とでは，オゾンや SO 2 の濃度の閾値は異なる。

4.0，5.6 の４段階とした。

オゾンに感受性の高い樹種では，現状のオゾン濃度でモルタル表面の浸食量は，pH が 4.0 以下になると増加も生長への影響が懸念されるものがある。SO2 濃度が常し始め，pH 3.0 以下で急激に増大する。モルタル内部

時 20 ppb 以上になると，SO2 の単独影響が懸念されるへの影響は，pH が 2.5 の場合やモルタルの品質が非常に樹種がある。現状濃度のオゾンと 10 ppb より高い濃度不良の場合に顕著である。曲げ強度は，モルタルの品の SO2 の複合暴露によって生長低下の程度が増大する。

質が悪く pH が 3.0 以下の場合に若干低下する。表面の以上の結果から，現状では SO2 の樹木影響は極めて小

色調は，pH が 5.6，4.0 では気乾状態と大きく違わないさい。しかし SO2 濃度が常時 20 ppb 程度になると，SO2の直接影響とオゾンとの複合影響が発現する危険性は高くなると考えられる。

が，pH が 3.0，2.5 ではかなり赤褐色化する。
わが国の酸性雨の pH は，低い場合でも 4.0 程度であるから，通常のコンクリート構造物では，50 年程度の耐用年数の間に酸性雨が経年劣化を著しく促進させる¼

コンクリート構造物への影響ことはないと判断される。

水セメント比（W/C）が 60 ％，80 ％，100 ％のモル

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今後の課題

以上の研究結果を総合的に判断すると，酸性物質の一方では，化石燃料の消費による地球温暖化が進行

濃度や沈着量が現状のレベルで推移する限り，近い将しており，CO2 の排出削減を確実に実行することが，21来，わが国の環境に大きな変化が現れる可能性は小さ

世紀の人類にとって最重要課題である。環境負荷を軽い。しかし将来的に濃度や沈着量が大幅に増加するこ減するエネルギー対策の基本は，CO2 排出量の少ない電とがあれば，その可能性は必ずしも否定できない。

力供給技術，省エネルギー，省資源化技術などの CO 2

酸性雨問題の解決を図るためには，その監視，評価，削減対策である。先進国は主体的にこれらの対策を実削減対策に総合的に取り組む必要がある。酸性雨の監行するとともに，途上国との共同活動による CO 2 削減視については，わが国の提唱のもとに始まった東アジに取り組む必要がある。こうしたエネルギー対策へのア酸性雨モニタリングネットワークが本格的に稼動し取り組みが，酸性雨問題の解決にも寄与する。

た。国際的に統一された手法に基づく科学的な基礎デ

これまでは酸性物質の越境大気汚染や CO 2 による地ータは，酸性雨現象の共通理解に役立つものと考えら

球温暖化が問題であったが，21 世紀には水銀など微量れる。酸性雨の評価については，海外の研究機関も参物質の広域輸送も顕在化する可能性がある。

入して広域輸送や環境影響の調査研究が行われている。

当研究所は，今後も継続して，各種の化学物質を対

これらの客観的な評価を通じて，東アジアにおける酸象に広域輸送の評価，森林生態系における循環機構の性雨の現況や将来が一層の確度で明らかにされつつあ解明，植物への複合影響の解明などに取り組む計画でる。その結果をふまえて，各国の国情に合った環境対ある。また，国際的な研究ネットワークの一員として，策の探索が行われていくことになろう。わが国は，酸性雨問題の検討の場に参画し，技術的な知見の提供

数々の環境問題を克服した環境立国として，対策技術や共同研究の活動に努めることにより，問題解決に貢の支援・移転を一層強力に進める必要がある。

献したいと考えている。

電中研レビュー No.43 ● 85