国内の廃棄窒素排出と削減ポテンシャル評価に向けて

仁科一哉（国環研/地球研）

UNEA4:
廃棄窒素半減目標についての言及
Commentary
世界の廃棄窒素llFigure 1. Sequence of major UN agreements relevant to nitrogen pollution in relation to past and possible future nitrogen waste

Values are expressed as the equivalent fertilizer value of all Nr and N2 losses using a nominal estimate of US$1/kg nitrogen. The total nitrogen waste is calcula
Figure 1.
UN agreementsto nitrogen
pollution between
in relationnew
to pastand possiblefuturenitrogenwaste(syntheticfertilizeruse plus
biological nitrogen fixation in croplands
as Sequence
the sum ofof(1)major
food-system
nitrogenrelevant
waste, being
the difference
Nr inputs
3Values are
expressed as
the theequivalentfertilizerof all N and N2 losses
using a nominal
estimateof US$1/kg
nitrogen.
The total andnitrogenis calculatedgrasslands)
andamountof Nvalue
neglecting
possiblechangesin soilNr storage,(2) wasteestimated
NOx emissions to air,4 shown asr availabler in food,

Sutton et al., 2021 in One Earth

as the sum of (1) food-system nitrogen waste, being the difference between new Nr inputs (synthetic fertilizer use plus biological nitrogen fixation in croplands and反応性窒素過剰によって起こる環境問題

図説 窒素と環境の科学より

統合的窒素管理の必要性
気候変動

27E24 24

FOOD

N2O, 温室効果ガス , エアロゾル

ADDITIVE

7199113

大気質

生態系

NOX
NH338

人の健康

PM2.5Food

環境基準
規制促進その他
15

土壌質
有機態窒素
酸性化

14 19361 181742114

NO3- & 溶存窒素

89水質

‣

複数の反応性窒素種または複数媒体中の窒素削減に貢献する
管理手法

20

オゾン

12

‣

反応性窒素種間のトレードオフを生じさせない管理手法511

図説 窒素と環境の科学より

本日のトピック• 日本の廃棄窒素排出の現状について• 大気 → 陸 → 水圏における窒素フロー• 廃棄窒素削減にむけた今後の課題について

Nに関わる大気/公共用水域等の環境基準達成率
Air: NOx

Air: Ox

Air: PM2.5
Ambient
RoadsideAmbient air

Ambient air

Roadside airRoadside air

River: NO2-+NO3-GW: NO2-+NO3-Sea & Lake: TNLake
GeneralSea

Polluted area
Long monitoring

図説 窒素と環境の科学より

日本の包括的窒素排出インベントリ
反応性窒素ロス排出セクター

         9 58 2F  C! 8  5 8 2   5   89

Hayashi et al. (2021) in EP  5 !   !    &8 5'E!   *           9 58 2 F '!  4 F  C! 8  5 8 2   5   89

  5 CHANSモデル（インベントリのベース）
Environmental Science & TechnologyArticle

Gu et al. (2013 in EST)

Figure 1. Nitrogen cycle in the CHANS used to calculate the nitrogen footprint. DON = dissolved organic N. The colors of the backgrounds
represent diﬀerent functional groups: blue = life-supporter (including atmosphere and hydrosphere); green = processor; red = consumer; gray =Hayashi et al.

日本の包括的窒素排出インベントリ

反応性窒素種別排出反応性窒素ロスEnvironmental Pollution 286 (2021) 11

Hayashi et al. (2021) in EP大気への窒素排出の推移

Hayashi et al. 2021の数値より

水圏への窒素排出の推移

Hayashi et al. 2021の数値より

環境総合推進費：5-2301 (FY2023-2025)

廃棄窒素削減に向けた統合的窒素管理に関する研究研究代表者所属機関名：国立環境研究所
研究代表者氏名：仁科一哉

参画者一覧
林健太郎（地球研/農研機構）インベントリ
松八重一代 + PD（東北大）インベントリ（産業）種田あずさ（農研機構）貿易
朝田景（農研機構）インベントリ（農業）
小野寺崇（国環研）
仁科一哉（国環研）陸域生態系モデル
早川敦（秋田県立大）流域評価
茶谷聡（国環研）大気輸送モデル（沈着、大気濃度）
朝田景（農研機構）作物窒素収支モデル
林岳彦（国環研）ロジックモデル整理
花岡達也（国環研）統合評価モデル
岡寺智大（国環研）国際統計解析

土屋一彬（国環研）統合評価モデル（土地利用モデル）

連携

畠中エルザ（国環研）
インベントリ
伊藤昭彦（国環研）
陸域生態系モデル

本プロジェクトの構成① 日本国窒素インベントリ開発および廃棄窒素削減目標設定の研究

気候変動

27E

24 24FOOD

N2O, 温室効果ガス , エアロゾル

ADDITIVE

7199② 国内の窒素政策および統合的窒素管理の効果測定に関する研究

113大気質

生態系

NOX
NH3
38PM2.5

土壌質
有機態窒素
酸性化

14 196
1 181217421911

水質

1520

オゾン

14NO3- & 溶存窒素

8③ 日本およびアジア域における廃棄窒素削減シナリオの定量的評価

人の健康Food

環境基準規制促進
その他

53

Sub１

日本国窒素インベントリ開発および廃棄窒素削減目標設定の研究輸出入に伴う国外廃棄窒素新規インベントリ

反応性窒素管理
ロジックモデル
Sub２

排出削減
ポテンシャル

有効な統合的窒素管理特定

国内の窒素政策および反応性窒素環境中動態に関する研究

総合地球研・農研機構・東北大・国立環境研

アジア〜全球における反応性窒素負荷・動態評価
Sub３

国外の反応性窒素影響評価

および国際比較に関する研究
国立環境研

数理モデル等による管理/政策の効果測定（環境中の動態考慮）

国立環境研・農研機構・秋田県立大学

• 日本国窒素インベントリ作成（~2020/later）• 包括的窒素管理ロジックモデルの作成• 既往政策の排出削減への貢献の定量化• 廃棄窒素半減達成への排出削減パスの提案• 対策の効果測定（全球・アジア・日本・流域/圃場）反応性窒素排出インベントリの再検討
農地土壌からのNH3揮散
EDGAR

下水処理由来のNH3放出

REAS

HayashiHayashi

REAS/CEDS

CEDS

EDGAR

期間のアップデート, 国際ルールとの整合性(項目), 排出係数の見直し

廃棄窒素に関連する近年の施策例

‣‣
‣
‣
‣

みどりの食料システム戦略

2050(2030)年までに化学肥料/農薬 30(20)％減

バイオマス活用推進基本法

下水汚泥の肥料利用 10% -> ?

食品ロス半減推進法

2030年までに50％減, 同時にリサイクル率を上げる

気候変動対策 (e.g. BEVの普及)
NH3燃焼利用脱炭素政策の一環． 2030年には年間2.6Tg-Nの利用

発生源について、2000～2019年の排出量の変化要因を活動量と排出係数に分離して定量化

対策
技術考慮

 自動車についてはさらに車齢に分解して排出量を推計し→茶谷推進費5-2105資料
9サブテーマ１
 国内の主要発生源である固定燃焼発生源と非燃焼VOC

対応する排出ガス規制の影響を定量化
震災対策の進展
固定燃焼NOX
対策の進展

自動車NOX

リーマンショック？

非燃焼VOC

対策の進展

対策の進展

自動車VOC

時
変排出係
数の利用

近年の大気への反応性窒素排出と大気沈着
国内のN排出量

茶谷推進費5-2105 新規開発排出インベントリ+CMAQによる計算

水域への窒素負荷：全国, 琵琶湖, 霞ヶ浦

日本: Hayashi et al. 2021, 琵琶湖, 霞ヶ浦: 湖沼水質保全計画より (図説 窒素と環境の科学を改変)琵琶湖, 霞ヶ浦の簡易シナリオ解析
大気沈着

大気沈着

PM・NOx法他

2030年までに20％減見込める

化学肥料

化学肥料

緑の食料戦略船舶でNH3燃焼を想定した計算 by 茶谷さん
NH3 emission = NOx emission in EDGAR

NHy deposition(kg-N/ha/year)

Incremental NHy deposition(kg-N/ha/year)まとめにかえて• 日本の廃棄窒素排出が減少傾向にある• 大気 → 陸 → 水圏における窒素フローの考慮は重要• 地域（流域）ごとに最適な管理は異なる
本課題は環境総合推進費”5-2301JpNwst”, ”5-2105”
ならびに地球研プロジェクトSus-Nの元で行われた