環境科学会30周年記念公開シンポジウム

2018.3.3

環境科学研究のこれまでとこれから‐‐‐‐‐自然科学と環境行政の視点から‐‐‐‐‐

放送大学

岡田 光正

我が国の環境科学研究の資金
文部省科学研究費補助金


環境科学特別研究 (1977-1987)


特別研究：自然災害、エネルギー、環境科学



問題対応型研究（公害問題解決）と自然環境現象の基礎的研究の連携

人文・社会科学と自然科学の融合

環境動態、人体影響、環境理念、環境対策技術、環境情報（800名以上）

重点領域研究 (1987-1996)

人間-環境系の変化と制御 (1987-1993)： 1/3以下



人間地球系 (1993-1996)



人間？？系xxxxxxxxxxxxx

文部科学省、環境省、経済産業省、国土交通省等の研究費

環境・エネルギー分野における研究開発投資額
環境分野、エネルギー分野それぞれで官民合わせて１兆円程度で推移

出典：科学技術研究調査（総務省統計局）をもとに環境省作成

科学研究費助成事業審査区分表 （大区分K）
 小区分
 基盤研究（Ｂ,Ｃ）
 若手研究 中区分
 基盤研究（Ａ）
 挑戦的研究（開拓・萌芽） 大区分
 基盤研究（Ｓ）

科学研究費補助金での環境学分野の新規採択状況
件数

採択課題全体のうち環境学の課題が占める割合（％）

出典：科学研究費助成事業データベース（国⽴情報学研究所）より環境省作成

環境科学
 環境問題として認識される種々の課題を解決するための科学 問題対応型、問題解決型
 環境問題解決科学
 問題解決のために従来の科学を俯瞰、統合→新しい科学

では、環境問題とは？

環境問題とは？
誰が、どのように問題として認識するか？
 市民、民間企業／財団

公害

 身近な環境問題：望ましい環境像との差異
 多くの市民・企業等の問題認識／マスコミ報道

 科学者、技術者

財団等研究助成
地球環境問題 自由な発想による新たな問題の発見

 国、行政 大気汚染 水質汚濁 悪臭、…

 温暖化
 気候変動

科学研究費補助金
環境基本法

 法律・計画に基づいた問題認識
 国際協定への対応
環境研究総合推進費 環境基本計画
 環境基準 排出基準パリ条約、…

同じような問題認識／審査委員？

バックキャスティングとフォアキャスティング
将来の望ましい社会・環境像

フォアキャスティング

現在の社会・環境像
時間

地域循環共生圏のイメージ

中央環境審議会「低炭素・資源循環・自然共生政策の統合的アプローチによる社会の構築～環境・生命文明社会の創造～（意見具申）」（平成26年7月）に一部加筆

第五次環境基本計画における施策の展開の方向性
第五次環境基本計画の方向性について（案）、中央環境審議会、2017.12

環境研究・環境技術開発の推進戦略の位置づけ
環境基本法

科学技術基本法

環境基本計画

科学技術基本計画(平成23年８⽉閣議決定)（平成24年４⽉閣議決定）

環境研究・環境技術開発の推進戦略について（平成27年８⽉中央環境審議会答申）

 環境分野の研究・技術開発の戦略的な推進に向けたポイント（中⻑期的に⽬指すべき社会像＋国の役割）
 今後５年間で重点的に取り組むべき環境分野の研究・技術開発
 環境研究・技術開発の効果的な推進⽅策

関連

環境研究総合推進費の課題公募
その他環境省の研究・技術開発施策

国⽴環境研究所での研究・技術開発

５対象分野：「環境研究・環境技術開発の推進戦略について」（平成27年8 月中央環境審議会答申）

 統合領域（第1 部会）
持続可能な社会の実現に向けたビジョン・理念の提示、持続可能な社会の実現に向けた価値観・ライフス
タイルの変革、環境問題の解決に資する新たな技術シーズの発掘・活用、災害・事故に伴う環境問題への対応に貢献する研究・技術開発 等 低炭素領域（第2部会）
低炭素で気候変動に柔軟に対応する持続可能なシナリオづくり、気候変動への適応策に係る研究・技術開発、地球温暖化現象の解明・予測・対策評価 等 資源循環領域（第3 部会）
3 Rを推進する技術・社会システムの構築、廃棄物の適正処理と処理施設の長寿命化・機能向上に資する研究・技術開発、バイオマス等の廃棄物からのエネルギー回収を推進する技術・システムの構築 等

 自然共生領域（第4 部会）
生物多様性の保全とそれに資する科学的知見の充実に向けた研究・技術開発、森・里・川・海のつながりの保全・再生と生態系サービスの持続的な利用に向けた研究・技術開発 等 安全確保領域（第5 部会）
化学物質等の包括的なリスク評価・管理の推進に係る研究、大気・水・土壌等の環境管理・改善のための対策技術の高度化及び評価・解明に関する研究 等

重点課題一覧と研究・技術開発例

環境研究総合推進費
 地球温暖化の防止、循環型社会の実現、自然環境との共生、環境リスク管理等による安全の確保など、持続可能な社会構築のための環境政策の推進にとって不可欠な科学的知見の集積及び技術開発の促進を目的として、環境分野のほぼ全領域にわたる研究開発を実施。
 環境省が必要とする研究テーマ（以下「行政ニーズ」という。）を提示して公募を行い、広く産学民官の研究機関の研究者から提案を募り、評価委員会及び分野毎の研究部会の審査を経て採択された課題を実施する環境政策貢献型の競争的資金。
研究開発費総額：約50億円／年

環境研究総合推進費：研究領域「環境研究・環境技術開発の推進戦略について」⇒環境分野において今後５年間で重点的に取り組むべき研究・技術開発の課題を設定したもの

安全確保領域における行政ニーズ（H30)
5‐1

実験水域による内分泌かく乱化学物質の生態系に及ぼす影響の解明

5‐2

生態毒性に関するQSAR等を活用した複数化学物質の評価手法の開発

5‐3

子どもへの化学物質のばく露評価及び健康影響検出に係る先進的研究

5‐4

我が国における大気汚染物質の健康リスク解析手法の構築

5‐5

自動車から排出されるブレーキ粉塵に対する健康影響を考慮した新たな排出量評価法の研究

5‐6

有機エアロゾルの起源解明に基づくPM2.5シミュレーションの精度向上に関する研究

5‐7

凝縮性ダストを含む燃焼排気由来の二次粒子生成能の評価手法に関する研究

5‐8「堆肥化施設」における悪臭低減に向けた副資材の開発等の対策技術に関する研究

5‐9

湖沼の新環境基準「底層DO」評価手法の開発と底層DO低下形成メカニズムの解明

5‐10

海産生物を用いた全排水毒性（WET）試験法の研究開発

5‐11

有明海・八代海等の底層等の環境要因が生物・生態系に及ぼす影響の解明

5‐12

汚染土壌から揮発した有害物質の摂取リスクに係る調査・評価手法に関する研究

5‐13

閉鎖性水域の未解明なリン負荷源に対する新規リン分析・解析手法の開発

5‐14

瀬戸内海周辺におけるPM2.5高濃度要因の解明

行政ニーズ（５－９）湖沼の新環境基準「底層DO」評価手法の開発と底層DO 低下形成メカニズムの解明【背景・必要性】
湖沼における底層水の貧酸素化は、底生生物の大量死を引き起こし、栄養塩類等の湖底からの溶出を促進し水質の悪化を引き起こす。そのため、平成28 年3 月に新たな環境基準として底層溶存酸素量（以下「底層DO」という。）が導入されたが、湖沼における底層DO の低下等のメカニズムは十分には明らかになっていないため、具体的な対応策の検討が困難となっている。そのため、底層DO の評価手法の開発と、底層DO の低下要因を解明するための底層環境の研究を定量的に進める必要がある。
【目的・目標】底層DO を生態系保全の効果的モニタリング指標として機能させるための評価手法の開発を目的とする。確立した底層DO の評価手法を指定湖沼や貧酸素化の深刻な湖沼に適用し、底層DO の低下がもたらす環境影響を把握するとともに、貧酸素化メカニズムの解析を通して水質・底質改善策を検討することを目標とする。
【内容】
底層DO の低下は、その発生場所・頻度、低下割合を正確に予測することは困難である。そこで対象湖沼に底層DO の自動計測機器群を設置することにより、底層DO と湖沼・気象因子（※）との関係を明らかにする。また、底層DO の低下の発生時期・場所を特定し、貧酸素化のメカニズムを解析するとともに、底泥溶出速度からその環境影響を解析する。（※）底泥の酸素消費速度、栄養塩等の濃度、水温、風向・風速、流速 等【成果の活用方法等】（略）生活環境の保全に関する環境基準：海域 ア
項目

利用目的の適応性

水素イオン 化学的酸素要 溶存酸素量
ｎ-へキサン抽
大腸菌群数
濃度（pH） 求量（COD)（DO)
出物質（油分）A

水産１級、水浴、自然環境保全
7.8 - 8.3
及びB以下の欄に掲げるもの

2 mg/ｌ以下

7.5 mg/ｌ以上

1000MPM/1 検出されない00ｍｌ以下
ことB

水産2級、工業用水及びCの欄に掲げるもの

7.8 - 8.33 mg/ｌ以下

5 mg/ｌ以上-

検出されないこと

C環境保全

7.0 - 8.3

8 mg/ｌ以下

2 mg/ｌ以上--

1 自然環境保全 ： 自然探勝等の環境保全
2 水産１級： マダイ、ブリ、ワカメ等の水産生物用及び水産２級の水産生物用
水産２級： ボラ、ノリ等の水産生物用
3 環境保全： 国民の日常生活（沿岸の遊歩等を含む。）において不快感を生じない限度

 例えば類型Ａの水利用を満足するＣＯＤMnが本当に2.0 mg/lか？
cf. ＣＯＤMnが2.0 mg/l以上でも類型Aの水利用に問題がない？
 無理な／無意味な規制のために廃水処理施設を増強することは妥当か？
 国際的に一般的でないＣＯＤMnは国際化時代にふさわしくない？
 ＣＯＤMnをやめて、科学的に妥当なTOCにすべき

生物の生息等を評価するための新たな指標は？
閉鎖性海域における環境基準：ＣＯＤ、Ｔ－Ｎ、Ｔ－Ｐ
ＣＯＤ

環境基準における「生活環境」：人の生活及び人の生活に密接な関係のある財
産＋人の生活に密接な関係のある動植物及びその生育環境
有機物による水の汚れを表す指標
閉鎖性海域に生育・生息する生物に直接影響を及ぼさない

Ｔ－Ｎ、Ｔ－Ｐ

植物プランクトンの内部生産を抑止する観点では低いことが望ましい
生物の再生産に重要な役割を担っている海藻草類にとって必要不可欠

 その濃度から生物及びその生育環境が良好であるかを判断できない。
 市民が体感できるなどの直感的で理解し易い指標でない。

底層溶存酸素量の類型および基準値 （データのある種）
類型
生物1

類型あてはめの目的
・生息段階において貧酸素耐性の低い水生生物が、生息できる場を保全・再生する水域（シロメバル）
・再生産段階において貧酸素耐性の低い水生生物が、再生産できる場を保全・再生する水域（ガザミ、ヨシエビ、クルマエビ）

基準値
4.0mg/L以上

・生息段階において貧酸素耐性の低い水生生物を除き、水生生物が生息できる場を保全・再生する水域

生物2（マダイ、シロギス、ホシガレイ、トラフグ、スズキ、マコガレイ、ヒラメ）

3.0mg/L以上

・再生産段階において貧酸素耐性の低い水生生物を除き、水生生物が再生産できる場を保全・再生する水域
・生息段階において貧酸素耐性の高い水生生物が、生息できる場を保全・再生する水域（キジハタ、クルマエビ、ヨシエビ、マナマコ）

生物3

・再生産段階において貧酸素耐性の高い水生生物が、再生産できる場を保全・再生する水域
・無生物域を解消する水域

2.0mg/L以上

底層DOに関する環境基準値の設定方法は？
 目的：貧酸素による生物／生態系影響を軽減→水生生物の生息域の保全・再生→健全な水環境の実現
 手法：
 過去に水環境が良好であった時の底層DOは？
→データなし？良好な生態系とは？保全すべき多様性とは？

 現在、水環境が良好な他の海域の底層DOは？
→同一（流況、負荷量、…)の海域はない？

 保全すべき魚介類のDO耐性は？
① 検討対象種の選定③ 底層ＤＯ目標値の導出！

 諸外国の基準の利用は？

② ＤＯ耐性評価値の導出

チェサピーク湾の主要生息種の溶存酸素耐性
American Shad: 5Migratory Fish Spawning &Nursery Areas

6Shallow and Open Water
Areas

5Striped Bass: 5-6

4White Perch: 5Yellow Perch: 5
Hard Clams: 5

Deep Water

2Deep Channel

Alewife: 3.6

3

10Bay Anchovy: 3Crabs: 3
Spot: 2
Worms: 1(mg/L)
Chesapeake Bay Program (2005) Restoring and Protecting Chesapeake Bay and River Water Quality

マコガレイの底層DO目標値の設定：24h-LC5
マコガレイ（矢持ら,1998）

得られたDO耐性評価値の種類

実験文献

現場観測
文献

1) 生息域の確 成魚・未成
保魚の生存なし2.8mg/L[文献002]ｱ）仔稚魚の生存2.3mg/L[文献095]2.8mg/L[文献110]ｲ）成魚・未成魚の行動異常・生理的変化なし

なし

10090
DO濃度（mg/L）
生残率(％）

807060y = 202.42Ln(x) - 70.452

5040302） 再生産の場の確保

20100110
生残率(%)
DO濃度（mg/L)

DO = 3 mg/L

アサリの生活史

trochophore

egg

Umbo
veligerlarvaeD‐larvae

Pediveliger
larvaeLow DO

Muddy/sandy
bottomjuvenile
Mature adultアサリ浮遊幼生の貧酸素水応答試験
幼生の行動影響試験システム

ピペット
アサリ
浮遊幼生

サンプルビン
低酸素、
高塩分海水

高酸素、
低塩分海水

高DO

低スターラー

スターラー 定量ポンプ ガラスシリンダー
内径: 50mm
高さ: 800mm

環境研究総合推進費B-1003 貧酸素水塊が底棲生物に及ぼす影響評価手法と底層DO目標の達成度評価手法の開発に関する研究 課題代表者 堀口 敏宏 （国立環境研究所）

アサリ浮遊幼生の貧酸素応答

沈降中に占める
へい死率（％）

沈降率（％）

ＬＣ5＝2.2mg/L
100

ＬＣ5＝3.1mg/L

ＬＣ5＝2.5mg/L

80100（Ｄ状期）
80100（アンボ期）
80

60

60

60

40

40

40

2020

2000
5 100
6 00
5 100
6 0100 0

1

2

34100

Y Dshp =80

1+(X/1.88) 1.60

1234100

YUmb =

80

1+(X/0.78) 3.40

80

60

60

60

404040

20

20

2000
6 00
6 001

2

34512345（フルグロウン期）

1234

56100
Y Pedi=1+(X/0.49) 1.59123456DO (mg/L)
環境研究総合推進費B-1003 貧酸素水塊が底棲生物に及ぼす影響評価手法と底層DO目標の達成度評価手法の開発に関する研究 課題代表者 堀口 敏宏 （国立環境研究所）

アサリ浮遊幼生への貧酸素影響評価シミュレーション
愛知県一色干潟（2006年7月）

● 浮遊
● 沈降
● 流出
● 貧酸素による沈降：生存● 貧酸素による沈降：死亡斃死率5 %を下回るDO濃度の推定

環境研究総合推進費B-1003 貧酸素水塊が底棲生物に及ぼす影響評価手法と底層DO目標の達成度評価手法の開発に関する研究 課題代表者 堀口 敏宏 （国立環境研究所）

科学者と行政官の関心事？
科学者

行政官





解明すべき課題は？


底生生物とは？
成魚、仔魚、幼生、卵、…？



種、個体群、群集、生息場、生態系、…？

影響とは？


貧酸素の影響は？



底生生物に対する斃死、成長、再生産、行動異常、…？

研究する価値はあるか？
これまでの研究成果？予算？施設とスタッフ？成果を出せる可能性？

行政への無関心

市民の役割は？

科学者の興味への無関心