保健環境トピックス

保健環境トピックス ―保健関係―2019 年末から発生した新型コロナウイルス感染症の流行について
１ 新型コロナウイルス感染症の発生及び対応側の機能を利用して増殖します。SARS-CoV-2 表面のスパ

2019 年 12 月に中国の湖北省武漢市で原因不明の肺炎とイクタンパク質が肺などにある ACE2（アンジオテンシンして広まった新型コロナウイルス感染症（COVID-19）は、変換酵素 2）という細胞表面にある受容体に吸着すること2020 年 1 月 11 日には中国で患者 41 名うち死者 1 名というで感染することがわかっています 5)。SARS-CoV-2 は、飛状況（中国の保健当局の発表）となり、その後 2 ヶ月も経沫感染、接触感染により感染します 4)。発熱や咳などの症たない間に世界各国に感染が拡大しました。国内では 1 月状が出る 2 日前から発症後 7〜10 日間程度他の人に感染さ初旬に、「中国湖北省武漢市で報告されている原因不明のせる可能性があるとされており、無症状病原体保有者から肺炎に対する対応と院内感染対策について」の通知が出さも感染する可能性があります 4)。マスクなしの会話、3 密れました 1)。1 月 15 日に世界保健機関（WHO）が原因ウ（密閉・密集・密接）が感染リスクを拡大させます。

イルスを新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）と認定し、一般にウイルスは感染を繰り返す中で少しずつ変異す同時期に国内 1 例目となる感染者（武漢市より帰国）が確ることが知られていますが、SARS-CoV-2 は約 2 週間に 1認されました。その後、ヒト-ヒト感染の可能性が指摘さ箇所程度の速さで変異しています。SARS-CoV-2 の変異株れるようになり、保健所による積極的疫学調査の実施が定は現在、そのリスクによって「懸念される変異株（VOC）」

められました 2)。1 月下旬には、国立感染症研究所によりと「注目すべき変異株（VOI）」に分類されています 4)。

検体採取マニュアル及び検査マニュアルが整備され、全国の地方衛生研究所に検査試薬が配布されると同時に、福岡E（エンベロープ）タンパク質

県においても早急に検査体制を整備しました。1 月 31 日にM（マトリックス）タンパク質

WHO が緊急事態宣言を発出し、2 月 1 日に新型コロナウ

S（スパイク）タンパク質

イルス感染症は国内で感染症法における「指定感染症」に定められました。さらに、3 月 11 日に WHO は世界的な大ゲノム RNA流行である「パンデミック」であることを宣言しました。
2009 年に新型インフルエンザ（現在の A/H1pdm09 亜型）

非構造タンパク質

Cのパンデミック宣言が出されましたが、コロナウイルスにE
ORF1b

ORF1aCSCN

M

CCCCCCCC

よるパンデミックを宣言されたのは初めてのことです。
10,000 塩基

２ SARS-CoV-2 について

20,000 塩基

30,000 塩基

Peng Zhou et al.: Nature, 579 270-273, 2020 より一部改変

SARS-CoV-2 は、ニドウイルス目・コロナウイルス亜科・
コロナウイルス科に属する直径約 100-200nm の球形のウ

図1３ SARS-CoV-2 の検査およびゲノム解析についてイルスです。コロナウイルスには他に一般の風邪の原因となる 4 種類のウイルスの他、「重症急性呼吸器症候群（SARS）」や「中東呼吸器症候群（MERS）」があります3), 4)。コロナウイルスの特徴は、ウイルス表面のたんぱく質が王冠（コロナ）のような形をしていることです（図１）。
約 30,000 塩基という大きさのウイルスゲノムを持っています。また、コロナウイルスはエンベロープという脂質二重膜の構造を持っており、インフルエンザウイルスと同様にアルコール消毒が有効なウイルスです 4)。一般的にウイルスは単独では増殖できず、宿主の細胞に侵入して、宿主SARS-CoV-2 の構造(上)とゲノム配列（下）SARS-CoV-2 の検査は、遺伝子検査である PCR 法が最初に開発されました。当初の PCR 法による検査は 7〜9 時間以上と時間がかかるものでしたが、より迅速なリアルタイ
ム PCR 法が導入され、国立感染症研究所及び地方衛生研究所だけでなく、民間検査機関や大学等にも検査体制が拡充されました。その後、LAMP（Loop-Mediated isothermalamplification) 法 や TMA 法 （ Transcription MediatedAmplification）、抗原検査等が開発及び承認され、広く検査されています。当所では、リアルタイム PCR と TMA 法であるパンサーシステムを用いて検査を行なっています。

- 1 -来しました。11 月末からは第 3 波、2021 年 4 月からは第 4
波と、「緊急事態宣言」や「まん延防止等重点措置」等の措置が取られて一時は減少するものの、再び増加し波を繰り返しています。
福岡の第 2 波のピークは 7 月 31 日の 169名（全国は 8 月 7 日の 1,597 名）、第 3 波のピークは 2021
年 1 月 16 日の 411 名（全国は 1 月 8 日の 8,045 名）、第 4
写真 1 リアルタイム PCR

写真 2 次世代シークエンサー

波のピークは 5 月 12 日 635 名（全国は 5 月 8 日の 7,239

さらにリアルタイム PCR を用いた変異株のスクリーニ名）と増加傾向にあります。また全国的に陽性者数の下げ

ング検査、次世代シークエンサーを用いたウイルスゲノム止まりの傾向も見られ、感染拡大の波はまだまだ収まって解析を実施し、国立感染症研究所や保健所等の関係機関といない状況です。

協力し、県内におけるウイルスの流行動態の把握や感染経５ COVID-19 の今後の対策について路等の解明に全力で取り組んでいます。

世界では 7 月 4 日時点で直近１週間の新規陽性者数は260 万人以上が報告されています。東京オリンピック・パ

４ 国内及び福岡県における COVID-19 の発生状況
2020 年 1 月 15 日に武漢からの渡航者が国内で初めて陽ラリンピックが COVID-19 流行下で開催され、感染拡大の性と確認され、1 月から 2 月にかけて主に中国渡航歴のあリスクの増加が懸念されています。国内においては、2021

る感染者から広がったと見られるクラスターが国内で発

年 2 月 17 日から医療従事者等、4 月 12 日から高齢者等へ生しました。県内では 2 月 20 日に九州で初めてとなる陽のワクチン接種が始まりました。ワクチン接種は急速に進性者が福岡市で確認され、3 月 1 日には北九州市、3 月 19められ、ワクチンの効果に期待が寄せられています。陽性日には県域（福岡市、北九州市及び久留米市以外）で陽性者数及び重症者数を抑えるためには、高齢者だけではなく、者が確認されました。3 月末から 4 月の流行は主に欧米経

よ り低 年齢 層へ のワ クチン接 種 が 急務 です 。今 後、由の輸入症例から感染が拡大したと見られています 6)。

COVID-19 が完全に終息することなく、毎年流行する可能2020 年 4 月 7 日に東京、神奈川、埼玉、千葉、大阪、兵庫、性も考えられます。マスク、手洗い、消毒などの基本的な福岡の 7 都府県に最初の緊急事態宣言が発出されました。

感染症対策は今後も重要と考えられます。また、流行が長この時の全国の新規陽性者数は 365 名、福岡は 23 名でし期化する中、新たな変異株の出現に注意する必要がありまた。この後、第１波のピークとなり、緊急事態宣言は全国す。さらに、地方衛生研究所として、このような新たなウに拡大されました。
緊急事態宣言が解除されたのは 5 月 25

イルスによるパンデミックに備え、検査体制の整備、ウイ日でしたが、7 月から再び陽性者数は増加し、第 2 波が到ルスに関する調査研究及び情報収集、保健所との連携等、第3波

全国より一層の体制の強化が重要課題です。

第4波

参考文献

第2波
第1波

1)

2)

第4波

福岡

第3波

第1波

3)

第2波

4)

5)

図 2 全国及び福岡における新規陽性者数と重症者数

6)（2020 年 1 月 1 日〜2021 年 6 月 30 日）- 2 -厚生労働省：中華人民共和国湖北省武漢市における原因不明
肺炎の発生について,
https://www.mhlw.go.jp/stf/newpage_08767.html.
国 立 感 染 症 研 究 所 ： 新 型 コ ロ ナ ウ イ ル ス （ NovelCoronavirus︓nCoV）に対する積極的疫学調査実施要領，
https://www.niid.go.jp/niid/ja/diseases/ka/coronavirus/2019-ncov/2484-idsc/9357-2019-ncov-2.html.
日本ウイルス学会：新型コロナウイルス感染症について，
http://jsv.umin.jp/news/news200210.html
厚生労働省：新型コロナウイルスに関する Q&A(一般の方向け)，https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou/dengue_fever_qa_00001.html#Q1-7.
Peng Zhou et al.: pneumonia outbreak associated with a newcoronavirus of probable bat origin, Nature, 579 270-273, 2020.
国立感染症研究所：新型コロナウイルス SARS-CoV-2 のゲノム分子疫学調査（2020/4/16 現在），2020.

保健環境トピックス ―環境関係―

福岡県における化学輸送モデルの活用について
１ はじめにが任意の汚染物質の濃度上昇に対してどの程度寄与していたか

PM2.5 や光化学オキシダントなどの大気汚染物質の濃度が上昇を知ることができます。日本において、広域で PM2.5 が高濃度としたとき、濃度上昇の原因や経緯を知ることは非常に重要です。

なる要因の一つとして、越境汚染が挙げられます。SO42-粒子生成

しかし、光化学オキシダントや、PM2.5 の主成分である(NH4)2SO4に寄与する SO2 ガスについて、国外の人為起源排出量を 0 としや NH4NO3 などは、直接排出されるのではなく、汚染物質が大気て計算し、通常の計算との差分から、越境汚染の寄与率を算出し中で化学反応して生成する物質であるため、主要な発生源は何たものを図 2(a)に示します。なお、図 2 では、100%に近いほど、か、どのように反応して移流したのかを知ることが困難です。そSO42-粒子生成に対する寄与が大きいことを表します。

こで有効となるのが、化学輸送モデルです。化学輸送モデルでは、(a)

越境汚染影響(b)

火山影響

気温や風向風速といった気象データと SO2 や NOx などの大気汚染物質の排出量データを用い、化学反応を考慮して、大気汚染物質の生成・移流過程を計算することができます。気象を計算するモデルや化学輸送モデルは様々な種類が存在しますが、福岡県
7/16-21平均値

では、気象モデル WRF と化学輸送モデル CMAQ を用いています。本トピックスでは、福岡県における化学輸送モデルの活用例

10 20 ΔSO42-/SO42-_CNTL 70 80 90 100%

図 2 SO42-粒子生成に対する越境汚染・火山の寄与を紹介します。

図 2(a)から、越境汚染の影響は小さく、最も寄与の大きかった
２ 夏季高濃度 PM2.5 の濃度上昇機構解明

北陸から東北にかけてでも、10%程度であったことが分かります。

福岡県では、夏季、太平洋高気圧に覆われると、日本の南海上越境汚染以外で PM2.5 濃度上昇に寄与する要因としては、火山かから清浄な大気が流入するため、PM2.5 濃度は低くなる傾向があらの SO2 が挙げられます。2010 年の桜島からの年間 SO2 排出量ります。しかし、2018 年 7 月中旬に、九州・山陰・瀬戸内・北は約 520 Gg1)であり、これは 2010 年の国内人為起源 SO2 排出量

陸地方の複数の地点で、日平均値が 50 μg/m3 を超える高濃度の推定値約 588 Gg2)と同程度になります。そこで、国内火山からPM2.5 が観測されました。この原因について、化学輸送モデルをの SO2 ガス排出量を 0 とした計算を行い、SO42-粒子生成に対す用いて解析を行いました。

る火山の寄与率を算出したものを図 2(b)に示します。図 2(b)から、WRF／CMAQ によって計算した、SO42-粒子と風向風速の水平火山の寄与は非常に大きく、九州の西の海上で約 80%、山陰沖・分布を図 1 に示します。図 1 から、SO42-は九州西方海上で濃度北陸地方で約 70%となっていることが分かります。これらから、が上昇し、その後太平洋高気圧の縁辺流に沿って対馬海峡、山陰火山から噴出した SO2 から生成した SO42-粒子が九州西方海上を沖を通り、高濃度を維持したまま日本海（佐渡島付近) まで輸送経由して日本海上を輸送され、広域にわたる高濃度 PM2.5 事例をされていたことが分かります。海上の汚染気塊は、日中の海風に引き起こしていたことが明らかになりました。

よって山陰・北陸地方へ流入していました。
化学輸送モデルを使うと、特定の発生源からの排出量を削減

３ 光化学オキシダントの NOx, VOC 排出量削減に対する感度して計算を行い、通常の計算との差分を取ることで、その発生源

光化学オキシダントは、NOx や炭化水素が光化学反応を起こ7/17 15:00JSTWind Speed
10 m/s

図17/18 21:00JST

7/18 15:00JST

7/17 21:00JST
5SO42- [μg/m3]

30

SO42-粒子濃度と風向風速の水平分布- 3 -7/19 15:00JST

して生成した酸化力の強い物質を示し、その主成分はオゾン(O3)です。以下、光化学オキシダントとオゾンを同義として扱いは正（暖色）を示します。

ます。オゾン濃度は、前駆物質である NOx や VOC（揮発性有機(a)(b)

NOxを3割削減した場合 - 標準計算

VOCを3割削減した場合 - 標準計算化合物）の濃度が減少しているにも関わらず、近年増加傾向にあります。その原因の 1 つとして、日中のオゾン生成濃度が、対象とするエリアの NOx，VOC 排出量変化に対して、非線形的に変化することが挙げられます。オゾン濃度と NOx，VOC 濃度との関係の模式図を図 3 に示します（（井上ら(2010)3））をもとに加* 網掛部は高度200m以上のエリア-6筆）。

ΔO3 [ppb]

6

図 5 NOx、VOC を 3 割削減した計算と標準計算のオゾン濃度差

オゾン濃度

図 5(a)から、福岡県では、NOx 排出量を削減すると、NOx 排出量の多い工業地帯（北九州）・都市部（福岡市）を含む県北側
ではオゾン濃度が増加していることが分かります。この原因とNOx 排出量

して、NOx 排出量の多いエリアでは、地上付近では NO によるオゾンの分解が支配的であるため、NOx 排出量の削減によってオゾンの分解反応が減少したことが挙げられます。一方、福岡市エリアより南では、オゾン濃度が減少していました。都市部上空

VOC 排出量

図 3 NOx，VOC 排出量に対するオゾン濃度の感度の模式図では、NO2 と O2 の反応などによるオゾンの生成が起きています。

例えば、対象とするエリアが図3中のPoint Aに該当する場合、NOx 排出量を削減したことにより、上空で生成するオゾンが減VOC 排出量を削減するとオゾン濃度は減少しますが、NOx 排出少したため、都市部の風下に位置する南のエリアでは、都市部か量を削減しても減少しません。一方、Point B に該当する場合は、ら流入するオゾンが減少したと考えられます。
また、
図 5(b)から、NOx 排出量を削減するとオゾン濃度は減少しますが、VOC 排出

VOC 排出量を削減した場合は、福岡県全域でオゾン濃度が減少量を削減しても減少しません。そこで、2018 年 6~8 月の、九州していましたが、その減少濃度は最大でも 3ppb 程度であり、NOx内で生成したオゾンが高濃度(80ppb 以上)となった日（以下、高に比べて VOC の影響は小さいと考えられました。

濃度日）を対象に、九州内の NOx、VOC 排出量を削減した場合、県内のオゾン濃度はどのように変化するかを試算しました。

４ 今後の展望

WRF／CMAQ で計算した、高濃度日のオゾン濃度と風向風速

気象／化学輸送モデルは、大気汚染物質濃度上昇要因を解明の水平分布の時間変化を図 4 に示します。11:00 に北九州エリするうえで、非常に有益なツールと考えられます。しかし、計算

アと福岡市エリア（図 4(a)灰点線丸部）の風下で濃度が上昇

結果を濃度削減施策の検討などに用いるためには、モデルが十し始め、その後、14:00 から 17:00 にかけて、海風の侵入に伴分な精度を持っていることが重要です。当所では、排出量データ

い、高濃度オゾンは小郡市や大牟田市付近へ流れていました。の更新や観測データによる補正などを行うことでさらにモデル

九州の NOx または VOC 排出量を、計算期間である 6～8 月のの精度を高め、将来的に、汚染濃度分布の予報や実際の施策の試間 3 割削減した計算と、全排出量を含む標準計算について、オゾ算に用いることができるよう、研究を進めています。

ンが高濃度となる11:00 から17:00 までを平均し、(a) 九州のNOxを 3 割削減した計算と標準計算のオゾン濃度の差、(b) 九州の参考文献

VOC を 3 割削減した計算と標準計算のオゾン濃度の差、として

1) 気象庁：各火山の活動状況(2018)

図 5 に示します。図 5 はオゾン濃度の変化量を表し、NOx、VOC

2) 福井ら：大気環境学会誌, 49, 117–125 (2014).

削減によってオゾンが減少した場合は負（寒色）、増加した場合

3) 井上ら：大気環境学会誌，45(5)，183-19 (2010)

(b)

(a)

11:00 JST

(c)

(d)

14:00 JSTWind Speed
6 m/s

17:00 JST

20:00 JST

* 網掛部は高度200m以上のエリア
10O3 [ppb]80

図 4 高濃度日のオゾン濃度と風向風速の水平分布- 4 -