特集：IT と IBS の取り組み―交通政策の新たな潮流―

IT を活用した環境計測と政策評価
Information Technology for Environment Monitoring and Policy Evaluation
毛利雄一＊

馬場剛＊＊

森尾淳＊＊＊

By Yuichi MOHRI, Tsuyoshi BABA and Jun MORIO

もに、今後の環境政策評価には欠かせない情報であ１．はじめにる。しかし一方で、自動車からの排出ガスについて

我が国の幹線道路の大気質に関する沿道環境は、は、道路上を走行する自動車から直接計測している

大都市を中心としてその環境基準の達成率が非常にわけではないために、大気質のモニタリングとは異厳しい状況にある。特に、浮遊粒子状物質（SPM）なり正確性、適時性に欠けていた。しかし最近では、については、二酸化窒素（NO２）以上に環境基準の道路上を走行する自動車の排出ガスを直接計測する達成率が厳しく、自動車 NOx 法（「自動車から排方法が開発され、道路沿道や交差点で時々刻々変化出される窒素化合物の特定地域における総量の削減する自動車排出ガス量を精度良く推計することに期等に関する特別措置法」）により指定された首都圏待が寄せられている。また、この新しい計測方法は、および大阪兵庫圏の１９６市区町村ばかりでなく、全自動車が大気環境へ及ぼす影響が整備不良や過積載

１）国的にも深刻な問題となっている 。また近年、尼などの一部の自動車によって引き起こされているの崎訴訟をはじめとして、自動車交通から排出されるではないかという疑問に対しても、有効な回答を与大気汚染（SPM、NO２）と健康被害の因果関係が道えてくれるものと期待される。

路環境訴訟として提訴され、沿道環境に対する地域

本稿では、このような背景から、自動車走行に係住民からの問題提起とともに、それに対する沿道環わる環境大気の測定に着目し、その計測方法と近年境改善のための取り組みが注目されてきている。まの新しい技術を用いた計測について紹介する。

た、このような様々な環境改善に対する交通政策の適用・実施に対し、定期的な観察の下に評価ができ

２．大気汚染の計測方法の現状る環境モニタリングの必要性も重要視されてきている。自動車がもたらす沿道環境については、現状の（１）常時観測

大気汚染の進行状況と、様々な政策に対してどのよ

大気汚染状況の常時監視は、大気汚染防止法第うに変化しているかを定期的に測定し、わかりやす

２２条により、都道府県知事に義務付けられている。

い有効な情報として提供され、政策の有効性を判断

各地方自治体では、これに基づき、大気環境の汚染していくことが今後重要であろう。例えば、環境省

状況把握と大気汚染防止対策のための資料を得る目

および国立環境研究所がホームページで２
０００年よ的で、大気環境測定網の整備を図っている３）。具体

り開始した大気汚染物質広域監視システム（通称：的には、住宅地などに設置される「一般環境大気測２）

そらまめ君）は各地方自治体が大気汚染常時監視測定局（一般局）」、道路周辺に設置される「自動車排定局において、測定した光化学オキシダント（Ox）、出ガス測定局（自排局）」で常時監視が行われていNO２、SPM 等の結果（１時間ごとの速報値）をオンる。また、測定局で測定されたデータは、中央監視ラインシステムにより収集し、地図上にその濃度の局に伝送され、データ処理を行うシステムとして、表示を行っている。さらに光化学オキシダントにつ大気汚染常時監視システムが地方自治体に設置されいては、その濃度に対応し、注意報と警報を発令している。大気汚染常時監視システムは、測定値をオている。このような情報は、政策を実行する意思決ンラインで中央監視局に伝送し、短時間で処理し、定者あるいは地域住民に対し有益な情報であるとと狭い地域の監視に止まらず、広域大気汚染に対して、＊経済社会研究室

36＊＊環境資源研究室＊＊＊交通政策研究室

IBS Annual Report 研究活動報告 ２００２
目次へ．特 集的確な対応をする上で重要な役割を担っている。先湿式より測定器の小さくなった乾式でも自排局の場に紹介した環境省および国立環境研究所がホーム合５m２ 程度の面積が必要であり、設置場所の確保

ページで公開している大気汚染物質広域監視システの面から容易に設置することはできないのが現状で

ム（通称：そらまめ君）以外にも、東京都では、都ある。表−１に大気汚染に関わる環境基準とその測４）内の大気汚染の状況をホームページで提供している 。

定方法を示す。

常時観測での測定方法は、大きく分けて湿式と乾（２）NOx，SPM 計測器の特徴式がある。湿式とは、測定対象ガスを溶液に吸収させ、その溶液の性質の変化から対象ガス濃度を求め

表−２、表−３には製品化されている NOx 計測器

る方法で、溶液の調整、交換、廃液処理が必要であと SPM 計測器の例５）を示す。現在の測定器は、測る。乾式とは、計測・分析の工程で溶液を用いない定値の信頼性向上の工夫に加え、機器の小型化・軽方法で、平成８年に追加公示された。SO２ の紫外線量化とコンピュータ制御によるデータ管理とオンラ蛍光法、NOx の化学発光法、オゾンの紫外線吸収イン化の技術向上が進められている。特に機器の小法などがある。

型化・軽量化によって固定的な設置だけではなく持測定局では、さまざまな汚染物質を測定するため、ち運び可能となり、交通流や沿道状況に対応して、限られた空間に測定器を設置していく必要がある。

適宜計測可能な計測器が普及し始めている。

表−１ 大気汚染の環境基準及び測定方法
二酸化硫黄

一酸化炭素

浮遊粒子状物質

二酸化窒素

光化学オキシダント

１０ １時間値の１日平均値 １時間値の１日平均値
環 境 １時 間 値 の１日 平 １時間値の１日平均 １時間値の１日平均値が０．
０ppm 以下で mg／m３ 以下であり、かつ、１ が０．
基 準 均 値 が０．
０４ppm 値が１０４ppm から０．
０６ が０．
０６ppm 以下
以 下 で あ り、か あり、かつ、１時間 時間値が０．
ppm ま で の ゾ ー ン 内
２０mg／m３ 以下
つ、１時間値が０．
１ 値の８時間平均値が又はそれ以下
２０ppm 以下ppm 以下
湿 式 溶液導電率法
測定法
乾 式 紫外線蛍光法
測定法−ザルツマン試薬を用い 中性ヨ ウ 化 カ リ ウ ムる吸光光度法、を用いる吸光光度法−

非分散型赤外線式分 濾紙捕集による重量濃度測定 オゾンを用いる化学発 電 量 法、紫 外 線 吸 収
析計を用いる方法
法又はこの方法によって測定 光法
法又は エ チ レ ン を 用された重量濃度と直線的な関いる化学発光法係を有する量が得られる光散乱法、圧電びん法、若しくはベータ線吸収法

表−２ NOx 計測器の例※
会社名

形 名

測定方式

測定範囲

大きさ

備 考

窒素酸化物自動測定器 化学発光法

２／０．
５／１ppm０〜０．
１／０．

寸法４４０×２
２０×５００mm
重量：約２４kg

パソコン出
力可能

窒素酸化物自動測定器 吸光光度法

００／５
００ppb
０〜１００／２

寸法５００×１
５６０×５７０mm
重量：約１１０kg−B社

大気中窒素酸化物自動 化学発光法
計測器

０〜０．
１５／０．
１／０．
２／０．
５／１．
０ppm 寸法４３０×２
３０×５５０mm
重量：約２５kg

C社

２／０．
５ppm
大気中窒素酸化物測定 ザルツマン試薬による ０〜０．
１／０．
装置
吸光光度法

A社

大気中窒素酸化物測定 化学発光法
装置
D社

メモリーカード使用可能

寸法４６０×１
５８０×５００mm モデム接続
重量：約１２５g
可能

１／０．
２／０．
５／１．
０ppm 寸法４７０×１
３３０×６４５mm
０〜０．
０５／０．

大 気 汚 染 監 視 用 NOx クロスモデュレーショ ０〜０．
１／０．
２／０．
５／１ppm濃度測定装置ン方式セミ減圧化学発 ０〜５／１
０／２０／５０ppm
光法
０〜１０ppm の任意の４レンジ−−−

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37表−３ SPM 計測器の例※
会社名
A社

B社

形

名

測定方式

線式浮遊粉じん計

線吸収法 ０〜１／２／５mg／m

ハイボリウムエアサンプラ

ローボリウムエアサンプラ

浮遊粒子状物質測定装置

測定範囲

３大きさ

大気汚染監視用 SPM 濃度測定装置

考

寸法４３０×２
２０×５００mm
重量：約２１kg−

サンプリング 吸引流量：
最大１２００l ／min

寸法５７５×１
２２７×４
４５mm
重量：約１８kg−

サンプリング 吸引流量：
最大３０l ／min

寸法４００×１
３００×４００mm
重量：４５kg−

線吸収法 ０〜５mg／m （パルス出力。プリント記録）−−

線吸収法 ０〜０．２５／０．５／１／５mg／m−−

３３０〜１／０〜５mg／m（アナログ出力）

C社

備３４）

※NOx 計測器・SPM 計測器は環境計測器ガイドブック より抽出したもので市販製品化されているものはこの限りではない

３．個々の自動車の排出ガスの計測技術

空燃比などエンジンや排出ガスの性状、車速、エンジン回転数等の自動車の走行状況などの情報も収集先に示した環境改善に対する交通政策に対応してし蓄積することが可能である。さらに、このような環境モニタリングを行っていくためには、交通流と機器と GPS の位置情報を組み合わせることで、自大気中の汚染物質との関係を分析していく必要があ

動車が走行した地点や路線と NOx 排出量を対応づる。自排局では、大気汚染の著しい交差点の道路端けることが可能になる。

付近の大気を測定しており、その地点の交通流との開発当初は写真−２に示すように、排気管を加工関係を分析することも可能である。しかし、自排局してセンサを取り付けていたため、センサの設置、による測定においても、個々の自動車がどの程度の撤去の工事が必要で、数多くの車両で計測すること大気汚染物質を排出しているかを測定することは不は容易ではなかった。現在では、センサ類をまとめ、可能である。現在、個々の自動車の排気ガスは新車時、車検時に室内実験での測定が行われているが、試験モードが実際の走行中の状態を再現しているかについては判断が難しい。特に車両の速度、加減速による詳細な挙動や、積載重量による影響等、実際の走行特性に対応した NOx の排出量の実態を室内試験の結果に基づいて推計することは、必ずしも適切とは言い難い。
そこで、実際の走行中における排出ガスの実態を把握するために次のような技術が開発されている。
写真−１ 車載型 NOx 計測器の設置例（トランク）

１つは、車両に NOx 計測器を搭載し、実際の走行中の NOx を継続的に計測することであり、他方は、リモートセンシング技術を応用した方法である。
（１）車載型 NOx 計測器
NOx 排出量は、速度、加速度などの走行状況により大きく変動するため、実際の走行状況と NOx濃度とを同時に把握することが重要である。これらの要請に対応し、小型軽量な直挿型の NOx 計を活用した車載型 NOx 計測器が開発されている。この機器は、道路走行時の NOx 濃度をリアル タ イ ム

写真−２ センサ類の排気部への設置状況（０．
１秒毎）で計測できると同時に、排出ガス流量、38IBS Annual Report 研究活動報告 ２００２
目次へ．特 集設置撤去が容易なアタッチメント式に改良されている。

４．車両挙動を考慮した排出ガス計測調査６）（２）リモートセンシング技術による計測器

ここでは、土木学会「道路利用の効率化及び環境近年、光の散乱、吸収、発光を利用したサンプル負荷軽減のための ITS 研究小委員会 WG２．
１」でのの採取を伴わないリモートセンシングによる環境大計測調査について紹介する。この調査は、筆者らが気の計測機器の開発が進められている。このようなWGでの活動として中心的に計測を行ったものである。

機器を路側に設置することで、走行中の自動車の排（１）調査の概要

出ガスの計測が可能となる。
リモートセンシングでは、赤外線（紫外線）分光ａ）調査のねらいの原理を利用し、発光源から赤外線（紫外線）を反

現在開発されているまたは開発中であるさまざま射板に向けて発光し、反射してきた光の弦数量を計な機器を用いた実走行に基づいた排出状況（排出量、測することにより通過した環境大気中の汚染物質の排出濃度）を計測する方法論をとりまとめる。また、濃度を算出する。図−１にリモートセンシング計測

計測結果を用いて実際の 走 行 の 状 態 と 排 出 特 性の概念を示す。

（NOx、SPM）の関係について整理する。最終的に海外ではリモートセンシングによる計測結果を利は、交通のミクロシミュレーションモデルへ適用す用して、排出ガス濃度の低い自動車への排出ガス検る NOx、SPM の排出原単位の作成を目標とする。

査の免除や、排気ガス濃度の高い自動車への修理のｂ）計測の体系勧告などの利用が試みられている。

計測は前述の「車載型」と「リモートセンシング」の２種類の計測方法を採用する。各計測方法の特徴を、排出特性を把握する上で考慮すべき項目とその計測可能性の視点から整理した（表−４）。
車載型の計測は、様々な道路を走行することで、道路特性別のデータを取得することができる利点がある。一方でリモートセンシングの計測では、車両登録番号と陸運局のデータを照合することにより車種、使用燃料のデータを取得することが可能になる。
本調査では、高速道路の IC 部でリモートセンシングの計測を実施し、軸重計により車両重量のデータを合わせて取得した。

図−１ リモートセンシングによる計測の概念
表−４ 排出特性を把握する上で考慮すべき項目の計測可能性
ねらい
速度・加速度別

車載型

リモートセンシング○○
・特定の車両ではあるが、利用する道路や交通 ・特定の路線ではあるが、複数の異なる車種から取得されるデータを加速度別に整理す状況に対応したデータを加速度別に整理するることにより可能
ことにより可能○
車両特性△（車種、使用燃料、積載状況等） ・計測器を載せ替えることにより可能だが台数 ・車両ナンバーを取得し、陸運局のデータより車種、使用燃料のデータを取得は限定される。
・IC の軸重計を利用することにより、総重・積載重量は考慮できない。
（積み荷の状況、満載／半載程度なら分かる） 量を取得
道路特性
（高速／一般道、勾配等）○
×・さまざまな道路を走行することで、道路特性 ・特定の路線に機器を固定するため不可能別のデータを取得することができる。

IBS Annual Report 研究活動報告 ２００２
目次へ

39

（２）リモートセンシングによる計測調査

周辺の環境計測ａ）調査目的

・交通量による周辺の大気環境への影響や、特に

車種別速度／加速度別 NOx 排出濃度の計測

排出濃度の高い車両の影響を確認するために、・通過する車両を車種別に分類し、速度／加速度

NOx、SPM の測定を行った。

別の NOx 排出濃度を計測する。
表−６ 周辺の環境計測の概要

・どのような車種及び走行特性が NOx 排出濃度に与える影響が大きいのかを整理する。

計測項目

車種・走行特性に対応した排出原単位の作成

NOx 濃度乾式計測装置
パーティクルカウンターｂ）調査概要

SPM（粒径別個数）
ローボリウムエアサンプラー（濃度）
デジタル粉じん計調査日程

・平成１４年１０月（平日３日間）

風向・風速風向／風速計
気温・湿度、日照量

調査地点

・東名高速道路計測装置

横浜青葉 IC 入口

第２レーンc）調査内容

リモートセンシングによる計測
・リモートセンシング計測装置により、個々の車（３）車載型計測装置による計測ａ）調査目的

（車種別）速度／加速度別 NOx 排出源単位

両の排出ガスの成分を計測する。

・０．
１秒毎に計測した NOx 排出濃度、速度、加・車両挙動と排出ガスとの関連性の分析のため、速度・加速度計を設置し、排気ガス計測と同時に車両の速度と加速度を計測する。

速度から速度／加速度別の NOx 排出原単位（g／km）を作成する。

（車種別）速度／加速度別 SPM 排出特性

・路側に CCD カメラを設置し、車両のナンバー・０．
１秒毎に計測した不透明度（オパシティ）、プレート画像を撮影し、上記で得られた排出ガ

速度、加速度から速度／加速度別の SPM 排出特性を把握する。

スデータと車両とを対応させる。
・軸重計により車両の重量データを取得する。

ｂ）調査概要調査日程

表−５ リモートセンシング計測の概要

・平成１４年９月末〜１０月中旬

計測項目

・朝・夕のピーク時、日中の１日３回、合計約６

計測装置

NOx 濃度

リモートセンシング計測装置

速度・加速度

速度・加速度センサ

車両登録番号CCD カメラ

車両総重量軸重計

時間走行走行ルート
・様々な速度帯のデータを得るために高速道路、一般道路から構成した。また、勾配のデータを得るために起伏のある道路を設定した。
・横浜青葉 IC 周辺のルートを設定し、リモートセンシングと同時に計測した。
ｃ）調査内容計測項目・NOx 濃度、PM の代理指標である不透明度（オパシティ）を計測する。また排出量を算出するために必要な吸気流量などのその他必要な指標も計測する。
・車両挙動と排出ガスとの関連を分析するため、車両の速度と加速度を計測する。
・PM と代理指標である不透明度（オパシティ）
写真−３ リモートセンシングによる計測風景

40の関係を確認するために、別途シャシーダイナ

IBS Annual Report 研究活動報告 ２００２
目次へ．特 集モ試験を行う。

これまでの環境改善効果の推計・計測では、走行計測間隔条件や道路条件を反映した排出原単位を適用してお・０．
１秒毎

らず、また、交通量についても日交通量をベースに計測車両および積載条件推計を行う等、TDM 等の細やかな交通施策の効果

・４t 積みの車両（いすゞフォワード［H０６規制車］をベースにした散水車）
・空、半載、満載の積載条件で計測する（散水車のタンクの水量で積載条件を調整）。

を検討する手法としては十分ではなかった。これらの施策効果を精度よく推計するためには、ミクロシミュレーション等を用いた交通量の詳細な推計と、走行条件、道路条件に応じた排出原単位の適用が望まれるところである。また、道路沿道での環境モニ

表−７ 車載型計測装置による計測項目
計測装置

計測項目

車載型計測装置

NOx 濃度、不透明度（オパシティ）、吸気流量、吸気圧、吸気温度、大気圧、大気温度、大気相対湿度、酸素濃度、エンジン回転数

タリングにより、施策による環境改善効果を適切な場所で正確に把握することも必要である。
今後、環境に関する政策評価においては、上記の手法を活用することにより、環境改善効果を精度良く推計・計測することが不可欠である。

セイフティレコーダ 緯度・経度、地点速度、前後加速度、横加速度

６．おわりに
本稿では環境計測技術の最新動向の一部について紹介を行った。筆者らは計測環境に関する専門家ではないため、化学的側面や大気環境特有の技術について十分に解説できていない面が多々あることをご容赦いただくとともに、本稿に対する批判や新たな指摘を受けて、新たな環境技術に関する知識を深めていきたい。
なお、本稿の２章及び３章の内容は、国土交通省の受託業務の内容及び文献７を今回の特集用に加筆修正したものである。
写真−４ 計測車両

参考文献
１）国土交通省地方道・環境課道路環境調査室：沿道
環境・地球環境問題における課題の現状と対策，道路，VOL．
７
３９，pp８−１３，２００２５．今後の環境に関する政策評価へ向けて
本稿で紹介した常時観測における大気環境の測定手法、実走行時の自動車排出ガス計測手法に関する

技術は、 交通施策の環境改善効果を計測するため２）http : //www-aeros.nies.go.jp/index.html
３）環境庁大気保全局：環境大気常時監視マニュアル，
１９９０４）http : //www.kankyo.metro.tokyo.jp/index.htm５）公害対策技術同友会：環境計測器ガイドブック（第の環境モニタリング、 走行条件（速度・加速度、積載条件）、道路条件（勾配）に応じた排出原単位５版），２０００６）牧村和彦：ITS 技術を用いた局所的な交通環境変の作成などに有効である。

化の分析，効率・環境改善に向けた ITS ―現状と課題―

近年では、TDM（交通需要マネジメント）等の交通施策が各地で検討されているが、施策を比較、検討するためには環境改善効果を推計・計測する手土木計画学ワンデーセミナー

シリー

ズ３０，pp４１−５２，２００２７）毛利雄一・森尾淳：環境計測の最新動向，交通工学，Vol．
３６，No．
４，pp９−１３，２００１法が必要である。

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