Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
表面に近い地点ほど、当該グリッド内に存在する全ての発生源の影響をより強く受けて大気中水銀濃度のモデル推計精度が低下すると推察された。GEOS-Chemには、全球シミュレーションの結果をもとに、特定の領域に対して本来の気象データの水平解像度( $ 1/2^{\circ} \times 2/3^{\circ} $ )でシミュレーション(ネストシミュレーション)を行う機能も備わっていることから、今後、このネストシミュレーションにより大気中水銀濃度の推計精度を向上させることができるか検討する必要がある。

図(4)-10 立山及び対馬における大気中TGM濃度の観測値及びモデル計算値(M2-2)。観測値は連続観測データの月毎の平均値 $ (C_{ave}) $ 及び標準偏差 $ (\sigma;\mathrm{エラーバー}) $ $ (C_{ave}\pm3\sigma $ の範囲から外れるデータは外れ値として除外)。

注1）モデル計算値は2007～2009年の平均値及び標準偏差(エラーバー)。

注2）対馬については、国設対馬酸性雨測定所、及び対馬が位置するモデルグリッド内に存在する全ての一般環境測定局における、「有害大気汚染物質モニタリング調査」による水銀の各測定結果(2007～2009年の平均値及び標準偏差(エラーバー))も示した。

## 3 ) 水銀の大気沈着フラックス

図(4)-11に、国内及びヨーロッパにおける水銀(Hg(II)+Hg(P))の乾性・湿性沈着フラックスの観測値とモデル計算値との関係を示す。乾性沈着フラックスについて、Hg+Brモデルは観測値を大きく過小評価したのに対し、Hg+Br/O_{3}モデルでは北海道の2サイト(図(4)-2のA及びB)を除きその再現性が大きく向上した。これは、O_{3}による大気中Hg(0)酸化速度がBrによる同酸化速度よりも大きいことから、Hg(0)のHg(II)
への酸化量及びHg(II)の乾性沈着量の各モデル計算値がBrのみの場合と比べて増大するためであると考えられる。一方、湿性沈着フラックスについては、 $ O_{3} $ によるHg(0)酸化反応の有無によるモデル計算値の違いは乾性沈着の場合と比べて小さかった。しかしながら、Holmes et al. $ ^{[12]} $ が行ったGEOS-Chem-Hgによるモデル研究では、BrによるHg(0)酸化反応系のみを組み込んだ場合、Br濃度が低いアメリカ南東部における湿性沈着フラックスの季節変動パターンを捉えることができなかったのに対し、 $ O_{3} $ 及びOHによる各酸化反応を組み込んだモデルでは再現できたと報告している。以上のことから、低～中緯度域における水銀の大気沈着、特に乾性沈着フラックスのモデル推計精度を向上させるためには、 $ O_{3} $ によるHg(0)酸化反応を組み込むことが必要であると結論できる。

図(4)-11 水銀(Hg(II) + Hg(P))の年間総大気沈着フラックスの観測値(横軸)とモデル計算値(縦軸)との関係注(a)国内の7サイト(図4-2のA～G)における乾性沈着フラックス、(b)同7サイトにおける湿性沈着フラックス、(c)ヨーロッパの8サイトにおける湿性沈着フラックス。国内の乾性・湿性沈着フラックスの観測値は2003～2005年の平均値 $ ^{42} $ 、同モデル計算値は2007～2009年の平均値。ヨーロッパの湿性沈着フラックスは、観測値 $ ^{43} $ 、モデル計算値ともに2007年の値。図中の実線は観測値：モデル計算値=1:1を、点線はファクター2をそれぞれ表す。

## （３）水銀マルチメディアモデルによる水銀の循環挙動の解析及び将来予測

## 1 ）全球及び日本における水銀収支

図(4)-12及び図(4)-13に、M2-2による全球及び日本における水銀収支の各モデル推計結果を示す。大気及び海洋表層の各現存量、及びフラックスは、2007～2009年の年平均値である。また、表層土壌の現存量は、土壌の深さ及び乾燥密度をそれぞれ15 cm及び1.3 g cm $ ^{-3} $ として算出した。

全球では、人為大気排出及び地質由来の大気放出により年間2420 Mgの水銀が循環系内に新たにインプ
ットされるが、各環境媒体(大気、表層土壌、海洋表層、及び氷)における収支より、その45.9% (1110 Mg)及び3.33% (80.6 Mg)に相当する量が表層土壌及び氷にそれぞれ蓄積し、52.6% (1270 Mg)に相当する量が海洋次表層以深に移動・蓄積すると推定された。この海洋次表層以深に移動・蓄積する量は、海洋表層から次表層への正味の移動量(Hg(P)の沈降量(3670 Mg)から、次表層から表層への正味の移動フラックス(表層(混合層)への正味の取込量及びEkman pumpingによる表層への輸送フラックスの総和; 2170 Mg)を差し引いた値)の84.8%に相当する。

図(4)-12 水銀の全球収支のモデル推定結果(M2-2)
同様に、日本では、人為排出及び地質由来の放出により新たにインプットされる水銀(年間38.8 Mg)のうち、55.4% (21.5 (46.2-24.7) Mg)に相当する量が領域外へ大気輸送され、6.47% (2.51 Mg)及び38.1% (14.8 Mg)に相当する量が表層土壌及び海洋次表層以深に移動・蓄積すると推定された。正味で領域外へ大気輸送される水銀は、領域内での人為排出量(27.2 Mg)の79.0%に相当する。また、Hg(II)及びHg(P)は正味で年間24.7 Mgが領域内に大気輸送されると推計されたが、その97.0% (24.0 Mg)に相当する量がHg(II)あるいはHg(P)として領域内に大気沈着し、残りはHg(0)に還元されると見積もられた。

図(4)-13 日本(図(4)-2の赤線で囲った領域)における水銀収支のモデル推定結果(M2-2)

なお、GEOS-Chem-Hgには、水銀の陸域から海洋への河川経由での流出フラックス及び海洋内での水平方向の輸送フラックスは組み込まれていない。前者については、特に沿岸域で、河川経由で流入した水銀により海洋表層中水銀濃度が上昇し、それにより海洋表層から大気へのHg(0)放出フラックスが増大することが考えられる。 $ ^{44,45} $ 後者についても、海洋生態系の水銀汚染、特に魚介類への水銀濃縮を評価する上で、海洋に大気沈着した水銀が海流によりどこにどの程度輸送されるのか定量的に把握する必要がある。したがって、これらの過程をどのようにモデルに組み込むか、今後検討する必要がある。
## 2 ) 将来予測

図(4)-14、(4)-15及び(4)-16に、SQ、EXECの各水銀人為大気排出量予測シナリオ(図(4)-3及び表(4)-2)による2050年の水銀の人為排出量、地表層大気中TGM濃度及び総大気沈着フラックスの各モデル予測値の、2005年現在の各モデル計算値に対する比率の全球分布をそれぞれ示す。TGM濃度及び水銀総沈着フラックスは、2007～2009年の気象データにより計算した結果の年平均値である。

TGM濃度、水銀総沈着フラックスともに、人為排出量の増大シナリオ(SQ)及び減少シナリオ(EXEC)の各影響はいずれも排出源地域とその周辺で明確に表れ、それほど全球の広範囲には及ばないと推察された。しかし、人為排出量が現在世界最大である中国を中心とするアジア地域においては、人為排出量の増大及び減少の各影響が最も強く表れると推定され、同地域において水銀排出抑制対策を早急に実行することが、同地域の水銀汚染の進行を防止するために必要であると考えられる。また、排出源の少ない南半球では人為排出量の増減の影響は小さく、半球間の水銀の大気輸送量も小さいと見積もられた。

図(4)-14 SQ (左上)、EXEC (右上)の各シナリオによる2050年の水銀の人為大気排出量の予測値の、2005年現在の排出量(GEIA2005；左下)に対する比率
図(4)-15 SQ (左上)、EXEC (右上)の各シナリオによる2050年の地表層大気中TGM濃度(年平均値)のモデル予測値の、2005年現在の同モデル計算値(左下)に対する比率

図(4)-16 SQ (左上)、EXEC (右上)の各シナリオによる2050年の水銀の年間総大気沈着フラックスのモデル予測値の、2005年現在の同モデル計算値(左下)に対する比率
### 5. 本研究により得られた成果

多媒体モデルとしては、米国航空宇宙局が開発した全球大気化学輸送モデルGEOS-Chemの大気－陸域－海洋連結型水銀モデルを利用し、その各素過程のパラメータ化手法の検証及び最適化を行いながら、比較的推計精度の高いモデルを完成させた。

さらに、このモデルを使用して水銀の循環挙動解析を行った結果、全球及び日本における水銀収支を概ね明らかにすることができた。また、将来予測シナリオを適用して大気中の水銀濃度、水銀総沈着フラックスを予測したが、人為排出量の増大シナリオ(SQ)及び減少シナリオ(EXEC)の各影響はいずれも排出源地域とその周辺で明確な変化が表れ、全球の広範囲までにはそれほど及ばないと推察された。しかし、人為排出量が現在世界最大である中国等を中心とするアジア地域においては、人為排出量の増大及び減少の各影響が最も強く表れると推定され、同地域において水銀排出抑制対策を早急に実行することが、同地域の水銀汚染の進行を防止するために重要であると考えられた。

## （1） 科学的意義

「はじめに」にも述べたように、日本を含めたアジアにおける水銀のモニタリング態勢の構築は欧米に比べて立ち遅れている状況にある。モニタリングデータ、特に1時間値の連続測定値は、時間変動、日変動、季節変動をとらえる上で非常に重要である。

モニタリングデータが不足している現状においては、モデルシュミレーションがこれら現状を推定するツールとして重要な役割を果たすが、モデルの信頼性の検証が重要であり、また、水銀は人為的排出のみでなく陸地や海面からの揮散が考えられることから多媒体を対象とする必要がある。

本研究においてはこれらの課題を解決すべき検討を行った結果、これまで研究の少なかった比較的推計精度の高い水銀多媒体解析モデルを完成させることができたことは大きな成果といえる。

さらに、このモデルを使用して水銀の循環挙動解析を行った結果、これまであまり明らかにされていなかった、全球及び日本における水銀収支を概ね明らかにすることができた。特に、人為起源のみでなく、土壌、地質、海面由来の放出量がかなりあることが明らかとなった。

## （２）環境政策への貢献

＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

本研究では、開発したモデルに、AMAP/UNEPの将来予測シナリオを一部適用して大気中の水銀濃度、水銀総沈着フラックスを予測(2050年）したが、人為排出量の増大シナリオ(SQ)及び減少シナリオ(EXEC)の各影響はいずれも排出源地域とその周辺で明確な変化が表れることが判明した。また、人為排出量が現在世界最大である中国等を中心とするアジア地域においては、人為排出量の増大及び減少の各影響が最も強く表れると推定された。

これらの推計結果は、同地域において水銀汚染の進行を防止するため、水銀排出抑制対策を早急に実行することが重要であることを示唆しており、本研究の成果は、国や都道府県等の行政が排出防止対策推進施策に十分活用することが見込まれる。
なお、本研究の成果については、今後も引き続き報告、啓発に努めていきたい。

### 6. 国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。

### 7. 研究成果の発表状況

## (1) 誌上発表

<論文(査読あり)>

## <査読付論文に準ずる成果発表>

特に記載すべき事項はない。

くその他誌上発表(査読なし)>

特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表(学会等)

1) 池本久利，高橋克行，羽染 久，植田洋匡：第51回大気環境学会(2010年)「全国の大気中水銀濃度の分布と経年変化」

2) H. Ikemoto, K. Takahashi, H. Hasome, H. Ueda and T. Kikuchi: 10th International Conference on Mercury as a Global Pollutant, Halifax, Nova Scotia, Canada, 2011

“Analysis of atmospheric mercury monitoring data in Japan from 2001 to 2008 – spatial and temporal variations and emission source attribution –”

3) 池本久利, 菊地哲郎, 高橋克行, 植田洋匡, 羽染 久: 第52回大気環境学会年会(2011)

「ボックスモデルによる大気－陸域－海洋間の水銀循環の検討」

4)菊地哲郎, 池本久利, 高橋克行, 羽染 久, 植田洋匡: 第53回大気環境学会年会(2012)、GEOS-Chem-Hg モデルによる大気 - 海洋 - 陸域間の水銀循環のシミュレーション—計算条件の検討—

（3）出願特許

特に記載すべき事項はない。

(4) シンポジウム、セミナー等の開催(主催のもの)

1) 琵琶湖流域環境セミナー(平成24年3月3日、滋賀県立大学A2棟201講義室、観客90名)

テーマ2；世界の水銀問題と日本の現状

（５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない

(6) その他

特に記載すべき事項はない。
and Technology, 45, 10477-10484.

33) AMAP/UNEP, 2008: Technical Background Report to the Global Atmospheric Mercury Assessment. Arctic Monitoring and Assessment Programme / UNEP Chemicals Branch, http://www.chem.unep.ch/mercury/Atmospheric_Emissions/Technical_background_report.pdf.

34) UNEP, 2013: Global Mercury Assessment 2013: Sources, Emissions, Releases and Environmental Transport. UNEP Chemicals Branch, Geneva, Switzerland, http://www.unep.org/PDF/PressReleases/GlobalMercuryAssessment2013.pdf.

35) Lindberg, S., R. Bullock, R. Ebinghaus, D. Daniel Engstrom, X. Feng, W. Fitzgerald, N. Pirrone, E. Prestbo, and C. Seigneur, 2007: A synthesis of progress and uncertainties in attributing the sources of mercury in deposition. Ambio, 36, 19-32.

36) Carmichael, G. R., T. Sakurai, D. Street, Y. Hozumi, H. Ueda, S. U. Park, C. Fung, Z. Han, M. Kajino, M. Engardt, C. Bennet, H. Hayami, K. Sartelet, T. Holloway, Z. Wang, A. Kannari, J. Fu, K. Matsuda, N. Thongboonchoo, and M. Amann, 2008: MICS-Asia II: The model intercomparison study for Asia Phase II methodology and overview of findings. Atmospheric Environment, 42, 3468-3490.

37) Han, Z., T. Sakurai, H. Ueda, G. R. Carmichael, D. Streets, H. Hayami, Z. Wang, T. Holloway, M. Engardt, Y. Hozumi, S. U. Park, M. Kajino, K. Sartelet, C. Fung, C. Bennet, N. Thongboonchoo, Y. Tang, A. Chang, K. Matsuda, and M. Amann, 2008: MICS-Asia II: Model intercomparisons and evaluation of ozone and relevant species. Atmospheric Environment, 42, 3491-3509.

38) Ma, M., D. Wang, R. Sun, Y. Shen, and L. Huang, 2013: Gaseous mercury emissions from subtropical forested and open field soils in a national nature reserve, southwest China. Atmospheric Environment, 64, 116-123.

39) Edwards, G. C., and D. A. Howard, 2012: Air-surface exchange measurements of gaseous elemental mercury over naturally enriched and background terrestrial landscapes in Australia. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 12, 27927-27954.

40) Soerensen, A. L., H. Skov, D. J. Jacob, B. T. Soerensen, and M. S. Johnson, 2010: Global concentrations of gaseous elemental mercury and reactive gaseous mercury in the marine boundary layer. Environmental Science and Technology, 44, 7425-7430.

41) https://github.com/noelleselin/HgBenchmark.

42) Sakata, M., and K. Asakura, 2008: Evaluating relative contribution of atmospheric mercury species to mercury dry deposition in Japan. Water, Air, and Soil Pollution, 193, 51-63.

43) Heavy metals and POP measurements, 2007. EMEP/CCC-Report 3/2009, Norwegian Institute for Air Research, Kjeller, Norway, 2009. http://www.nilu.no/projects/ccc/reports/cccr3-2009.pdf.

44) Fu, X., X. Feng, G. Zhang, W. Xu, X. Li, H. Yao, P. Liang, J. Li, J. Sommar, R. Yin, and N. Liu, 2010: Mercury in the marine boundary layer and seawater of the South China Sea: Concentrations, sea/air flux, and implication for land outflow. Journal of Geophysical Research, 115, D06303.

45) Fisher, J. A., D. J. Jacob, A. L. Soerensen, A. L., H. M. Amos, A. Steffen, and E. M. Sunderland, 2012: Riverine source of Arctic Ocean mercury inferred from atmospheric observations. Nature Geoscience, 5, 499-504.
# Research for Measurement, Dynamics, and Control of Long-distance Transboundary Migration of Atmospheric Mercury Using Mountain as Observation Tower

Principal Investigator: Osamu NAGAFUCHI

Institution: The University of Shiga Prefecture

2500 Hassaka-cyo, Hikone city, Shiga Prefecture, 522-8533, JAPAN

Tel: +81-749-28-8309 / Fax: +81-749-28-9583

E-mail: nagafuti@ses.usp.ac.jp

Cooperated by: Toyama Prefectural University, Toyohashi University of Technology, Japan

Environmental Sanitation Center

## [Abstract]

Key Words: Mercury, Long-range Transportation, Mountainous Area, Free Troposphere and Boundary Layer, Multimedia Model

In recent years, the United Nations Environment Programme (UNEP) has called for reductions in mercury discharges to the environment in countries around the world and for reductions in associated health risks. Research into transboundary movement of mercury, deposition of mercury in polar regions, and atmospheric mercury concentrations in highlands, for example, is considered to be indispensable. However, Japan carries out almost no monitoring of mercury in mountainous and remote areas.

In order to clarify the fate and transport of atmospheric mercury in Japan and the East Asia, we have researched following topics. First, we observed mercury, ozone, chlorine monoxide, and sulfate on the top of Mt.Fuji (3776 m) and Mt.Norikura (2783 m), which are located in free convection layer. Second, we installed the passive Hg sampler, at several altitudes of Mt. Fuji and Mt.Ibuki, in order to evaluate vertical distribution. Hg monitoring was also held at islands, Yakushima, Tsushima and Okinawa Is, respectively. Third, we observed rain water at mountainous and Islands experimental sites. We also sampled rime and snow at several sites in Japan. Fourth, we measured tree-ring core and sediment core samples to evaluate the history of atmospheric pollution. In order to conduct these sampling, we developed Hg passive sampler and rainwater sampling device for Hg. After that, we developed Hg environment multi-media model (GEOS-Chem-Hg). And we adopted some measured datasets to its parameters. Then we did scenario analysis.

First we successfully developed new sampling methods of the passive Hg sampler and the rainwater collecting system, respectively. From these measurements, it is clear that the high Hg
concentration was mainly observed when the air mass comes from the East Asia continent. The high correlation was observed between Hg and As, Te, In, respectively. From the rainwater results, the fluctuation of Hg concentration was related to Hg (p) concentration in rainwater. Tree-ring samples which were collected at Yakushima site indicated that the increasing of Hg concentration was observed just before 30 years from now. The result of the scenario analysis employing environmental multi-media model, it is important to do various actions to reduce Hg emission from anthropogenic sources in East A
B-1008 山岳を観測タワーとした大気中水銀の長距離越境輸送に係わる計測・動態・制御に関する研究 公立大学法人 滋賀県立大学

## 研究の背景

## 研究の結果 装置の開発、分析法の開発

東アジアの水銀排出量→世界の30%

地球上を移流する水銀の50%はアジア起源

伊吹山で水銀の越境輸送確認

降水の主成分はII価の水銀

立山では火山の影響

マルチメディアモデルの開発

本研究において東アジア地域における大気中水銀の動態に関する知見を収集できた。今秋に水銀条約締結されるが、今後、東アジアにおける大気中水銀の削減、制御に関する政策決定に資する知見として活用が見こまれる。
【S-9-1】生物多様性評価予測モデルの開発・適用と自然共生社会への政策提言（H23～H27）

宮下直（東京大学）

### 1. 研究实施体制

（１）モザイク景観における生物多様性総合評価と保全への政策提言（東京大学）

（２）農業環境における生物多様性評価のためのスケールアップ手法の開発・適用（国立研究開発法人農業環境技術研究所）

（３）植物の広域データ解析によるホットスポット特定とその将来の定量的予測（国立研究開発法人国立環境研究所）

（４）アジア規模での生物多様性総合評価と自然共生社会への政策提言（九州大学）

（５）東南アジア熱帯林における生物多様性損失の比較シナリオ分析（京都大学）

（６）生物多様性フットプリントの評価指標の開発（横浜国立大学）

## 2 ．研究開発目的

本研究では、以下の3つの達成目標を掲げる。まず第一に、他の領域2-5のアウトプットが全体として整合性を持ち、科学的に妥当なモデルに依拠するように支援する。具体的には、統計モデルの標準化、高度化、地図化を行うとともに、保護区設定のアルゴリズムを構築し、政策提案を行う。とくに、「生物多様性の保全にとって重要な地域を抽出」(目標11)と、「絶滅危惧種の絶滅の防止と保全状況の改善」(目標12)を念頭に置く。第2に、他領域間をまたがる課題(複合生態系、農業環境、貿易による他国への負荷)について、定量評価のための新たな指標(生物多様性フットプリントなど)の開発や、農業や貿易・開発援助のあり方についての政策提言を行う。これは「森林の消失の減少」(愛知目標5)や「農地の生物多様性の保全を確保するような持続的管理」(愛知目標7)に関係する。第3に、人口増加や熱帯林の減少が著しい東南アジア諸国において、社会的要因と生態的要因を統合した要因分析、シナリオ分析を行い、生物多様性の保全と持続的利用の両立を目指した政策提言を導く。

### 3. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

1）我が国の鳥類、蝶類、両生類の合計195種を対象とした解析により、2080年までに温暖化によって絶滅危惧Ⅱ類以上に追加される種数は、どの分類群でも数10%増加することが予測された。将来の気候変動を見越した保護区選定の重要性を示すものである。

2）全球スケールにおいて、種多様性の保全に景観多様性の維持が正の効果を持つ地域と負の効果を持つ地域を色分けすることができたため、景観異質性と均一景観のどちらを維持すべきかという議論に一定の方向性を与えることができた。

3）これまで国内ではほとんど実施されてこなかった、農業生態系における第一の危機（圃場整備）と第二の危機（耕作放棄）が重要である地域を全国スケールで提示し、また耕作放棄の拡大に関係する要因の検討ができた。

4）生物の空間分布情報に加えて時系列情報を活用した保全優先地域特定手法を開発し、従来の手法よりも効率的な優先付けが可能になることを示した。本手法を国内の維管束植物に適用した結果、優先保全地域を適切に選べば、愛知目標に定められた陸地の17%の保護区面積は絶滅回避のために十分な広さであること、しかし保護区内での保全効果が十分でなければ、面積のみ増やしても絶滅は回避しきれないことを示した。

5) 森林減少には潜在的原因 → 直接的原因 → 森林減少という階層性があり、既存研究が主に注目してきた潜在的 → 森林減少パスでは解析対象とする年代によって相関パターンが真逆になることを示した。これに対し、潜在的原因 → 直接的原因と直接的原因 → 森林減少の2つ
のパスは年代によらず一貫した傾向があることを示した。

6) 木材貿易の影響を評価するための 2 種類の生物多様性フットプリント指標を開発した。分布内の森林減少率に基づいた指標と、絶滅リスクに与える影響を評価する指標である。後者は、絶滅リスクを抑制するためのシナリオ分析を行えることが特徴である。

## (2) 環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

1）環境省による生物多様性及び生態系サービスの総合評価報告書(JBQ2)に対して、相補性解析による鳥類の保全優先地の分布図を成果として報告し、平野部を中心に広がる保護区とのギャップにおいて、保全地拡充の必要性を提言した。

2) 環境省の平成 23 年度生物多様性評価の地図化検討会において、保護区設定による種の絶滅リスク低減効果の効率的計算手法により抽出した絶滅危惧植物の保全重要地域の分布マップが、生物多様性評価のための総合的な地図化に貢献した。また、種の保存法における国内希少野生植物種の新規選定のために、絶滅危惧維管束植物の絶滅リスクを考慮した保護区選択の解析結果を、環境省自然環境局の希少種保全推進室に対して情報提供した。

3)「生物多様性国家戦略 2012-2020」第4章第2節基本戦略4「地球規模の視野を持って行動する」において、本研究からの政策提言に基づいて、以下の記述が盛り込まれた。「【国際協力】わが国は、食料や木材などの資源の多くを海外から輸入しており、他国の生物多様性を利用しているという視点に立ち、地球規模での生物多様性保全に貢献する必要があります。」

4）BF-spatial の成果を CBD 第 5 回国別報告書へ掲載した。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

1）陸域生物の将来予測の結果から、将来のホットスポットと重複している既存保護区では、保全管理施策をより一層強化する必要がある一方、既存保護区外に予測されたホットスポットは里地里山に広く存在するため、生物多様性地域戦略や各種の公的支援策などを通して、民間保護地域を含む保全地域の拡充が望まれる。

2）全国スケールで食料生産と生物多様性保全の両立に向けたゾーニング手法を開発できた。これは愛知目標戦略目標 B 個別目標 7 「農業・養殖業・林業を持続的に管理する」の達成に貢献できる。国や都道府県レベルの環境政策および農業政策の立案において今後利用されることが期待される。

3) 現在人口が増えて森林面積が急減しているカンボジア・インドネシアなどで、2050年には人口増加が止まり、森林を回復させ得る条件が生まれるというシナリオは、日本政府が提案し国際合意となった生物多様性条約戦略計画の長期目標を裏付けるものであり、2050年までの生物多様性条約に関わる政策の基本的視点として活用されることが見込まれる。

4) 熱帯林減少を抑止し回復に導くには、森林減少のパターンとその要因を正確に把握して対策を講じることが重要である。本研究が示した森林の減少・回復のパターンや要因、および解析手法は、REDD+やIPBESにおける専門家会合や国際機関・各国の政策決定者に対して必要な情報を提供できる。

5）木材の消費と貿易の生物多様性影響を評価できるフットプリント指標を開発した。これは、木材の資源量だけでなく生物多様性の保全も考慮できる「持続可能な調達」の指標として使える可能性が考えられる。また、生物多様性や窒素に配慮した地方自治体の都市計画や環境基本計画として、本課題の成果が採用される見込みがある。

## 4 ．委員の指摘及び提言概要

多くの科学的新知見が得られ、十分な成果を上げている。政策提言に力点を置くサブテーマを
6 本設定した点は高く評価される。フットプリント指標は、(今後の高精度化にも期待を込めて)生物多様性損失防止に向けた国際政策ツールとして採り上げられる可能性を十分に秘めている。どのような場において生物多様性がどう評価できるか、各サブグループの成果をまとめるかたちの表現があると分かりやすかった。農業環境に関しては国内でのモデル化と評価に焦点を置いたので「アジア規模の視点」が薄いのが難点。

5. 評点

総合評点：A
## (別紙1)

## 政策ごとの予算との対応について(総括表)

（所管）內閣府（組織）個人情報保護委員會

(单位: 千円)

政策評価体系	一般会計	備考
27年度予算額	28年度予算額	比較増△減額
個人情報の適正な取扱いの確保	271,024	367,704	96,680
特定個人情報の取扱いに関する監視・監督	63,680	263,643	199,963
特定個人情報保護評価制度の適切な運用	50,000	33,480	△ 16,520
個人情報の保護及び利活用に関する施策の推進	64,443	〈54,537〉の内数	△ 64,443
〈54,537〉の内数
個人情報の保護及び利活用に関する広報・啓発・国際協力	92,901	16,044	△ 76,857
〈54,537〉の内数	〈54,537〉の内数

271,024	367,704	96,680

（注）1. 政策評価の対象となる予算及び政策評価の対象外の予算で政策に関連付けられるものを掲記している。

2. 下段〈〉外書きは、複数の政策にまたがる予算（例: 施設整備費等）及び複数の政策にまたがると整理できる予算であり、総額の「内数」で掲記し、合計欄において本書きに含めている。

3. 27年度予算額は、28年度予算額との比較対照のため組替え掲記している。

4. 27年度予算額は、当初予算額である。
## (別紙2)

## 政策ごとの予算との対応について(個別表)【一般会計】

（所管）內閣府（組織）個人情報保護委員會

(单位: 千円)

政策評価体系	組織	項	事項	27年度予算額	28年度予算額	比較增△減額
個人情報の適正な取扱いの確保	271,024	367,704	96,680
特定個人情報の取扱いに関する監視・監督	個人情報保護委員会	個人情報保護委員会	個人情報の適正な取扱いの確保に必要な経費	63,680	263,643	199,963
特定個人情報保護評価制度の適切な運用	個人情報保護委員会	個人情報保護委員会	個人情報の適正な取扱いの確保に必要な経費	50,000	33,480	△16,520
個人情報の保護及び利活用に関する施策の推進	個人情報保護委員会	個人情報保護委員会	個人情報の適正な取扱いの確保に必要な経費	64,443	〈54,537〉の内数	△64,443
個人情報の保護及び利活用に関する広報・啓発・国際協力	個人情報保護委員会	個人情報保護委員会	個人情報の適正な取扱いの確保に必要な経費	92,901	16,044	△76,857
計	271,024	367,704	96,680

（注）1. 政策評価の対象となる予算及び政策評価の対象外の予算で政策に関連付けられるものを掲記している。

2. 下段< >外書きは、複数の政策にまたがる予算（例: 施設整備費等）及び複数の政策にまたがると整理できる予算であり、総額の「内数」で掲記し、合計欄において本書きに含めている。

3. 27年度予算額は、28年度予算額との比較対照のため組替え掲記している。

4. 27年度予算額は、当初予算額である。
RF-0908 南西諸島のマングースの水銀濃縮解明に関する研究

（１）水銀濃縮機序解析ツールとして不可欠なマングース由来細胞の安定供給をめざす戦略

<研究協力者>

琉球大学大学院 医学研究科 遺伝医学分野 要 匡

医学研究科大学院生 田中 一宏

琉球大学 医学部 2年次 花房 宏昭

琉球大学 農学部 生産環境学科 亜熱帯動物学講座 小倉 剛

愛媛大学 沿岸環境科学研究センター 平田佐和子

平成21～22年度累計予算額：7,215千円（うち、平成22年度予算額：3,315千円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 沖縄に生息するジャワマングースは生体内、とりわけ肝臓に水銀を高濃度に蓄積することが知られており、マングース由来細胞はin vitroで水銀代謝機序を解析するために有用なツールの一つと考えられる。本研究ではマングース由来細胞を他機関に供与できるシステムの確立をめざし、初代培養肝細胞および線維芽細胞の培養限界、凍結保存、輸送について検討を行った。また、細胞寿命に限界の無い不死化細胞作製をめざし、機能的なマングース不死化関連遺伝子（Tert）発現ベクターを構築した。

マングース肝組織より回収した肝細胞は1週間程度、in vitroで培養することが可能で、短期の水銀代謝機序解析を目的とする実験に有用であると考えられた。また、皮膚組織より回収した線維芽細胞はin vitroでの増殖が良好で、継代、凍結保存、凍結輸送が可能であり、短中期（約2ヶ月）の実験系にも使用しうることが判明した。水銀の蓄積には暴露する水銀濃度とともに、「暴露する時間（期間）」が重要な要因となるが、時間軸を考慮した長期の実験には不死化細胞の樹立が不可欠である。そこで、不死化細胞樹立に向けてマングースTert遺伝子のクローニングを試み、活性領域を含む2種類の遺伝子断片を得た。得られた遺伝子断片を哺乳類細胞内で発現させるためのベクターに組換え発現ベクターを構築した。本ベクターをマングース細胞の染色体に導入したところ、Tert遺伝子が持続的に再発現することが確認された。これらの結果から本ベクターを用いて、マングースの各種組織から不死化細胞を樹立できる可能性が示された。

本研究成果は、in vitroでの水銀代謝機序解析を目的とした実験を可能にすることのみならず、薬物（毒物）耐性試験への応用が可能で、やんばるの生態系にとって外来動物であるマングースの選択的駆除に貢献すると期待される。

[キーワード] マングース、初代培養細胞、不死化細胞、不死化関連遺伝子(Tert)、遺伝子発現

### 1. はじめに

自然界での水銀濃縮は生物に甚大な影響を与える。水銀濃縮解明へのアプローチとして、こ
れまでに生態系における個体間での水銀分布比較解析が精力的に行われた。しかしながら、個体内、とりわけ野生生物での水銀代謝機序（分解・蓄積・排泄・耐性など）に関しては解析が困難なこともあり、あまりなされていない。そのため、自然界での水銀濃縮機序の全体像は依然不明な点が多い。

そこで我々は、in vivoあるいは細胞を使ったin vitroでの解析など革新的な視点からの研究を加えることにより、水銀濃縮機序解明の突破口にしたいと考え、本研究に着手した。昨年度までに、生体内、とりわけ肝臓に水銀を蓄積することが報告されているマングース $ ^{1,2)} $ を用い、水銀代謝機序解析のツールとしてマングース由来細胞が有用であることを示してきた（H20年度地球環境研究総合推進費・革新型研究課題（RF-085））。

In vitro実験に供給する細胞は個体から直接単離した初代培養細胞と正常な細胞機能を保持したまま増殖限界（細胞寿命）のみ消失した不死化細胞を考えている。初代培養細胞は、生体内での機能を良く反映し、細胞の単離プロトコールを確立すれば比較的簡単に入手可能である。しかし、個体に起因する被験細胞のばらつき（特に野生動物を用いる際には生息環境、年齢、栄養状態等が影響する）、細胞数や実験期間の制限といった欠点を持ち合わせている。

一方、不死化細胞は、樹立するまでに時間と費用、労力がかかるが、ひとたび樹立されれば均質な細胞を用いた実験が可能となり、使用する細胞数や実験の時期、期間、場所的な制約から解放され、解析の幅を広げることができる（表1）。In vitroの実験では両細胞ともに有用で、目的に応じて選択することになる。

本研究では、マングース由来細胞を他機関に供与するシステムの確立をめざし、初代培養細胞の培養限界、凍結保存、輸送について検討する。また、不死化細胞作製をめざし、マングース不死化関連遺伝子（Tert）をマングース細胞に発現させるためのベクター構築を行う。

表1 初代培養細胞と不死化細胞の特徴

初代培養細胞	不死化細胞
利点	生体内での生理代謝機構を最も反映する。	いつでも、誰でも、どこででも解析が可能となる。均質な細胞集団を用いた解析が可能となる。→多面的な解析が迅速に推進される。
欠点	個体の捕獲状況に影響される（実験期間の制限）。細胞数、継代回数に限界がある（実験内容の制限）。個体差による影響を受けやすい（再現実験の制限）。細胞により凍結保存不可（実験場所の制限）。	樹立が難しい（野生生物）。

### 2. 研究目的

（１）マングース由来初代培養細胞を他機関に供与できるシステムを確立する。

（２）マングース各種組織由来細胞の不死化細胞樹立にむけて、マングース不死化遺伝子（Tert）発現ベクターを構築し、その機能を検証する。
### 3. 研究方法

本研究課題を推進するにあたり、研究方針のフローチャートを図1に示す。

## 図 1 研究方針

（1）初代培養細胞に関して、in vitroの実験に供することが可能な期間、凍結保存による影響を検討する。初代培養肝細胞については、電子顕微鏡による超微形態観察を加える。

（2）マングース由来細胞の不死化に向けて、マングース不死化関連遺伝子（Tert）発現ベクターを構築し、マングース細胞内でTert遺伝子が発現することを確認する。選択抗生物質を含む培地中でも生存、増殖してくる細胞を選択的に培養することにより、持続的にTert遺伝子を発現する細胞をクローン化する。最終的に、細胞およびTert遺伝子発現ベクターの供与態勢を整える。

## （1） 初代培養細胞

## 1 ）初代培養肝細胞

## a 回収プロトコールの確立と回収細胞の確認

ラットで報告された肝細胞を単離する方法 $ ^{3)} $ を参考に、マングース肝組織から生存率の高い肝細胞を回収するためのプトコール確立を目指した。肝臓器は多様な細胞で構成されるため、初代培養細胞を扱う際には目的の細胞が回収されているかどうか、確認することが重要である。証明方法としては一般的に免疫組織化学を用いるが、マングースに対する抗体が市販されていないことから、今回はPAS染色によるグリコーゲン顆粒の証明、電子顕微鏡による超微形態観察を行った。PAS染色によるグリコーゲン顆粒の証明には、肝臓から回収した細胞を通法に従い20％ホルマリ
ンで固定した後、シッフ試薬にて染色した。超微形態観察には、2％グルタールアルデヒド/0.1Mリン酸緩衝液および2％四酸化オスミウム/0.1Mリン酸緩衝液で固定した細胞を供した。固定細胞をエポキシ樹脂に包埋、超薄切切片を作製し、酢酸ウラニル/鉛染色液で染色した。比較対象として、肝組織細切片に同様の処理を施した。撮影機種はJEOL JEM1200EX（80kV）を使用した。

## b 初代培養肝細胞の継代および培養限界、凍結保存の検討

回収した初代培養肝細胞が生物学的特性を保存したまま培養しうる期間について、PAS染色性をもとに検討した。また継代、凍結保存による影響を観察し、細胞供与の可能性について考察した。

## 2 ）初代培養線維芽細胞

## a 回收方法

肝臓摘出後のジャワマングースの耳朵を切除し、組織片を鋭利なメスで細切した。細切組織片に1.2 mg/mlコラゲナーゼ/0.5%BSA/10%FCS含有DMEMを加え、CO_{2}インキュベータ内で（37℃、5%CO_{2}）一晩反応させた。さらに、1/10容量の0.25%トリプシン-0.02%EDTA溶液を添加し2～3時間反応させた。反応後の溶液は100 μmのナイロンメッシュに通した後、抗生物質を添加した10%FCS含有DMEMに細胞を懸濁し、コラーゲンコート径10 cmシャーレに播種した。

## b 細胞継代法

マングース耳部より回収した細胞をP0（passage 0）細胞とした。P0細胞を10 cmプレート（Nunc #150350）に播種、70%コンフルエントになった時点で0.25%トリプシン-EDTA（GIBCO #25200）で処理し、細胞数を計測、約1～2x10⁵細胞を新しい10 cmプレートに継代した。P0細胞を継代して増えてきた細胞をP1、P1細胞を継代して増えてきた細胞をP2とし、細胞継代をP6まで約2ヶ月間継続した。至適培地は10%FCS含有DMEM（Dulbecco's modified Eagle's medium；SIGMA #D5796）である。

## c 凍結保存法および解凍法

トリプシン-EDTA処理細胞を、細胞密度が $ 1 \times 10^{7} $ 細胞/mlになるように細胞凍結保存液（Cell Reserver One；Nacarai #07485-44）に再懸濁、クライオチューブ（Nunc #377267）に1 mlずつ分注した。クライオチューブをBiCell（日本フリーザー）に入れ、-80℃に一晩置いて凍結させ、最終的に液体窒素タンクに収納、保存した。

解凍にあたっては、クライオチューブに保存された細胞を37℃温浴槽であたため、10％FCS含有DMEMにて1回洗浄した後、10 cmプレート4～5枚に播種した。対数増殖期細胞（〜80％コンフルエント）を細胞形態観察、細胞増殖試験に供した。

## d 細胞形態観察

顕微鏡下で形態観察を行い、比較した。

## e 細胞增殖試驗

1x10^{4}細胞/mlあるいは5x10^{3}細胞/mlになるよう細胞を至適培地に懸濁、平底96ウェルプレート（Nunc #167008）に100μl/ウェルで播種、CO_{2}インキュベータ内で培養を開始した。細胞増殖能は、培養開始後24時間毎に7日間、CellTiter 96 AQ Non-Radioactive Cell Proliferation assay（Promega #G3581）を用いて測定した。各試技は6ウェルで行い、それぞれの平均値、標準偏差を求めた。

（２）マングースTert遺伝子のクローニングと遺伝子導入条件の検討

## 1 ）テンプレートの調製
Total RNAはTri Reagent(SIGMA)あるいはRNeasy Plus Mini kit (Qiagen)を用いて、マングース精巣から抽出した。オリゴdTプライマーを用いてtotal RNAからcDNAを合成、RT-PCRのテンプレートとした。

## 2 ）マングースTert遺伝子配列解析

これまでにマングース不死化遺伝子（Tert）はクローニングされていないため、塩基配列は不明である。そこで、すでにクローニングされている動物種（ヒト、マウス、ネコ）のTert遺伝子配列をデータベース上で検索、保存性が高い領域にプライマーを設定し、RT-PCR法にて得られた幾つかの遺伝子断片の塩基配列を解析することにした（図2A、B）。RT-PCR反応は全量10 μlで行った。各試薬の終濃度は次のとおりである。テンプレートcDNA（15 ng）、Taq DNA polymerase（TAKARA）（0.25 unit）、添付のPCR反応緩衝液（1x）、forward primer（0.1 μM）、reverse primer（0.1 μM）、dNTP's（0.25 mM）。マグネシウムの終濃度は2.5、1.875、1.25 mMの3通りで行った。DNA変性温度と時間はそれぞれ94℃、40秒、アニーリング温度と時間は60℃、40秒、DNA伸長反応温度と時間は72℃、60秒、サイクル数は34サイクルとした。

RT-PCR産物1～2 μlをpGEM-T Easy Vector (Promega)にサブクローニングし、大腸菌を形質転換した。形質転換大腸菌を1.4%LB plate（80 μg/mlアンピシリン含有、X-gal、IPTG塗布）に播種、37℃で一晩インキュベートした。白色コロニーを1.5 mlのLB培養液で培養、通常のアルカリ法にてミニプレップを行いplasmid DNAを回収した。制限酵素EcoRIで消化し、目的とするRT-PCR産物の挿入が確認されたクローンのみをシークエンス解析に供した。シークエンスに用いたプライマーはT7及びSp6、シークエンス反応はBig Dye Tertminator（ABI）で行い、ABI310 Analyzer（ABI）で塩基配列を解析した。

## 3 ）マングースTert遺伝子のクローニング

解析したマングースTert遺伝子配列をもとに、テロメアーゼ活性領域を含む遺伝子断片をクローニングするためのプライマーを設定した（図2C）。クローニングにあたっては増幅効率の良いKOD DNA polymeraseを用い、全量10 μlで反応を行った。反応液の組成は次のとおりである。テンプレートcDNA（15 ng）、KOD DNA polymerase（0.2 unit）、添付のマグネシウム含有PCR反応緩衝液（1x）、forward primer（0.2 μM）、reverse primer（0.2 μM）、dNTP's（0.2 mM）。DNA変性温度と時間はそれぞれ98℃、10秒、アニーリングおよびDNA伸長反応の温度と時間は68℃、120秒、サイクル数は35サイクルとした。RT-PCR産物はpGEM-T Easy Vectorにサブクローニングして、塩基配列をシークエンス法にて確認した。シークエンスプライマーは、我々がすでに明らかにしたマングースTert遺伝子配列をもとに、クローニングした全領域をカバーするように設定した。

得られたマングースTert遺伝子配列をオープンリーディング解析に供し、翻訳されるアミノ酸配列を予測した。マングースTert遺伝子配列および予測されたアミノ酸を、既にクローニングされている動物種（ヒト、マウス、ネコ）のTERTと詳細に比較、動物種間での配列の保存性を検討することにより遺伝子構造を解析した。
図２（A）TERT cDNAの模式的図。転写領域はヒト（Human）では4018 bp、マウス（Mus）では4273 bp、ネコ（Cat）では一部のみクローニングされており2625 bp。Closed boxはコード領域を示す。RTモチーフを含む領域を最上段に示す。（B）マングースTert遺伝子配列解析に用いたプライマーセットの位置。Fはforward primer、Rはreverse primerを示す。（C）マングースTert遺伝子クローニングに用いたプライマーセットの位置。

## 4 ）遺伝子導入条件の検討

我々がすでに作製したGFP発現ベクター（Acrosin SS EGFP-GPI/pcDNA）を用いてマングース線維芽細胞への遺伝子導入効率を詳細に解析した。遺伝子導入には細胞数が少なくても遺伝子導入効率が良いとされるマイクロポレーション法（電気穿孔法）を用いた。

24ウェルプレートに抗生物質を含まない20%FCS含有DMEM、0.5 mlを分注しておく。対数増殖期の培養細胞を分散、 $ 3 \times 10^{6} $ 個の細胞を285 μlのSolution R（マイクロポレータ一に添付）、ベクター15 μgを添加し混和する。1条件あたり10 μlの細胞懸濁液を使用、表1に示す条件で遺伝子を導入、24ウェルプレートの各ウェルに播種した。24時間，48時間後に細胞の生存率、遺伝子導入効率を観察した。生存率は光学顕微鏡下で観察、遺伝子導入効率はGFPの発現を蛍光頭微鏡下で観察することで至適条件を判定した。引き続いて遺伝子導入から2日後に抗生物質G418による選択を行った。

（３）マングース不死化関連遺伝子（Tert）発現ベクターの構築

## 1 ）発現ベクターの構築

遺伝子構造解析を行った2種類のマングースTert遺伝子断片（a#2およびa#5）をテンプレートとし、制限酵素部位を付加したプライマー（Not I部位付加forward primer;

5'-gagcggccgcgagatgcgagtgcgggact-3'、BstBI部位付加reverse primer;

5'-ggttcgaattggagcacacacgcgtgg-3')を用いてPCRを行った。目的とする長さのPCR産物の増幅を確認した後に、PCR産物の末端を制限酵素Not IおよびBst BIで消化、フェノール/クロロホルム処理した。これら2つの遺伝子断片を、同様にNot IおよびBst BIで消化したpEF/GW-51/lacZ

（Invitrogen；8904 bp）ベクターにそれぞれ挿入、サブクローニングした。構築した発現ベクターをアルカリ法にて回収、シークエンス解析に供し、マングースTert遺伝子断片がベクターにイ