Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
of the importance of specialization from a young age.

Chapter 8, titled “Labor Supply and Income Reduction of Middle- and Old-Aged People in Japan with a Parent in Need of Long-Term Care,” examines the employment constraints imposed by having to provide long-term care for a family member and the decline in working hours and income of those providing such care, using the Ministry of Health and Welfare’s Longitudinal Survey of Middle-aged and Elderly Persons. In particular, the analysis considers the simultaneous determination for the provision of care for a family member and employment as well as the simultaneous determination for the provision of care for a family member and co-residence with the family member receiving care, taking the resulting endogeneity into account. The results indicate that the younger the cohort, the higher is the share of individual providing care for a family member; for instance, among those born in 1954, the share among men providing care for a family member is 6 percentage points higher than among those born in 1946, while the equivalent figure for women is 8 percentage points. Further, taking the endogeneity between caregiving and employment into account, the analysis suggests that a one-year increase in the length of providing care for a parent both for men and women is associated with a 1 percentage point decrease in the probability that they are employed. Looking at the working hours and number of working days of those that do continue to work, neither starting to provide care nor caring for an elderly parent is associated with a significant decrease in working hours, reflecting the fact that in Japan it continues to be difficult to adjust working hours, so that in practice individuals have to choose between the two alternatives of providing care and quitting their job or providing no care and continuing to work. Meanwhile, for both men and women, the income of those shouldering the caregiving for a parent falls by 6-8%. The analysis further shows that starting to care for a parent often coincides with starting co-residence with the parent, so that the two are simultaneously determined. Taking into consideration that, in the longer term, caregiving will further intensify labor supply constraints in Japan, the findings of the chapter indicate that – in addition to an expansion of the family care leave system – social policies to make it possible to combine family care and work through measures to address long working hours and to expand nursing care services are needed, as well as policies to reduce the risk of poverty in old age for those caring for elderly family members.

Taken together, the various chapter highlight that the growing labor supply constraints due to the continuing decline and aging of the population mean that firms will have to change the way they operate and will require support measures – such as expansion of childcare and care for the elderly – to make it easier to combine work and life.
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 —我が国の経済成長の現状—

➢ GDP成長率をみると、2000年代以降、主要国と比較して我が国は0％台と低い水準に留まっている。

➢ 労働投入・資本投入の寄与が弱くなる中、GDP成長率との関係が強まっているTFPの上昇率が弱い状況にある。また、労働投入の大きな増加が見込めない中でもTFPの上昇を見込むことは可能。

資料出所 OECD. Statより作成

（注）TFP（全要素生產性）は、経済成長を要因分解した際に、資本投入や労働投入といった要因以外の成長要因（例えば、イノベーション等）を指す。
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 ーイノベーションの重要性と我が国の状況ー

➢ TFPを高めるためには、イノベーションを実現していくことが重要である。

我が国のイノベーションの実現状況を国際比較すると、製造業・サービス業ともに国際的にみて低い水準にある。

(%)

イノベーションとTFPの相関関係

(%)

イノベーションの実現状況

(%)

資料出所 文部科学省科学技術・学術政策研究所「第4回全国イノベーション調査統計報告」（2016年）（右図）、OECD.Stat（左図）、OECD “Innovation statistics and indicators（右図）より作成

（注）1）イノベーションの実現割合とは、参照期間のうちにイノベーションを実現した企業の割合を指し、各国の参照期間は日本が2012年から2014年、米国が2008年から2010年、その他の国については2010年から2012年。

2）右図は、プロダクト・イノベーションの実現状況を指す。
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 ーイノベーションの実現に向けた課題ー

➢ イノベーション活動を促進する要因として、研究開発や先進的な機械等を取得することがあげられる。

➢ 能力のある人材の不足がイノベーション活動の阻害要因となっており、人材の確保などに取り組むことが重要。

イノベーション活動を促進する要因(事業所調査)

イノベーション活動の阻害要因(事業所調査)

資料出所 文部科学省科学技術・学術政策研究所「第4回全国イノベーション調査統計報告」（2016年）より作成
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 ーイノベーションの実現に向けた設備投資の重要性一

我が国はヴィンテージの上昇が進んでおり、製品開発や研究開発への投資が少ないことがイノベーションが進まない要因。

国際的にみても研究開発が進むほどイノベーションが実現しやすいという関係がみられ、新事業の創出や技術基盤の強化を目的とした研究開発を進めていくことが重要である。

資料出所 内閣府「国富調査」(左上図)、文部科学省科学技術・学術政策研究所「第4回全国イノベーション調査統計報告」(2016年)(左上図)、(独)経済産業研究所「The R&D Process in the U.S. and Japan: Major findings from the RIETI-Georgia Tech inventor survey」(2009年)(右下図)「JIPデータベース2015」(左上図)、(株)日本政策投資銀行「設備投資計画調査」(左下図)、EU KLEMSデータベース(左上図)、OECD “Innovation statistics and indicators “(左上図)、OECD.Stat(右上図)より作成

（注）イノベーションの実現割合における各国の参照期間について、日本が2012年度から2014年度、米国が2008年から2010年、その他の国については2010年から2012年。
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 ーイノベーションの実現に向けた高度人材の活用の重要性一

我が国では6割以上の企業で教育訓練が実施されておらず、イノベーションの実現には教育訓練の促進が課題。

博士課程を卒業した者など高度な人材を活用することがイノベーションの実現に効果的だが、我が国は博士卒の人材の割合が低く、専門知識や研究内容を考慮した採用を行えていない状況にある。

能力のある従業員の不足によりイノベーションが阻害された経験の有無と従業者に対する教育訓練実施割合の関係

博士卒の割合とイノベーションの実現割合の関係

採用の際に重視した事項(企業調査)

資料出所 文部科学省科学技術・学術政策研究所「第4回全国イノベーション調査統計報告」(2016年)(左図・右上図)、(公社)経済同友会「企業の採用と教育に関するアンケート調査」(2012年)(右下図)、OECD“Innovation statistics and indicators”(右上図)より作成

（注）1) 左図は、能力のある従業員が不足したことが、イノベーションを阻害した要因として「重大さ・大」又は「重大さ・中」と回答した企業を「あり」、「重大さ・小」又は「重大ではなかった」と回答した企業を「なし」として、それぞれの教育訓練の実施割合を示したもの。

2) 右上図のイノベーションの実現割合における各国の参照期間について、日本が2012年度から2014年度、オーストラリアが2012年度から2013年度、チリが2009年から2010年、米国が2008年から2010年、その他の国については2010年から2012年。
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 一人材の有効活用に向けた取組一

研究開発成果を反映した人事評価、裁量労働制の導入が、イノベーションの実現には重要。

このような雇用制度の導入に当たっては、長時間労働にならないよう人事管理を適切に行うなどの取組も重要。

イノベーションの実現確率の上昇率と具体的な施策

裁量労働制の導入とイノベーションの実現割合

資料出所 文部科学省科学技術・学術政策研究所「研究開発活動における組織・人事マネジメントがイノベーションに与える影響」(2016

年)(左図)、(独)労働政策研究・研修機構「イノベーションへの対応状況調査」(2017年)の調査票情報(右図)より作成

（注）左図の数値については、各施策を実施した場合におけるイノベーションの実現確率の上昇率を表す。
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 ーイノベーションに伴う就業者の変化ー

我が国はサービス業化が進んでおり、職業別にみると事務従事者や専門的・技術的職業従事者の占める割合が増加している。

➢ 女性の研究者の比率は、諸外国と比べて低水準にとどまっている。

就業者数・雇用者数の変化(日本)

就業者数・雇用者数の変化(米国)

職業別にみた就業者数の推移

女性の研究者比率(国際比較)

資料出所 総務省統計局「労働力調査」（中図）、OECD.Stat（左図）、UN “National Accounts Main Aggregates Database”（左図）、OECD “Education at a glance 2016”（右図）より作成
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 ースキルをもとにみた就業者の変化一

スキル別にみると我が国は二極化が進み、米国と比較して低スキル職種における就業者数が増加している。

低スキル職種における就業者数が増えた理由として、IT革命に乗り遅れたことや、働き方の多様化により非正規雇用労働者が増加したことが考えられる。

スキル別にみた就業者数の変化(米国)

資料出所 総務省統計局「就業構造基本調査」（右下図）「労働力調査」（左図）、OECD.Stat（右上図）、EU KLEMS（右上図）、IMF stat（右上図）、アメリカ労働省労働統計局“Labor Force Statistics from the Current Population Survey”（中図）より作成

（注）1）右上図の製造業の初期は1980年、中期は1985年、後期は1990年を、情報通信業はそれぞれ2000年、2005年、2014年を指す。

2)ここでは、複雑な作業を求められる職種を高スキル、定型的な業務を求められる職種を低スキルと表す。

3）左図及び中図は1995年から2015年における上昇率。
# 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 —AIの進展等が雇用に与える影響—

AIが職場にもたらす影響として、労働時間の短縮や業務の効率化による労働生産性の向上が期待される一方で、新しい付加価値の創出のために活用する企業は少ない。

今後、AIの進展等により雇用の在り方が変わることが予想されるが、技術が必要な職種や人間的な付加価値を求められる職種の就業者は増加する。

労働力人口・就業者数の変化

職種別にみた就業者数の変化

スキル別にみた就業者数の変化

資料出所 経済産業省（2016）「新産業構造ビジョン～第4次産業革命をリードする日本の戦略～中間整理」（下図）、（独）労働政策研究・研修機構（2016）「労働力需給の推計—新たな全国推計（2015年版）を踏まえた都道府県別試算—」（下図）「イノベーションへの対応状況調査」（2017年）

（左上図・右上図）「イノベーションの対応に向けた働き方のあり方等に関する調査」（2017年）（左上図）より作成

（注）左上図の従業員調査は正社員に対する調査を指す。
## 第Ⅱ部第1章 我が国の経済成長とイノベーション・雇用との関係 —AIが進展した時代に労働者に必要とされる能力—

AIが一般化した時代に求められるスキルとしては、AIの可能性を理解し、使いこなす能力や、AIに代替されにくいコミュニケーション能力があげられており、今後、こういったスキルを高めていくことが重要。

AIの広がりについて企業、従業員とも危機感が低い中で、意識の高まりが求められる。

人間にやってもらわないと困る仕事

AIが一般化した時代に求められるスキル

企業にAIが導入される時期について

資料出所 （独）労働政研究・研修機構「イノベーションへの対応状況調査」（2017年）（中図、右図）「イノベーションへの対応に向けた働き方のあり方等に関する調査」（2017年）（中図、右図）、森川（2016）「人工知能・ロボットと雇用：個人サーベイによる分析」（左図）より作成

（注）1）左図の「コミュニケーション能力が必要とされにくい仕事」は自動車の運転などを指し、「コミュニケーション能力が必要とされる仕事」は保育サービス、医療サービス、教育などを指す。

2）中図・右図の従業員調査は正社員に対する調査を指す。
## 政府による再保険について

1. 政府再保険の内容	一定規模以上の保険金支払が生じた場合、政府がその一部を支払うよう、再保険を引受け。具体的には、損害保険会社が引受けた地震保険の全部につき、日本地震再保険(株)が再保険を引受け、さらにその一部につき政府が再保険の引受けを行っている。
2. 政府再保険の意義	独立採算制のもと、政府の信用により、一時的な資金(準備金)不足に対しても、民間よりも長期での収支相償を図ることにより、低廉な保険料で巨大地震にも対応しうる保険を提供。
3. 官民保険責任額の構造(再保険スキーム図)	関東大震災クラスの地震と同等規模の巨大地震が発生した場合においても保険金の全額払いが可能となるよう、総支払限度額を設定している。
◎総支払限度額 一回の地震等につき11.3兆円
1,153億円 4,379億円
政府:10兆9,902億円
民間:3,098億円
2,766億円 332億円
4. 準備金残高(平成28年3月末)	地震再保険特別会計 1兆3,250億円
民間保険会社 5,311億円
政府・民間準備金残高合計 1兆8,561億円
※政府再保険金の支払が歳出予算及び準備金を超える場合は、借入(特会法36条)または一般会計からの繰入(同法32条)により資金調達を行い、将来の再保険料収入により返済を行う。
## 世帯加入率・火災保険付帯率・総支払限度額・準備金の推移

（注1）官民保険責任額は1回の地震等あたりのもの。政府準備金残高と同残高を超える政府責任額の合計が1回の地震等あたりの政府責任額、民間準備金残高と同残高を超える民間責任額の合計が1回の地震等あたりの民間責任額となる。そして、1回の地震等あたりの政府責任額と民間責任額の合計が1回の地震等当たりの総支払限度額となる。

(注2)1986(昭和61)年度から1994(平成6)年度の間及び2013(平成25)年度から2015(平成27)年度の間は、民間準備金残高が1回の地震等あたりの民間責任額を上回っており、上記グラフにおいて、この間の1回の地震等あたりの総支払限度額と民間準備金・政府準備金残高合計額の乖離(白抜き部分)は、政府準備金残高を超える1回の地震等あたりの政府責任額から1回の地震等あたりの民間責任額を超える民間準備金残高を控除した額となる。

（注3）「火災保険付帯率」は、当該年度中に契約された火災保険契約（住宅物件）に地震保険契約が付帯されている割合となる。また、「世帯加入率」は、全世帯数のうち地震保険契約に加入している件数の割合となる。
## 地震再保険特別会計の資金の流れ(平成29年度要求)

（注）各々の計数において億円未満を四捨五入
## 国債整理基金特別会計の資金の流れ(平成29年度要求)

歲入総額 1,936,302

(单位: 億円)

歲出総額 1,936,302

(注)各々の計数において億円未満を四捨五入

(注)公債金収入には、特別会計に関する法律第47条第1項の規定に基づき平成28年度中に発行される借換国債(＝前倒債)56兆円が含まれている。
## 為替介入と外為特会の役割

● 外為特会は、外国為替市場の安定(為替相場の急激な変動の際の為替介入等)のために設けられている。

● 外為特会の保有する外貨は、借金して得た円の対価として得られたものであり、将来のドル(外貨)売り円買い介入に備えて保有。

● 外貨資産は、「安全性及び流動性に最大限留意しつつ、この範囲内で可能な限り収益性を追求する」との方針に基づき運用。

＜参考1＞外国為替及び外国貿易法(昭和24年12月1日法律第228号)

第7条 第3項 財務大臣は、対外支払手段の売買等所要の措置を講ずることにより、本邦通貨の外国為替相場の安定に努めるものとする。

＜参考2＞ 特別会計に関する法律(平成19年3月31日法律第23号)

第71条 外国為替資金特別会計は、政府の行う外国為替等の売買等を円滑にするために外国為替資金を置き、その運営に関する経理を明確にすることを目的とする。
## 外為特会の資産・負債の推移

＜ 外貨準備高 $ _{注1} $ と為替介入額＞

28年3月末

1.3兆ドル

27年度0円

＜ 政府短期証券（FB）等残高 $ ^{(注2)} $

28年3月末

112.7兆円

（注1）外貨準備高は年度末時点の値。公表基準変更に伴い、必ずしもデータの連続性はない。

（注2）政府短期証券等残高は年度末時点の値であり、国庫余裕金繰替金を含む。
## 外国為替資金特別会計の資金の流れ(平成29年度要求)

（注）各々の計数において億円未満を四捨五入
## 財政投融資について

○ 財政投融資とは、財投債(国債ではあるが長期債務残高からは除外)の発行等によって調達した資金を財源とする国の投融資活動

○ 民間では困難な長期・固定・低利の融資等を行う政策金融機関等へのファイナンス(貸付金利＝国債金利)によって政策実現を支援

財政投融資計画

28年度計画

13.5兆円

財投債

〔10.1兆円〕

政府保證債

政府保證

配当金等

3.1兆円

(注)計数は、それぞれ四捨五入によっているので、端数において合計とは合致しないものがある。

## (財投機関)

## 政策金融機関等

·(株)日本政策金融公庫

·(株)国際協力銀行

·(株)日本政策投資銀行

·(独)国際協力機構 等

## その他の機関

·(独)日本学生支援機構

·(独)福祉医療機構

·(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構等

## 地方公共团体

➢ 財政投融資は、渡し切りの一般会計とは異なり、移転させた原資を後に回収することを前提とした政策スキームであり、長期にわたって受益者に対するチェック機能(ガバナンス機能)を働かせることが可能

一般に、当該事業等が政策的必要性が高く、かつ、ある程度の採算性を有する場合には金融的手法(財政投融資)による支援が適切
## 財政投融資特別会計財政融資資金勘定の資金の流れ(平成29年度要求)

(单位: 億円)

- - - - - は歳計外の資金の流れ。
## 財政投融資特別会計投資勘定の資金の流れ(平成29年度要求)

歳入総額 4,890

歲出総額 4,890

(单位: 億円)

(財投計画の編成過程で決定)要求時点では歳入歳出差額を仮置き
(参考)産業投資支出の内訳(平成28年度予算ベース)
機関名	平成28年度当初計画
1. 国際展開戦略推進	1,640
(株)国際協力銀行	330
(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構	560
(株)海外需要開拓支援機構	170
(株)海外交通・都市開発事業支援機構	380
(株)海外通信・放送・郵便事業支援機構	200
2. 地域活性化支援	1,333
(株)日本政策金融公庫	440
国民一般向け業務	40
中小企業者向け業務	400
(うち貸付)	(40)
沖縄振興開発金融公庫	23
(独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構	12
(独)都市再生機構	48
(株)農林漁業成長産業化支援機構	50
(うち貸付)	(50)
(株)日本政策投資銀行	500
(株)民間資金等活用事業推進機構	30
(株)商工組合中央金庫	230
(うち貸付)	(230)
合計	2,973

(注)1. 産業投資支出(財投計画規模)については、歳入総額から地方公共団体金融機構納付金収入交付税及び譲与税配付金特別会計へ繰入及び事務取扱費等を除いた額で仮置き。

2. 地方の財源不足の補填に充てるため、地方公共団体金融機構からの納付金(1,000億円)を交付税及び譲与税配付金特別会計へ繰り入れることしている。

3. 各々の計数において億円未満を四捨五入
## 財政投融資特別会計特定国有財産整備勘定の資金の流れ(平成29年度要求)

歲入総額 432

(单位: 億円)

歲出総額 289

（注）各々の計数において億円未満を四捨五入
【3】142001】廃 C R T ファンネルガラス等の無害化技術の実証化研究（H25～H27；累計予算額7,521千円）

門木 秀幸（鳥取県衛生環境研究所）

### 1. 技術開発目的

廃ブラウン管ファンネルガラスの資源活用と Pb の環境影響の低減の達成を目的として、ファンネルガラスからの Pb 除去技術の連続的な処理の実証を行い技術の確立を行う。また、回収した Pb 及び無害化処理したガラスのリサイクルを目的として技術的な検討を行う。実証実験施設は 1～2kg/時の処理能力を有する施設とした。

具体的な検討項目は次のとおり。

・連続処理（連続投入・連続排出）の実証：ファンネルガラスの処理の実証実験を行うことを目的として設置した回転炉床式焼成炉を用いて、ファンネルガラスの塩化揮発処理の連続処理の実証を行う。

・ガラスからの Pb 除去・無害化の確認：ファンネルガラスからの Pb の揮発除去の確認を行うと伴に、処理した後の処理物の環境安全性の確認評価を行う。

・Pb の分離回収: 揮発除去した Pb は、実証施設における排ガス処理工程で回収するとともに、その品質について分析、評価を行う。

・処理物を利用した再生製品の試作：Pb除去処理を行った後の処理物のリサイクル方法として、樹脂系断熱剤の原料（添加剤）としての有用性を検討する。

・焼却残渣（落じん灰）への応用：塩化揮発法の応用として一般廃棄物落じん灰からの有用金属の分離に関する検討を行う。

## ２．本技術開発により得られた主な成果

## （1） 技術的貢献度

ファンネルガラスからの Pb 除去については、塩化揮発法に関する先行研究の成果により、99.9%以上の極めて高い除去率を達成し、特許出願中である。しかし、バッチ試験での結果が実証スケールでの連続処理により技術的に実施可能かどうかは不明であった。

ファンネルガラスの連続的な処理には急速加熱が重要と考えられ、炉体との融着による閉塞の問題も想定される。本研究ではこれらの課題に対応するために回転炉床式の焼成炉を用い、塩化揮発によるPb除去処理を実証することに成功した。Pbの除去率は99%以上、処理した後のガラス処理物は土壌汚染対策法に適合することが確認され、処理物の環境安全性について確認した。また、処理物のリサイクル方法の一つとして断熱剤の添加剤としての有効性を技術的に確認した。

CRT ファンネルガラスの循環利用が不可能な現状をふまえて開発した本技術は、使用済みファンネルガラスガラスから Pb を除去してガラスを無害化し再資源化する新たなリサイクル技術となる。

また、本技術は焼却残さ(落じん灰)からの有用金属の回収技術としての応用が可能である。

## （２）得られた成果の実用化

今後、世界的にもブラウン管テレビの需要の減少にともない大量に発生するブラウン管ガラスの適正な処理が必要となると考えられる。特に、Pbを高濃度に含有するファンネルガラスについては環境への影響に留意する必要ある。本研究では、ファンネルガラスからの塩化揮発
による Pb 除去及びリサイクルが技術的に実施可能であることが確認し、活用が期待される。しかし、処理コストについては、よりいっそうの削減が必要と考えられ、今後の課題である。

落じん灰中の有用金属の回収技術として塩化揮発法の応用を検討した。これまで一般廃棄物焼却灰のリサイクル技術として実施されている溶融処理は焼却残渣等の減容化及びスラグ、メタル分離による金属回収を可能とする。しかしCO2排出や維持管理経費等の問題も指摘され、今後、灰溶融処理の見直しとともに、灰溶融処理以外の資源化方法が求められる。

本研究の成果により塩化揮発法が落じん灰からの有用金属の分離技術として応用可能であることを確認した。落じん灰は金属濃度が高く、焼却施設から分離排出し、含有する金属を回収・リサイクルすれば、金属資源の有効利用と焼却灰中の重金属による環境負荷の低減に寄与することが期待される。

## （３）社会への貢献の見込み

使用済みブラウン管ファンネルガラスは、今後世界的に発生量が増加すると推測され、Pbを含むガラスの無害化によりガラスのリサイクルの推進とリサイクル率の向上に寄与するものと期待される。

また、落じん灰については国内の一般廃棄物の焼却灰を対象として、溶融処理の見直しにより従来メタルとして回収されていた金属資源がリサイクルされなくなる可能性がある。焼却残渣の全てから金属の回収を行うのではなく、金属の含有量が高い落じん灰を分離して焼却施設から排出し、そこから金属資源を塩化揮発処理により分離回収することで、貴金属を含む有用金属の再資源化に貢献することが考えられる。

我が国は金属資源の多くを海外に依存しており、そのリサイクルは資源の安定供給の観点からも重要である。焼却灰そのもののPb等の重金属の含有量の低減と落じん灰からの重金属の分離による無害化により、環境負荷の削減にも貢献し、処分場の延命化への貢献にもつながるものと考えられる。

## 3 ．委員の指摘及び提言概要

この技術手法が実用化された場合には、環境保全という政策課題への貢献があり、落じん灰の処理による有用金属の再資源化にも貢献する技術でもある。実用化に際しては、実証実験の範囲が十分とは言えない点に留意するとともに、鉛の収支とエネルギー収支を明確にした上で行う必要がある。

## 4 ．評点

総合評点：A
課題名 5RFb-1203 河口域における残留性有機汚染物質の循環とそれが沿岸生態系に与える影響の定量的評価

課題代表者名 小林 淳 （熊本県立大学環境共生学部環境資源学科環境分析化学研究室）

研究实施期间 平成24～26年度

累計予算額 25,135千円（うち26年度6,638千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーワード 残留性有機汚染物質、生態リスク、食物網蓄積モデル、曝露評価、フラックス、遺伝子発現、毒性影響、DNAマイクロアレイ

研究体制

(1) 残留性有機汚染物質の生物蓄積機構の解明と食物連鎖モデルの構築（熊本県立大学）

(2)沿岸海洋生物における残留性有機汚染物質の毒性影響の解明とリスク評価に関する研究（尚綱大学短期大学部）

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

現在世界の化学物質の登録数は9000万種（2015年4月現在）を超え、わが国では数万種が流通している。国際的に2020年までにすべての化学物質による人の健康や環境への影響を最小化することが合意された（SAICM）ことから、多種多様な化学物質のリスク管理がますます重要となってきている。ポリ塩素化ビフェニル（PCBs）などの残留性有機汚染物質（POPs）は、難分解性・高蓄積性を示すことから生態系への影響が危惧されている。近年ではポリ臭素化ジフェニルエーテル（PBDEs）などの臭素系難燃剤やペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）などの有機フッ素化合物がストック本ルタ条約により新規POPsとして指定され、高い学術的・社会的関

(PFOS)などの有機フッ素化合物がストックホルム条約により新規POPsとして指定され、高い学術的・社会的関心を集めている。しかしながら、これら新規POPsの汚染実態、毒性影響、生態リスクに関する知見は極めて乏しい。

河口域は生物多様性に富み、生物生産が豊かな領域であるが、河川を通して栄養塩とともにPOPsなどの化学質も流入する。そのため、河口域に棲息する生物に対する化学質の適切なリスク評価・管理は急務の課題となっている。特に水生生物は、河口域に流入した化学質の影響を直接的に受けると考えられ、生物多様性の保全のためには化学質の曝露評価、毒性影響評価およびその毒性発現機序に関する研究を推進し、生態リスク評価を行うことが極めて重要である。

水環境に排出された化学物質は、水・底質や餌生物を介した食物連鎖によって生物に取り込まれるため、これらの媒体を通した曝露評価ならびにフラックスの定量化が環境リスクや物質循環を考えるうえで重要である。そのため、多くの化学物質ならびに多様な生物の濃度予測に対応可能な食物網蓄積モデルの構築、適用が不可欠である。また、現場生物を用いた生態リスク評価は有用と考えられるが、実際は現場生物の飼育・実験方法などの確立の困難さから、多くの研究ではモデル生物が使用されている。一般に化学物質の生態影響試験は、水系食物連鎖における生産者として単細胞緑藻類、一次消費者として甲殻類、高次消費者として魚類などが用いられている。これらの試験系では主に生長阻害や遊泳阻害、短期曝露による毒性影響などを評価しているが、これらエンドポイント以外の生物影響については評価が難しいと考えられる。一方、近年の遺伝子解析技術の進展により、DNAマイクロアレイや次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子解析が様々な生物に対して適用できるようになっており、新規バイオマーカー分子の探索やその機能解析などが進んでいる。しかしながら、新規POPsであるPBDEやPFOSを対象として、網羅的遺伝子発現解析を実施した研究はほとんどなく、新規POPsの毒性影響については不明な点が多い。

### 2. 研究開発目的

河口域における残留性有機汚染物質（POPs）の循環と生態リスクを明らかにすることを目的とし、サブテーマ（1）では現地調査によって水・底質・生物中のPOPs、栄養塩類濃度や生物群集組成の時空間的変動等を明らかにするとともに、食物網蓄積モデルを構築して現場生物のPOPsの曝露評価、生態リスク評価を行う。サブテーマ（2）では、POPsを曝露した魚類などのモデル生物を用いて、DNAマイクロアレイによる網羅的発現解析を行い、POPs応答遺伝子の探索や機能予測からPOPsの潜在的毒性影響を明らかにする。また、サブテーマ（1）で得られた現場生物の多毛類に着目し、POPsを曝露した多毛類を用いて、DNAマイクロアレイによる網羅的発現解析
を行い、POPs応答遺伝子の探索や機能予測、さらには定量的リアルタイムPCR法の確立・測定も試み、POPsの潜在的毒性影響を明らかにする。

本研究の概略を図1に示す。

図1 本研究の概略

### 3. 研究開発の方法

## (1) 残留性有機汚染物質の生物蓄積機構の解明と食物連鎖モデルの構築

## 1 ) 調査対象地域と対象物質

本研究では有明海に流入する大牟田川を対象とした。大牟田川の感潮域に全23点を設定し、海水の影響を受けない淡水域に3調査定点を設定した。潮汐の振幅の影響を強く受けることから、大牟田川では河口から約4kmまで塩水遡上が確認されている。分析対象物質は、PCB、PBDE、PFOSとした。

## 2 ) 河口域における物質循環、生物群集に関する研究

2012年5月から2012年12月にかけての定期観測（1ヶ月から2ヶ月間隔）は上流部から沖合にかけて約6 kmのトランセクトラインを設定し、各調査地点において満潮時から下げ潮時に観測を実施した。水質の調査項目としては、水温、塩分、溶存酸素濃度（DO）、栄養塩類（ $ NH_{4}-N $ 、 $ NO_{3}+NO_{2}-N $ 、 $ PO_{4}-P $ ）およびChlorophyll a（以下Chl-a）とした。水温、塩分、DOおよびChl-aはCTD（YSI、model 6600）により測定した。海水試料については表層水をボトルで直接採取し、海底から上方約50 cm層の底層水は横型のバンドーン型採水器により採取した。堆積物の調査は、水質調査と同時に行った。各調査定点において、エクマンバージ採泥器を用いて堆積物表層を乱さないように丁寧に採取し、円形コアサンプラー（直径2.9 cm）を用いてその堆積物表層（0-1 cm）を押し出して切り、ランダムに10回採取し、混ぜ合わせたものを1サンプルとし、堆積物表層の環境要因（粒度組成、全有機炭素含量（TOC）、全窒素含量（TN）、酸揮発性硫化物態硫黄（AVS-S）、有機態炭素の安定同位体比（d- $ ^{13} $ C）および窒素安定同位体比（d- $ ^{15} $ N）、Chl-a含量定量用のサンプルとした。さらに、予備調査により定めた代表点（Stn 2, 13, 18）においては、底生動物の定量用サンプルとして、エックマンバージ採泥器により採取した堆積物試料を目合い1 mmのふるいを用いてふるい、ビニール袋に入れて持ち帰った。

設置型の多項目水質計による連続観測は、大牟田川の河口から約2 km上流の調査地点において、2012年10月26日から10分間隔で行った。多項目水質計による観測は、水温、塩分、DO、Chl-aおよび水深について行った。データの回収および付着物の除去については、およそ2週間間隔で行い、必要に応じて各センサー値の補正をした。これらのデータおよびPOPs濃度の測定値を用いてフラックスを算出した。

## 3 ) POPsの食物連鎖蓄積モデルの構築と生態リスク評価に関する研究

## a) 現場調査

2012年8月、12月に当該水域の5地点においてPCB・PBDE測定用の水試料（表層水・底層水）および底質試料を採取した。また、2012年10月、2013年8月にPFOS測定用の水試料（表層水・底層水）および底質試料を採取した。2012年10月に魚類調査を行い、対象地域の水生生物を採取した。

PCB・PBDE測定用の水試料は5Lを加圧ろ過によりガラス繊維ろ紙およびC18固相ディスクを通過させ、それぞれ懸濁態試料および溶存態試料とした。水・底質・生物いずれの試料も高速溶媒抽出によってPCB・PBDE・
PFOSの抽出を行った。PCB・PBDE測定用の抽出液は、多層シリカゲルカラムによりクリーンアップを行い、高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計により定性・定量を行った。PFOS抽出液は固相カートリッジによりクリーンアップを行い、液体クロマトグラフタンデム型質量分析計により定性・定量を行った。

## b)現場生物の栄養段階とPOPs濃度の関係

生物の窒素安定同位体比から各生物の栄養段階を推定した。その後、生物中のPCB・PBDE・PFOS濃度と栄養段階との関係から食物連鎖を通した生物濃縮係数（TMF）を求めた。

## c)食物網蓄積モデルの構築とリスク評価

各種生物の体内濃度を予測するために食物網蓄積モデルを用いた。モデルの基本構造はArnot and Gobas (2004)を参考にし、水生生物中のPOPs濃度を推定した。モデルは水・底質中のPOPs濃度が変数となっており、現場の水・底質中のPOPs濃度の平均やばらつきを反映させた生物中の濃度の予測が可能となる。

本研究で得た当該地域の水溶存態・底質中のPCB・PBDE（#47）・PFOS濃度を入力値として用いた。サブテーマ（2）の毒性実験における化学物質と一致させるために、PCBは全209異性体（個別の異性体を計算後、合計）、PBDEは#47（2,2′,4,4′-tetrabrominated diphenyl ether）を対象として計算した。

対象生物は同地域に棲息するゴカイ(計算設定体重 0.5 g)、カニ(同 2 g)、マハゼ(同 20 g)、ハゼクチ(同 40 g)、ボラ(同 500 g)、スズキ(同 1 kg)とし、各生物中の予測濃度の検証にはこれらの生物中PCB濃度の実測値を用いた。

本研究では次の手順でリスク評価を行った。まず、水・底質濃度の実測データの分布に基づいて乱数（モンテカルロ法、1000回）を発生させ、現場水域でとりえる濃度を推定した。つぎに、推定した水・底質濃度を食物網蓄積モデルに代入し、各生物中の濃度を推定した。そして、文献調査から体内濃度ベースの毒性値を取得し、得られた各生物の濃度分布と無影響濃度（NOEC）を照らし合わせて、NOECを超過する個体の割合を推定した。このNOEC超過割合を生態リスクとして評価した。体内濃度でのNOECの報告値がない場合は、数理モデルによって曝露濃度（水）からの魚体中濃度の推定し、魚類の体内濃度ベースのNOECを推定した。

## (2) 沿岸海洋生物における残留性有機汚染物質の毒性影響の解明とリスク評価に関する研究

## 1 )メダカを用いたPOPs応答遺伝子の解析と潜在的毒性影響の評価

試験化学物質としてKC-500、BDE-47およびPFOSを用いた。曝露試験は、熊本県立大学で継代飼育している約3ヶ月齢の成魚の雄メダカ（Oryzias latipes）を用いた。これらを2 L容のガラス水槽に試験液を入れて曝露し、曝露濃度は0.1％ジメチルスルフォキシド含有の溶媒対照群と各化学物質の曝露群（1000 μg/l）を設定した。各曝露群について10個体を用い、96時間止水式曝露を行った。なお曝露試験中は無給餌とした。なお曝露試験中は、行動異常（急沈降の有無、旋回運動の有無、生死確認など）と形態異常（体表の状態、各ヒレの状態、解剖時所見など）の観察も行った。曝露終了後、既報に従い、肝臓からtotal RNAを抽出し、cRNAを合成、Cy5標識後、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った（Uchida et al., 2010）。有意（p<0.05）かつ発現比が2倍以上、1/2以下の遺伝子を発現変動遺伝子とした。

## 2 ) イトゴカイを用いたPOPs応答遺伝子の解析と潜在的毒性影響の評価

試験化学物質としてKC-400、BDE-47およびPFOSを用いた。曝露試験は、熊本県立大学で飼育しているイトゴカイを用いた。曝露濃度は0.1％ジメチルスルフォキシド含有の溶媒対照群と各化学物質の曝露群（1μg/l～100mg/l）を設定し、72時間曝露した。曝露終了後、既報に従い、total RNAを抽出し、cRNAを合成、Cy5標識後、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った。有意（p<0.05）かつ発現比が2倍以上、1/2以下の遺伝子を発現変動遺伝子とした。リアルタイムPCRによる遺伝子発現量の測定は、抽出したtotal RNAを逆転写し、合成したcDNAを用いてΔΔCt法を用いたリアルタイムPCR（ライフテクノロジーズ）を行った。なお内部標準遺伝子にはribosomal protein L7a-likeを使用した。

### 4. 結果および考察

## (1) 残留性有機汚染物質の生物蓄積機構の解明と食物連鎖モデルの構築

## 1 ) 河口域における物質循環、生物群集に関する研究

当該水域において、底生動物の全採集個体数において端脚類（Melitidae sp.）、ホソイトゴカイ（Mediomustus sp.）、シズクガイ（Theora fragilis）およびイトゴカイ（Capitella teleta）が上位を占めた。

大牟田川河口域におけるPCBの循環について、移流と生物による取り込み量について試算した。系内におけるPCBのマスバランスの特徴としては、溶存態および堆積物として蓄積されているPCBの絶対量が水中懸濁態を大きく上回る点である。イトゴカイの体内における蓄積量は、水中および堆積物中の1000分の1未満となり、生
物体としての蓄積量が小さいことが示された。水の収支をもとに試算した溶存態および粒状態PCBのフラックスについては、それぞれ存在量の約3分の1が系外から流入することが示された。今回の調査では、粒子の沈降フラックスについて定量していないため、水中一堆積物間におけるPCBの交換について、定量的な議論はできないが、本研究域が高濁度域であり、懸濁粒子濃度が高いことを踏まえると、PCBの沈降量も大きいことが可能性として考えられる。個体群動態モデルおよび現場における生息密度をもとに推定したイトゴカイによるPCB蓄積速度は0.12 mg d $ ^{-1} $ となり、1日でイトゴカイの体内における存在量の約4分の1に達する結果となった。このように現存量に対して高い取り込み速度を示した理由として、イトゴカイは日和見種であり、高い成長速度を示すことが重要であると考えられる。

## 2 )POPsの食物連鎖を通した生物蓄積と食物連鎖モデルの構築

採取生物の窒素・炭素安定同位体比をもとに各生物の栄養段階を推定し、PCB、PBDE、PFOS濃度との関係を調べた。各物質は生物の栄養段階が上昇するにつれて増加し、食物連鎖を通して濃縮されていることが明らかになった。食物連鎖を通した濃縮係数（TMF）は、総PCBでは1.52、PCB異性体（n=58）は0.9～3.28であった。総PBDEでは1.17、PBDE異性体（n=7）は0.46～1.66であった。また、PFOSのTMFは8を示し、PCBやPBDEよりも高い値であった。また、PCB・PBDEの各異性体のTMFとオクタノール/水分配係数との関係を解析した結果、河口域における化学物質の食物連鎖を通した濃縮傾向は他の水域の傾向と異なることが明らかになった。

胃内容物調査、文献調査をもとに現場の食物網を推定し、POPsの食物網蓄積モデルを構築した。その結果、PCB・PBDEは高い精度で生物中の濃度が予測可能であったが、PFOSは魚種によって推定精度にばらつきがみられた。

## 3 ）生態リスク評価

食物網蓄積モデルによる曝露評価・リスク評価は、比較的高い精度で予測が可能であったPCB・BDE47を対象とした。PFOSについては食物網蓄積モデルの予測精度が低く、さらにハザード比による初期評価においてもリスクが低かったため、食物網蓄積モデルを用いたリスク評価は行っていない。当該水域において栄養段階が上位のスズキ、現場での優占種のイトゴカイを代表生物としてリスク評価を行った。

総PCBのNOECについては、文献調査結果をもとにファットヘッドミノーのNOEC 2.2 μg/lを採用した。体内濃度への変換にあたっては、ファットヘッドミノーに対するAroclor1248の生物濃縮係数(60,000)を用いた。ファットヘッドミノーのNOEC 2.2 μg/lに生物濃縮係数60000を乗じ、体内中PCB濃度132 μg/g-wwを得た。この体内中PCB濃度(132 μg/g-ww)をNOECとして用いた。BDE47のNOECについては、文献調査結果をもとにファットヘッドミノーの血漿中のチロキシンの減少に対するNOEC 11 μg/g-wwを用いた。

総PCBについては、曝露評価の結果、スズキの体内濃度（全身）は概ね $ 10^{4}\sim10^{7} $ pg/g-wetの範囲にあると推定され、NOEC（ $ 1.32\times10^{8} $ pg/g-ww）を超過する割合は全体の0％と推定された。このことから対象水域における総PCBのスズキに対する生態リスクは低いと考えられる。なお、参考までにサブテーマ（2）においてKC-500をメダカに曝露した試験において、体内中の総PCB濃度を推定したところおおよそ $ 10^{9} $ pg/g-wetのオーダーとなり、スズキの曝露評価の最大濃度よりも2桁高い値であった。一方、イトゴカイについて曝露評価を行った結果、体内中の総PCB濃度は $ 10^{3} $ pg/g-wetのオーダーであると推定された。サブテーマ（2）のイトゴカイ曝露実験において遺伝子レベルで発現変動がみられた濃度は1 mg/lであり、この際のイトゴカイの体内濃度は $ 10^{9} $ pg/g-wwのオーダーと推定され、曝露評価の値と $ 10^{6} $ 程度差があることから総PCBのイトゴカイに対するリスクは低いと考えられた。BDE47については、曝露評価の結果、スズキの体内濃度は概ね $ 10\sim10^{6} $ pg/g-wetの範囲にあると推定され、NOEC（ $ 1.1\times10^{7} $ pg/g-ww）を超過する割合は全体の0％であると推定された。このことからBDE47のスズキに対する生態リスクは低いと考えられた。なお、サブテーマ（2）においてBDE47をメダカに曝露した試験において、メダカ中のPBDE濃度を推定したところおおよそ $ 10^{9} $ pg/g-wetのオーダーとなり、スズキの曝露評価の最大濃度よりも3桁高い値であった。一方、イトゴカイについて曝露評価を行った結果、体内中のBDE47濃度は10 pg/g-wetのオーダーであると推定された。サブテーマ（2）のイトゴカイ曝露実験において遺伝子レベルで発現変動がみられた濃度は0.45 mg/lであり、この際のイトゴカイの体内濃度は $ 10^{9} $ pg/g-wwのオーダーと推定され、曝露評価の値と $ 10^{8} $ 程度差があることからBDE47のイトゴカイに対するリスクは低いと考えられた。

今後さらに精緻なリスク評価を行うためには、現場生物を用いた毒性試験法の整備、体内濃度ベースの毒性影響濃度の集積、毒性影響濃度の種間差の補正方法の確立などが求められる。

## (2) 沿岸海洋生物における残留性有機汚染物質の毒性影響の解明とリスク評価に関する研究

河口域に棲息する水生生物に対するPOPsの毒性影響については不明な点が多く、それらを明らかにすることはPOPsの生態リスク評価の一助となる。本研究では、POPsを曝露した魚類や多毛類を用いて、DNAマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を行い、POPsの潜在的毒性影響の予測を試みた。
## 1 )メダカにおけるPOPsの潜在的毒性影響の解明とリスク評価

96時間の曝露期間を通じて、行動異常や外観的奇形を呈する個体はみられず、死亡個体も確認されなかった。このことから、今回設定したPOPsの曝露濃度は雄メダカ成魚に対し急性毒性影響を示さないことが示唆された。

そこで、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を試みたところ、KC-500曝露により44遺伝子、BDE-47曝露により35遺伝子、PFOS曝露により39遺伝子の発現が増加した。KC-500曝露では、ダイオキシン類曝露に対する有用なバイオマーカーとして知られるcytochrome P450 1A(CYP1A)遺伝子の発現が10倍以上増加した。また、CYP1A遺伝子だけでなく、hsp遺伝子の発現も変化したことから、KC-500はダイオキシン類と類似の毒性影響を示すことが示唆された。さらに、choline kinase α、DNA-damage-inducible transcript 4およびhaptoglobin遺伝子の発現に増加がみられた。これらのことから、KC-500は肝臓の炎症、さらにはアポトーシスやガン化に関与することが示唆された。

BDE-47はKC-500と同様に、ダイオキシン類曝露に対する有用なバイオマーカーとして知られるCYP1A遺伝子の発現を増加した。また、CYP26C1遺伝子の発現も増加しており、これはBDE-47曝露によって発現が増加した35遺伝子のなかで最も高い誘導倍率を示した。これまでのエピゲノム解析により、食道ガン患者におけるCYP26C1遺伝子のDNAメチル化異常が見出されている。しかしながら、魚類における役割・機能は不明である。これらのことから、BDE-47はダイオキシン類と類似の毒性影響を有することが示唆されたが、魚類におけるCYP26C1遺伝子のDNAメチル化異常と毒性影響の関与については今後明らかにする必要がある。さらに、choriogenin H、choriogenin H-minorおよびchoriogenin L遺伝子の発現に増加がみられた。Choriogeninは卵膜タンパク前駆体であり、vitellogeninと同様にエストロゲンによって肝臓で合成され、環境エストロゲンに対する有効なバイオマーカーとして知られている。ヒト培養細胞を用いた研究では、BDE-47はエストロゲン受容体αおよびβに対してアゴニスト活性を示し、弱いエストロゲン様作用を有することが示唆されている（Kojima et al., 2009）。これまで魚類におけるBDE-47のエストロゲン様作用に関する報告はなく、本研究によって初めて雄メダカに対するBDE-47のエストロゲン様作用が明らかとなった。

PFOS曝露によりvitellogenin 3 precursor遺伝子の発現が増加した。Vitellogeninは魚類を含め鳥類や両生類などの卵性脊椎動物の繁殖に重要な役割を担っているリンタンパク質の前駆体である。しかし、雄魚や未成熟魚でもエストロゲン様作用をもつ化学物質に曝露された場合、vitellogeninが誘導されることが報告され、環境エストロゲンの有効なバイオマーカーとなりうる。最近の報告では、PFOSを曝露した初期生活段階の海産メダカにおいてvitellogenin遺伝子の発現誘導が明らかにされている（Fang et al., 2012）。これらのことから、雄メダカに対するPFOSのエストロゲン様作用が示唆された。さらに、KC-500曝露によって発現が増加したcholine kinase α遺伝子やBDE-47曝露によって発現が増加したCYP26C1遺伝子の発現がPFOS曝露によっても同様に増加した。これらの遺伝子は前述の通り、ガンの増殖、発症および進行やDNAメチル化異常などに関与する可能性がある。ニジマスを用いた研究では、PFOAの発ガン促進作用が報告されていることから、雄メダカに対するPFOSの発ガン作用が示唆された。

以上の結果から、各POPsを曝露したメダカ肝臓中において発現が増加した遺伝子群のスクリーニングに成功し、各POPsの潜在的毒性影響が明らかになった。しかしながら、実環境中においてこれらPOPsは複合して存在しており、これらの水生生物に対する複合影響を評価することは極めて重要な課題である。そこで、各POPs曝露によって共通して発現増加した遺伝子群を抽出し、それらの複合汚染に対する新規バイオマーカー候補遺伝子としての可能性を考察した。本研究では、各POPs曝露により共通して4つの遺伝子(choline kinase α、thyrotropin releasing hormone receptor 2(trhr2)、emx1 transcription factorおよびneurolysin

(metallopeptidase M3 family)の発現が増加した。これらのことから、これらの遺伝子はPOPsの複合曝露に対する新規バイオマーカー候補遺伝子であることが示唆された。これら4遺伝子のうち、choline kinase α遺伝子の発現は、KC-500曝露により4.6倍、BDE-47曝露により2.7倍、PFOS曝露により3.3倍増加し、各POPs曝露によって高い誘導倍率を示した。Choline kinase αはαとβの2つのアイソザイムが存在する。細胞内に取り込まれたコリンはcholine kinaseによってリン酸化されホスホコリンとなり、細胞膜の構成要素ホルファチジルコリンの合成経路へと組み込まれる。これまでの研究によると、choline kinaseはガンの増殖、発症および進行に関与することが提案されている。例えば、乳ガン、肺ガン、大肠ガン、前立腺ガン、膀胱ガンなどのガンのなかにcholine kinase、特にα型が過剰発現されるものがあることが知られている。本研究ではcholine kinase α遺伝子以外に、各POPs曝露によってガン化に関与する遺伝子群の発現も増加しており、これらを総合して考えるとcholine kinase αは今回供試したPOPsの複合曝露に対する新規バイオマーカー候補として特に注目すべき遺伝子であることが示唆された。