Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
「2010年1月の突然昇温時の下部成層圈微量成分分布とオゾン収支」

8) Akiyoshi, H., T. Nakamura, and M. Shiotani, SPARC 5th General Assembly, Queenstown, New Zealand, 12th-17th January, 2014 (poster presentation on 13th January), Abstract (in USB memory) "A nudged CTM simulation for chemical constituent distribution during the stratospheric sudden warming observed by SMILES in 2010"

9) Kadowaki, M., H. Akiyoshi, Y. Yamashita, and T. Nakamura, SPARC 5th General Assembly, Queenstown, New Zealand, 12th-17th January, 2014 (poster presentation on 13th January), Abstract (in USB memory)

“Relationship between ozone chemical forcing and wave activities for the period 1990-2011 using the MIROC3.2 nudged CTM”

10) Sakazaki, T., M. Fujiwara, C. Mitsuda, K. Imai, N. Manago, Y. Naito, T. Nakamura, H. Akiyoshi, D. Kinnison, T. Sano, M. Suzuki, and M. Shiotani, SPARC 5th General Assembly, Queenstown, New Zealand, 12th-17th January, 2014 (poster presentation on 13th January), Abstract (in USB memory) "Diurnal variations in stratospheric O3 and HCl as observed the superconducting submillimeter-wave limb-emission sounder (SMILES)"

11) Kadowaki, M. and H. Akiyoshi, 南極昭和基地大型大気レーダー計画(PANSY)研究集会、2014年3月10日－11日（発表3月10日）、東京大学理学部（東京都文京区本郷）

“Relationship between total ozone, ozone destruction processes and wave activities in the Antarctic region”

16）村田功、森野勇、中島英彰、秋吉英治、日本地球惑星科学連合2014年大会、横浜（パシフィコ横浜会議センター）、2014年4月28日－5月2日(発表2014年4月30日)、AAS21-17.「FTIRで観測されたつくば上空HCl, HF全量の再増加」

17) Isobe, H., H. Akiyoshi, WMO/UNEP ozone research managers of the parties to the Vienna convention for the protection of the ozone layer, Ninth meeting, 14-16 May (15 May 2014, oral presentation), Geneva, Switzerland, http://conf.montreal-protocol.org/meeting/orm/9orm/presession/default.aspx "National and regional reports on ozone research and monitoring, Region 2: Asia"

18）鈴木睦、今井弘二、佐野琢己、貞子直弘、光田千紘、井上陽子、尾関博之、秋吉英治、D.Kinnison、内藤陽子、西本絵里子、塩谷雅人、日本気象学会2014年度春季大会、（横浜）、2014年5月21-24日（口頭発表2014年5月21日）；2014年度春季大会講演予稿集(105)、60.「JEM/SMILESからのVSLS Bryの推定（その2）」

19) Yamashita, Y., H. Akiyoshi, The third Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) Workshop, 20-22 May 2014 (20 May 2014, poster presentation), Lancaster, UK, http://www.lancaster.ac.uk/ccmi2014/agenda/posters.php

“The analysis of the influences of solar 11-year and 27-day cycles in CCSR/NIES-MIROC3.2 comparing to the previous CCSRNIES CCM”

20) Ayarzagüena, B., U. Langematz, J. Abalichin, H. Akiyoshi, M. Michou, O. Morgenstern, L. Oman, The third Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) Workshop, 20-22 May 2014 (22 May 2014, oral presentation), Lancaster, UK, http://www.lancaster.ac.uk/ccmi2014/agenda/
“Future changes in wintertime stratospheric Arctic variability in CCMI models”

21) Oberländer, S., H. Garny, M. Dameris, U. Langematz, J. Abalichin, H. Akiyoshi, B. Ayarzagüena, A. Kubin, M. Michou, O. Morgenstern, L. Oman, The third Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) Workshop, 20-22 May 2014 (20 May 2014, poster presentation), Lancaster, UK, http://www.lancaster.ac.uk/ccmi2014/agenda/posters.php

“Changes in the residual circulation of the stratosphere and mesosphere”

22) Meul, S., G. Bodeker, H. Garny, J. Abalichin, S. Oberländer, M. Kunze, U. Langematz, O. Morgensterun, H. Akiyoshi, The third Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) Workshop, 20-22 May 2014 (20 May 2014, poster presentation), Lancaster, UK, http://www.lancaster.ac.uk/ccmi2014/agenda/posters.php

“Hemispheric asymmetries in midlatitude total ozone column return dates”

23) Yamashita, Y., H. Akiyoshi, T. Shepherd, M. Takahashi, Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 11th annual meeting 2014, 28 July - 1 August 2014 (28 July 2014, oral presentation), 札幌、http://www.asiaoceania.org/aogs2014/

“Combined Influences of the QBO and 11-year Solar Cycle on the Stratosphere–troposphere Circulation in the Northern Hemisphere Winter”

24）秋吉英治、門脇正尚、山下陽介、今村隆史、野沢徹、日本気象学会2014年度秋季大会（福岡）、2014年10月21-23日（口頭発表2014年10月22日）；2014年度秋季大会講演予稿集(106)、364.

「100年定常実験による温暖化条件下での北半球中・高緯度域のオゾン層破壊」

25）山下陽介、秋吉英治、日本気象学会2014年度秋季大会（福岡）、2014年10月21-23日（ポスター発表2014年10月21日）；2014年度秋季大会講演予稿集(106)、211.

「CCSR/NIES-agcm5.4g，および，CCSR/NIES-MIROC3.2化学気候モデルにおける太陽11年周期の影響の比較」

26）小濱里沙、秋吉英治、門脇正尚、山下陽介、日本気象学会2014年度秋季大会（福岡）、2014年10月21-23日（ポスター発表2014年10月23日）；2014年度秋季大会講演予稿集(106)、443.「札幌のオゾン全量トレンドに対するハロゲンガス増加の影響について」

27）秋吉英治、門脇正尚、山下陽介、今村隆史、野沢徹、第20回大気化学討論会(府中）、2014年10月27日－29日（口頭発表2014年10月28日）、第20回大気化学討論会講演要旨集、16.「化学気候モデルを用いた100年定常実験による北半球中高緯度オゾン全量のODSおよびGHG濃度依存性について」

28）小濱里沙、秋吉英治、門脇正尚、山下陽介、第20回大気化学討論会(府中）、2014年10月27日－29日（ポスター発表2014年10月27-28日）、第20回大気化学討論会講演要旨集、68.「札幌とつくばのオゾン全量トレンドに対するハロゲンガス増加の影響について」

29) H. Akiyoshi: 1st International Workshop on SLCPs in Asia: Chemistry-climate modeling and its applications, 1-3 April 2015 (2 April 2015, oral presentation), Seoul, Korea, PROGRAM, p.17 "Development of CCM and CTM in NIES and their application to ozone layer research"

30）秋吉英治、門脇正尚、山下陽介、今村隆史、野沢徹；日本気象学会2015年度春季大会、（づくば）、2014年5月21-24日（口頭発表2014年5月22日）；2015年度春季大会講演予稿集(107)、
208.

「北半球中高緯度域オゾン層破壊規模の塩素濃度および温室効果ガス濃度依存性」

31）山下陽介、秋吉英治、T. G. Shepherd、高橋正明；日本気象学会2015年度春季大会、（つくば）、2014年5月21-24日（口頭発表2014年5月21日）；2015年度春季大会講演予稿集(107)、63.

「QBO と太陽11 年周期が極渦の季節変化に及ぼす影響に関する成層圈BDC と成層圈-対流圈結合の役割」

32）小濱里沙、秋吉英治、門脇正尚、山下陽介；日本地球惑星科学連合2015年大会、千葉（幕張メッセ国際会議場）、2015年5月24日-28日(発表2015年5月27日)、AAS21-P19.

「MIROC3.2ナッジング化学気候モデルによるフロン減少期(1979-1996)とフロン増加期(1997-2011)のオゾン全量の季節別全球トレンドマップ」

33) Akiyoshi, H., T. Nakamura, T. Miyasaka, M. Shiotani, M. Suzuki: 26th IUGG General Assembly 2015, Prague, Czech Republic, 22 June - 2 July 2015 (Poster presentation on 26 June), M14p-450. "A nudged-CCM simulation of chemical constituent distribution at Northern Hemisphere high latitudes observed by SMILES during the 2010 stratospheric sudden warming"

34) Yamashita, Y., H. Akiyoshi, T. Shepherd, M. Takahashi : 26th IUGG General Assembly 2015, Prague, Czech Republic, 22 June - 2 July 2015 (Oral presentation on 27 June), IUGG-1589. "Combined influences of westerly phase of the QBO and 11-year solar maximum on the Northern Hemisphere extratropical winter circulation"

35) Akiyoshi, H., T. Nakamura, T. Miyasaka, M. Shiotani, M. Suzuki: The combined AerChemMIP-CCMI workshops, Fraskati, Italy, 7 - 9 October 2015 (Oral presentation on 8 October), Abstracts, p.2.

“A nudged-CCM simulation of chemical constituent distribution at Northern Hemisphere high latitude stratosphere observed by SMILES during the 2010 SSW”

36) Yamashita Y., H. Akiyoshi, T. Shepherd, M. Takahashi: The combined AerChemMIP-CCMI workshops, Fraskati, Italy, 7 - 9 October 2015 (poster presentation on 8-9 October), Abstracts, p.50. "Influences of QBO and solar cycle on the Arctic ozone"

37) Sasaki, T., M. Shiotani, M. Deushi, H. Akiyoshi, D. Kinnison: The combined AerChemMIP-CCMI workshops, Fraskati, Italy, 7 - 9 October 2015 (poster presentation on 8-9 October), Abstracts, 39. "Comparisons of dynamical field in the lower stratosphere at mid-high latitudes between the free-run and specified dynamics modes"

38) Sinnhuber, B.-M., S. Versick, O. Kirner, S. Strahan, P. Braesicke, P. von der Gathen, T. von Clarmann, P. Jöckel, S. Bekki, R.-M. Hu, M. Marchand, M. Deushi, H. Akiyoshi, Y. Yamashita, M. Kadowaki, D. Kinnison: The combined AerChemMIP-CCMI workshops, Fraskati, Italy, 7 - 9 October 2015 (poster presentation on 8-9 October), Abstracts, 41-42.

“A multi-model comparison of CCMI C1SD simulations with NDACC data”

39）小濱里沙、秋吉英治、山下陽介、門脇正尚：第21回大気化学討論会、東京工業大学（東京・大岡山）、10月19日－21日（口頭発表10月20日）、公演予稿集 p.31

「ナッジング化学輸送モデル及び化学気候モデルを用いたハロゲン増加期におけるオブン
全量の季節別緯度別トレンドとその要因分析」

40) Akiyoshi, H., M. Kadowaki, Y. Yamashita, T. Imamura, T. Nozawa : Asian Conference on Meteorology (ACM) 2015, 26-27 October 2015, (oral presentation 27 October), Kyoto University (Kyoto), Abstracts O-3-25

“ODS and GHG dependences of ozone destruction in the northern mid and high latitudes in a chimistry-climate model”

41) Yamashita Y., H. Akiyoshi, T. G. Shepherd, M. Takahashi : Asian Conference on Meteorology (ACM) 2015, 26-27 October 2015, (oral presentation 27 October), Kyoto University (Kyoto), Abstracts O-3-27

“The QBO and 11-year solar cycle influences on the Northern Hemisphere extratropical winter circulation”

42）小濱里沙、秋吉英治、山下陽介、門脇正尚：日本気象学会2015年秋季大会、2015年10月28日－30日（口頭発表10月28日）京都、同予稿集 p.143

「TOMSとMIROC3.2ナッジング化学気候モデルによるオゾン全量の季節別全球トレンドマップ」

43）佐々木拓也、塩谷雅人、出牛真、秋吉英治：日本気象学会2015年秋季大会、2015年10月28日－30日（ポスター発表10月28日）京都、同予稿集 p.213

「化学気候モデルにより得られたフリーラン実験のバイアスについて2－TTL (tropical tropopause layer)について」

44）山下陽介、秋吉英治：日本気象学会2015年秋季大会、2015年10月28日－30日（ポスター発表10月30日）京都、同予稿集 p.471

「QBOと太陽11年周期の位相と北極域オゾン量との関係」

45) Ayarzagüena, B., S. Oberländer-Hayn, U. Langematz, J. Abalichin, H. Akiyoshi, S. Hardiman, A. Klekociuk, M. Marchand, S. Meul, M. Michou, O. Morgenstern, L. Oman, K. Shibata, A. Stenke : SPARC workshop "Stratospheric Change and its Role in Climate Prediction (SHARP)", Berlin, Germany, 16-19 February (Oral presentation, 17 February), http://www.sharp2016.de/frontend/index.php?page_id=2013&v=List&do=15&day=296&ses=33858#

“Response of sea surface temperature to climate change and its influence on the wintertime polar vortex in CMIP5 and chemistry-climate models”

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）「国民との科学・技術対話」の実施

特に記載すべき事項はない。

## （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。

### 8 \. 引用文献

1) WMO (2011) Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010, Global Ozone Research and Monitoring Project—Report No. 52, 516 pp., Geneva, Switzerland.

2) WMO (2014) Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014, Global Ozone Research and Monitoring Project—Report No. 55, 416 pp., Geneva, Switzerland.

3) SPARC CCMVal (2010), SPARC Report on the Evaluation of Chemistry–Climate Models, V. Eyring, T. G. Shepherd, and D. W. Waugh (Eds.), SPARC Report No.5, WCRP–132, WMO/TD–No.1526.
# Effects of Additional CFC Regulation on Fragility of Ozone Layer under Future Global Warming

Principal Investigator: Hideharu AKIYOSHI

Institution: National Institute for Environmental Studies (NIES)

16-2 Onogawa, Tsukuba-City, Ibaraki 305-8506, JAPAN

Tel: +81-29-850-2393 / Fax: +81-29-851-4732

E-mail: hakiyosi@nies.go.jp

## [Abstract]

Key Words: Ozone layer, CFC Regulation, Global Warming, Chemistry-Climate Model, Northern Hemisphere mid- and high latitudes

It is uncertain that the ozone amount in the mid- and high latitudes of the northern hemisphere will recover as ozone depleting substances (ODSs) in the atmosphere decrease in the future by the regulation of chlorofluorocarbons (CFCs), because the ozone amount is affected by a large year-to-year variation in the Arctic polar vortex. Besides, the ozone amount is considerably affected by ozone transport from the middle and upper stratosphere and from the low latitudes. The stratospheric circulation from the low latitudes toward the high latitudes facilitates the transport of ozone and is affected by greenhouse gas (GHG) concentrations in the atmosphere. Thus, the ozone amount in the mid- and high latitudes of the northern hemisphere is affected by ODS concentrations, GHG concentrations, and year-to-year variations in the Arctic vortex, and is therefore unpredictable.

In this study, we conducted 100 ensemble numerical experiments with fixed ODS and GHG concentrations in order to investigate ozone change in the mid- and high latitudes of the northern hemisphere for the near future around the years 2030 and 2050. We analyzed an ensemble distribution of ozone amounts to explain the future ozone change. The ODS and GHG dependences were analyzed not only in terms of the ensemble mean but also in terms of the extreme events that exist at the edge of the ensemble distribution. We obtained the following results concerning ozone amount in the mid- and high latitudes of the northern hemisphere for the spring season:

(1) The increase in ODS concentration in the atmosphere from the concentration for the year 1960 to that for the year 2000 magnifies the year-to-year variation in the ozone amount. The observed large year-to-year variation of the ozone amount from the 1990s to the present is due to the ODS increase.

(2) The increase in GHG concentration under the high ODS concentration in the year 2000 causes an increase in the ensemble mean value of ozone amount. Extremely low ozone
events do not decrease, and in some cases, show an increase under the higher GHG concentrations.

(3) Extremely low ozone events do not occur at ODS concentration levels lower than that of the year 1985, which is 3.6 ppbv of the Equivalent Effective Stratospheric Chlorine (EESC).
課題名 5−1402 水系感染微生物による水環境汚染の把握と指標微生物管理の限界に関する研究

課題代表者名 田中 宏明 （京都大学大学院工学研究科附属流域圏総合環境質研究センター環境質予見分野・教授）

研究实施期间 平成26～27年度

累計予算額 114,647 千円（うち平成27年度：55,853 千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーワード 病原ウイルス、衛生指標微生物、水環境、琵琶湖南湖、仙台沿岸域、東京湾、下水放流水、合流式下水道雨天時越流水

研究体制

(1)琵琶湖南湖での下水放流による病原微生物と水生生物の影響（京都大学）

(2) 水環境中のウイルスと指標微生物の動態の把握 (東京大学)

(3)病原微生物の動態に与える環境因子の影響の評価(東北大学)

研究協力機関

北海道大学

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

世界保健機構(WHO)は、水道水質基準、農業灌漑再生水基準に指標微生物による管理と並行させ、定量的微生物リスク評価(QMRA)で原虫やウイルスなどの個別病原微生物の管理方法を導入してきたが、新たに水域でのリクレーション基準への適用を検討している。また米国環境保護庁(USEPA)でも、リクレーション利用基準は、これまでの疫学調査と衛生指標の関係に加え、新たにQMRAによる方法を検討している。また、消毒などによる水生生物への影響を回避するための残留塩素基準や総排水毒性試験(WET)が排出源で行われ、リクレーション利用と水生生物保護との両立を目指した水質管理がなされている。

一方、我が国の河川の環境基準で大腸菌群数は達成率が低いが、土壌細菌などが検出されているため衛生指標として適当ではないと理解され、水環境での病原微生物管理が遅れた状態が続いている。このため、環境省は環境基準の衛生指標の見直しを検討中で、新しい衛生指標として、大腸菌とすることが検討されている。しかし、新たな衛生指標（大腸菌）の実態について、浄水過程を前提とした河川水質や水浴などのリクレーションの視点からの水域水質の知見は不十分で、現在検討されている大腸菌への衛生指標の変更と、今後導入されると想定される個別病原微生物による基準値の設定に対応するための基礎データも十分にそろっていない。さらに、衛生指標達成のために必要な消毒についても、塩素が与える水生生物への影響についての知見が必要であるが、不足しているのが現状である。

### 2. 研究開発目的

上記の点を鑑み、本研究では、今後導入されると想定されるQMRAIによる水道原水、リクレーション用水の基準値の見直しに対応するため、水域に存在する様々な病原微生物を網羅的に把握し、衛生指標との関係を検討する。そこで、下水処理場や浄化槽などから排出され、放流先水域である湖沼および海域に存在する病原細菌、ウイルスと指標微生物の動態を把握するため、次世代シーケンサー、qPCR、培養法により調査を行う。東日本大震災で被災し機能停止した下水処理場の放流先海域でデータ収集を行うと共に、正常に稼働している下水処理場や浄化槽からの放流水を受ける水域を対象として調査を行う。さらに、クロラミン消毒に焦点をあて、水生生物への影響も調査する。このため、以下のサブテーマ(1)〜(3)を京都大学、東京大学、東北大学が連携して実施する。

● サブテーマ(1)琵琶湖南湖での下水放流による病原微生物と水生生物の影響:京都大学

● サブテーマ(2)水環境中のウイルスと指標微生物の動態の把握:東京大学

●サブテーマ(3)病原微生物の動態に与える環境因子の影響の評価:東北大学
### 3. 研究開発の方法

## (1) 琵琶湖南湖での下水放流による病原微生物と水生生物の影響

## 1 )琵琶湖南湖における病原微生物、指標微生物の調査

琵琶湖南湖を対象とし、月1回の定期調査を実施し、指標微生物及び病原微生物のデータを収集した。下水処理場3か所からの下水処理放流水が考えられるほか、合流式下水道では激しい降雨時には汚水が十分な処理を経ずに流入する。そこで、上記の3下水処理場の流入水及び下水処理放流水も収集し、分析に供した。

## ① 試料の収集

2014年7月から2016年3月にかけ、月に1度の頻度で琵琶湖南湖の複数地点で湖水試料を収集した。1地点につき約6Lを滅菌済み容器にて捕集した。これら試料は指標微生物分析、ウイルス濃縮及び微生物群集構造解析に供した。また、2014年11月から2016年3月にかけ、月に1度の頻度で南湖沿岸に位置する3か所の下水処理場で流入水試料及び放流水試料を収集した。流入水試料は250mLを滅菌済み遠沈管にて捕集した。また、放流水試料（約4L）は塩素消費のためチオ硫酸ナトリウム（終濃度：15mg/L）を添加した滅菌済み容器にて捕集した。これら試料は指標微生物分析、ウイルス濃縮に供した。収集した試料は保冷したまま研究室へ輸送し、採取から24時間以内に指標微生物検出及びウイルス濃縮操作に供した。

## ② 指標微生物の定量

大腸菌、大腸菌群はXMG寒天培地を用いた平板培養法により検出・定量した。Fファージは宿主として Salmonella typhimulium WG49を用いたプラック形成法により検出・定量した。

## ③ ウイルスの定量

ウイルスは陰電荷膜法により濃縮した。濃縮水量は琵琶湖表層水について最大4 L、流入水及び放流水についてそれぞれ0.1 L、2 Lとした。濃縮液を用い、定量RT-PCR（以下RT-qPCR）によるRNA定量を行った。濃縮液よりRNAを抽出し、RNAを逆転写反応（Reverse transcription: RT）に供し、cDNAを得た。得られたcDNAからTaqManプローブを用いたqPCRによる各種ウイルス遺伝子の検出を試みた。測定対象はGI型及びGII型ノロウイルス（NoV）、サポウイルス（SaV）、ロタウイルス（RV）、エンテロウイルス（EV）、アイチウイルス（AiV）、トウガラシ微斑ウイルス（pepper mild mottle virus: PMMoV）、GI型～GIV型FRNA大腸菌ファージ（FPH）である。

## 2 ）合流式下水道雨天時越流水の発生の推定

合流式下水道ではある程度以上の降雨時には雨水吐やポンプ場から汚水と雨水の混じった下水が未処理で放流される雨天時越流の問題がある。滋賀県大津処理区合流区域における雨天時越流水の発生の有無と越流水量を降雨イベントから推測し、琵琶湖南湖での定期調査が雨天時越流イベントを捉えることができていたかどうかを検討した。

## 3 ）次世代シーケンサーを用いたバクテリア群集構造の解析

次世代シーケンサーを用いた16S rRNA配列に基づくバクテリアの群集解析を、琵琶湖南湖水試料および近隣の下水処理場放流水試料に適用し、琵琶湖南湖でのバクテリア群集構造を調べた。水試料からのバクテリアを分離し、バクテリアからゲノムDNAを抽出、ライブラリー調整の後、次世代シーケンサーMiseq(イルミナ社)によって16S rRNAの配列データを得た。得られたデータ配列は解析サーバーMetagenomics RAST (MG-RAST) (http://metagenomics.anl.gov/)によって実施した。バクテリアの分類結果はClass(網)レベルの分類で表示した。サンプルごとにどのバクテリア種がどのくらいの割合を占めているのかを算出し、サンプル間でバクテリアの群集構造を比較した。

## 4 )下水処理水の流入する都市河川における残留塩素と水生生物の影響

## ① 下水処理水の流入する都市河川における藻類種の変化

京都市南部を流れる小河川、山科川を対象にして、3地点において河川水を、2つの水処理場放流水を2地点で採取し、全残留塩素濃度を測定した。また、各地点において河床の石から付着藻類をコドラート法により採取し、その種類と数を調べた。

## ②下水処理場での消毒による藻類に対する影響評価

下水処理水が海域へ放流された場合を想定して、下水の消毒に一般的に用いられている塩素の海藻への毒性影響を評価した。三角フラスコに下水試料を100mL入れ、次亜塩素酸ナトリウムを所定量注入し、注入後15分後の試料を生態毒性試験に供した。供試生物として、Pyropia yezoensis（スサビノリ）を用いた。スサビノリの葉長を定規を用いての目視および画像から解析ソフト(imageJ)を用いた。

## 5 )3次元蛍光分析による合流式下水道雨天時越流水の検出の基礎検討

琵琶湖南湖の湖水試料、および近隣の下水処理場の流入下水、放流水を3次元蛍光分析に供した。ろ過後
のサンプルを3次元蛍光測定による多波長励起-蛍光マトリックス(Excitation-Emission Matrix)を得た。測定機器はAqualog（Horiba社）を用いた。

## (2) 水環境中のウイルスと指標微生物の動態の把握

## ①東京湾沿岸域における降雨後ウイルス汚染の実態調査

2014年6月の大型降雨後東京湾内の4地点（隅田川河口、目黒川河口、測線観測地点、お台場）で合計57試料をウイルス濃度測定のために採取した。試料は表層、中層、低層の水として、それぞれ水深0.5、3、5 mの試料を同時に採取した。

得られた試料から核酸抽出、逆転写、real-time PCRを行い、ノロウイルスGIおよびGII(NoV GI、GII)、アイチウイルス(AiV)およびトウガラシ微斑ウイルス(Pepper mild mottle virus, PMMoV)の濃度を定量した。また、指標細菌や物理化学的水質項目についても同時に測定を行った。

## ②二枚貝への腸管系ウイルス蓄積状況に基づいたヒト糞便由来の汚染履歴評価

2015年5、8、11月の大潮に合わせて、多摩川河口、鮫洲ポンプ場、中央防波堤中潮橋付近、葛西臨海公園沖の4箇所より、水試料、底泥試料、カキ試料を採取した。水試料は陰電荷膜を用いた酸洗浄・アルカリ誘出法によってウイルス濃縮した。カキ試料は解剖して中腸腺を摘出し、MilliQ水に懸濁した後、上清をウイルス濃縮試料とした。これらのウイルス濃縮試料から、QIAamp Viral RNA Mini Kit(QIAGEN)を用いてRNAを抽出した。底泥試料はISOIL for Beads Beating(ニッポンジーン)を用いて核酸抽出を行った。抽出したRNAを逆転写した後、PMMoVのCoat protein(cp)遺伝子をターゲットとしてクローンライブラリを作成し、サンプル間の系統関係を比較解析した。

## ③環境中における大腸菌の増殖を評価する系の確立

ゲノムデータベース情報から腸内細菌科Enterobacterialesの分裂関連遺伝子ftsZ配列を取得し、大肠菌E. coliと比較することで、大肠菌特異的領域を探索した。定量PCRの使用に適したサイズとして、100塩基前後のプロダクトサイズでプライマーとプローブを設計し、実験に用いた。

Over night培養したE. coli K12株を10³希釈した後、静止期まで30分毎にサンプリングしDNAおよびRNA試料を採取した。対数期に達した時点で核酸合成停止を意図してナリジクス酸添加系を用意し、以降16日後まで培養を継続した。また、比較の為に非分裂関連遺伝子であるトリプトファン代謝遺伝子(tnaA)を同時に定量した。

## ④環境水中溶存有機物による大腸菌の増殖可能性の評価と増殖基質の探索

多摩川および矢上川から得られた河川水を滅菌処理した試料を培養液として大腸菌を植種したのち、暗所、30℃の条件下で培養を行い、定期的に大腸菌数及び全菌数の測定を行った。コントロールとして最少培地、および大腸菌未植種の系を用意し、溶存有機物組成の異同について比較を行った。溶存有機物組成の分析には、低級カルボン酸の測定とOrbitrap型質量分析計による分析を用いた。

## （３）病原微生物の動態に与える環境因子の影響の評価

本サブテーマでは東北沿岸海域調査として仙台市南蒲生净化センターおよび放流先海域で調査を継続した。調査は2014年9月～2016年1月の計7回実施した。その間には新たに建設された南蒲生净化センターの一系列の運転が再開されている。海域の調査地点は定点観測点の①から④、流軸方向に①から⑤、沖合およそ2km（8月～10月）または5km（11月～2月）、および10km、そして南蒲生净化センターでは、流入水と放流水の塩素消毒前後の3地点であり、合計14地点である。放流先海域での採水は表層で行った。

## 1 ）調査項目

調査項目として、水温、透明度、塩分、電気伝導度（EC）、pH、全塩素、遊離塩素、結合塩素、濁度、SS、有機汚濁水質項目としては、BOD、COD、TOC、DOCを測定した。また指標細菌として、大腸菌群、大腸菌、腸球菌を測定した。細菌ウイルスであるファージは、体表面吸着ファージ（Somatic phage、S-phage）とF繊毛特異的吸着ファージ（F-phaeg）を培養法で測定し、病原ウイルスはアイチウイルス（AiV）、エンテロウイルス（EntV）、ノロウイルスGI（GI NoV）、ノロウイルスGII（GII NoV）、アデノウイルス（AdV）の遺伝子数を定量PCR法で測定した。また、近年病原ウイルスの指標ウイルスとして注目されている植物ウイルスであるトウガラシ微斑ウイルス（PMMoV）の遺伝子数も定量PCR法で測定した。

## 2 ）難分解性医薬品の測定

調査項目の中に含めた難分解性医薬品70種の濃度を測定し、海域における移流・分解指標として着目した。指標細菌や病原微生物の海域での動態は、水温、塩分、SS、日光などの様々な環境因子に影響を受けると考えられているが、それぞれの要因ごとに動態を明らかにすることは困難であり、微生物の不活化による動態を明
らかにする上で、不活化以外の物理的な移流・拡散による濃度減少と分けて評価する必要がある。

難分解性医薬品は、指標細菌や病原ウイルスを代表とする病原微生物と同様に流入下水中に多量に含まれる。また、難分解性医薬品は安定性が非常に高く、生物分解されにくいことから、海流、潮汐などによる物質の希釈・拡散による濃度減少を評価するのに有効な指標であると考えられた。そこで、一次元円筒座標移流拡散方程式に基づいたモデル式から、希釈拡散の指標として有効な難分解性医薬品を選定した。さらに、難分解性医薬品濃度と微生物濃度の減衰を比較することで、海域での指標微生物や病原微生物の不活化などの動態も評価した。

## 3 ）擬似太陽光照射による微生物不活化の評価

環境要因による不活化の影響を把握することを目的に、不活化要因のひとつである太陽光による影響を評価した。現在指標として用いられている大腸菌群、新たな指標候補である大腸菌および腸球菌、ウイルスの代替指標であるS-phage T4、F-phage Qβ、さらに、代表的な腸管系ウイルスでありウイルス指標として着目されているポリオウイルス（PoV）、AiVに対して、LEDソーラーシミュレーターを用いた擬似太陽光照射による不活化を評価した。

## 4 ） 放流先海域において検出される大腸菌の塩分耐性の評価

大腸菌はさまざまな水環境において糞便汚染の指標細菌として国際的に使われている。H24～25年度の環境研究総合推進費の海域における調査で、大腸菌は、濃度の減衰は見られるものの一定の濃度で検出されることが確認された。このことから、海域においても大腸菌が広範囲に分布している可能性が考えられ、塩分耐性を有していることが示唆された。そこで、海水と同程度の塩分を添加した特定酵素基質培地を用いたメンブレンフィルター法により検出される大腸菌を測定・単離し、塩分耐性を有する大腸菌の分布について調査した。

### 4. 結果及び考察

## (1) 琵琶湖南湖での下水放流による病原微生物と水生生物の影響

## 1 )琵琶湖南湖における病原微生物、指標微生物の調査

## ①琵琶湖南湖における大腸菌群と大腸菌濃度の相関

琵琶湖南湖での調査の結果、大腸菌群濃度は大腸菌濃度と相関がなく、その濃度も100倍以上となった。この結果は琵琶湖南湖における採水で検出された大腸菌群はほとんどが糞便ではなく土壌等に由来することを示唆している。少なくとも琵琶湖南湖においては、大腸菌群は糞便汚染を測るための指標として有効でないことが示唆された。

## ②琵琶湖南湖での腸管系ウイルス及びウイルス指標の存在状況

琵琶湖南湖においてトウガラシ微斑ウイルス（PMMoV）、GI型大肠菌ファージ（GI-FPH）、GⅡ型ノロウイルス（GII-NoV）、ロタウイルス（RV）、アイチウイルス（AiV）がそれぞれ高頻度で検出された。陽性率はPMMoVが最も高かった。リスク因子と考えられるウイルスとしてはGII-NoVおよびRVが高頻度で検出されたが、GI型ノロウイルス（GI-NoV）、エンテロウイルス（EV）、サポウイルス（SaV）はほとんど検出されなかった。GII-NoVについては一般的な冬季流行性とは異なり、6～8月の夏季においても検出されることがわかった。

## ③腸管系ウイルス間の濃度相関、及び腸管ウイルス濃度と指標細菌濃度の相関

GII−NoVとAiV、PMMoV、GI−FPHの検出濃度の比較を行った。加えて指標微生物である大肠菌との比較も行った(図1)。その結果、大肠菌はGII−NoVに比べて検出濃度が低く、濃度の相関も見られない結果となり、琵琶湖南湖では、大肠菌をウイルス汚染の指標として用いるのは不適切であることが示唆された。

AiVは測定した全ウイルス種の中で最もGII-NoVと類似した濃度分布であり、“病原ウイルスの存在を示す指標”として有効であると考えられた。一方、PMMoVは測定した全ウイルス中、最も高頻度で検出されたが、GII-NoV濃度との相関は見られなかった。また、全試料のうち88％からPMMoVが検出されている。これらの結果から、病原ウイルスが存在しない環境水中にもPMMoVが普遍的に存在すると考えられる。PMMoVは必ずしも病原ウイルスの流行を表していないが、“ウイルスを管理値以下に抑えることで病原ウイルスの流行に備えて安全を確保する指標”としては有望であると言える。

ファージGI-FPHは検出頻度が二番目に高いウイルスでありPMMoVと同じく、“ウイルスを管理値以下に抑えることで病原ウイルスの流行に備えて安全を確保する指標”として利用できる可能性が考えられる。また、GI-FPHもPMMoVと同じく必ずしも病原ウイルスの流行を表していないと考えられた。

## ④琵琶湖南湖での水利用における安全性評価

琵琶湖南湖での遊泳及び釣りによる感染リスクを、GI型～GIV型FRNA大腸菌ファージ（FPH）の合計濃度とプラーク法でのFPHの比から推定した不活化率を用いて感染性GII-NoV濃度の評価を行った。琵琶湖南湖におけるレクエーション利用にかかる感染リスクをQMRA手法により評価した結果、夏季に遊泳するとUSEPAが水道で想定する年間許容リスク $ 10^{-4} $ /年を超過する恐れがあるが、釣りに関しては通年で感染リスクは年間許容リスクよりも低いことが示された。
(A) $ E.co/ilog_{10} $ 濃度 (CFU/L)

(B) AiV $ \log_{10} $ 濃度 (copies/L)

(C) PMMoV $ \log_{10} $ 濃度 (copies/L)

(D) GI-FPH $ _{10} $ 濃度 (copies/L)

図１ GII−NoVと大腸菌（A）、AiV（B）、PMMoV（C）、GI−FPH（D）の

## 2 ）合流式下水道雨天時越流水の発生の推定

2014年4月1日～2016年2月29日の期間について降雨強度に基づくCSOの発生を推測した。その結果、調査期間中に20回のCSOが発生したと推測された。しかし本研究における琵琶湖南湖の調査はCSO発生直後（1～2日以内）に行われた調査日は無く、本研究における琵琶湖南湖調査では微生物汚染に対するCSOの影響の有無を論じることは出来ない結果となった。

## 3 ）次世代シーケンサーを用いたバクテリア群集構造の解析

ヒト腸内細菌の優占種であるBacteroidia、Clostridiaについて解析した結果、琵琶湖南湖での採水日毎のBacteroidia、Clostridia由来DNA濃度の変動が大きいこと、採水日毎の変動に比べて、サンプルの採水地点間の変動は小さいことが分かった。琵琶湖南湖においてはウイルスもバクテリアも、時間変動に比べて地点間差が小さい（時間変動の方が地点間差よりも大きい）ことが示唆された。また、琵琶湖水と下水処理場放流水のBacteroidia、Clostridia由来DNA濃度の比較結果から、バクテリア、ウイルスともに、放流水から高濃度で排出され、琵琶湖で希釈・拡散されることが示唆された。一方、興味深いことに、採水月によっては琵琶湖水と下水処理場放流水のBacteroidia、Clostridia由来DNA濃度は同レベルであった月もあり、この結果は、琵琶湖南湖においては、時期（季節）によっては下水処理場放流水にともなって排出された腸内細菌が琵琶湖南湖で蓄積している可能性があるか、下水処理場放流水以外の汚染源の寄与が大きい場合があるかが示唆された。

## 4 )下水処理水の流入する都市河川における残留塩素と水生生物の影響

都市河川において下水処理場水の流入直後では残留塩素濃度は上昇し、それに伴って河床に出現する付着藻類の平均出現種数の減少と多様性指数の低下が見られた。また、海域の重要な海藻であるスサビノリは残留塩素の毒性に対して敏感であることが示唆された。

## 5 )3次元蛍光分析による合流式下水道雨天時越流水の検出の基礎検討

琵琶湖南湖水、下水処理場での各処理プロセス後の水について3次元蛍光分析を行った結果、合流式下水
道の雨天時越流水の特異的マーカーとして使える可能性のある3次元蛍光スペクトルのピークを見出すことが出来た。

## (2) 水環境中のウイルスと指標微生物の動態の把握

## ①東京湾沿岸域における降雨後ウイルス汚染の実態調査

大腸菌は、初日の表層で高濃度を示しその後減少する一方、ウイルスの濃度変動は小さく、CSOの影響が乏しいことが確認された。全測点のデータについて、表層—低層間の濃度比をとると、図2のように変動した。最終日までに表層と低層の濃度比が1へ近づいており、CSOの影響によるウイルスと大腸菌の挙動は異なることを示している。

図2 表層—低層間の濃度比（全測点の平均値）

## ②二枚貝への腸管系ウイルス蓄積状況に基づいたヒト糞便由来の汚染履歴評価

水試料およびカキ試料について、PMMoV coat protein遺伝子のクローンライブラリを作成し解析したところ、当該遺伝子は保存性が強く、水試料とカキ試料それぞれに含まれるウイルスに大きな系統的違いは認められない一方で、カキ試料には、水試料では見られない固有の配列が複数確認された。カキは、水中に含まれるウイルスと長期間に渡って接触しているため、一時の水試料では捉えられない、蓄積したウイルスの配列を含んでいたものと考えられる。

## ③環境中における大腸菌の増殖を評価する系の確立

大腸菌に特異的な分裂関連遺伝子ftsZのプライマーを設計し、培養実験で検出を行った。mRNAの発現は、ftsZおよびtnaA共に対数増殖期に入ってから検出され、どちらもゲノムDNAに対して $ 10^{4} $ 程度低い検出量であった。ftsZ遺伝子については、対数増殖期後期にmRNAの発現量が横ばいとなっている点が、一般機能遺伝子のtnaAと異なる傾向として確認された。一方で、対数増殖期後、16日後までの生残曲線では、分裂関連遺伝子と一般機能遺伝子の生残には大きく異なる挙動は認められなかった。

## ④環境水中溶存有機物による大腸菌の増殖可能性の評価と増殖基質の探索

滅菌処理済河川水を培地とした実験では、30℃暗所という実験室内条件であるが、大腸菌の増殖を確認し、大腸菌が環境水中の溶存有機物を利用して増殖することが示された。イオンクロマトグラフィーにより酢酸、ギ酸、シュウ酸濃度を測定したところ、大腸菌がシュウ酸を増殖基質として利用している可能性が示唆された。一方で、他サンプルのカルボン酸は変化が見られないため、増殖に必須の有機物ではないと考えられる。

## （３）病原微生物の動態に与える環境因子の影響の評価

## 1 ) 被災下水処理場および下水処理場放流先海域における病原微生物および指標微生物の消長に関する現地調査

H26年9月～H28年1月の7回の試料採取において、測定した微生物の消毒効果は、細菌＞ファージ＞ウイルスの順で確認された。腸管系ウイルスでは、殆どの試料において指標細菌とファージに比べて消毒効果は殆ど見られない。また、ノロウイルス(NoV)の場合は検出限界以下の場合も多く見られ、消毒効果は明確ではないが、検出された場合には他の病原ウイルスと同様に消毒効果は殆ど無いと考えられる。植物ウイルスであるトウガラシ微斑ウイルス(PMMoV)は腸管系ウイルスに比べ高濃度で存在していた。また、消毒効果は病原ウイルスと同じく殆ど効果が無かった。

海域における指標細菌、ファージ、腸管系ウイルスおよびPMMoVの濃度は、放流口からの距離に比例して減