hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
火山発散物中のヒ素,アンチモンおよび水銀の化学形と挙動

鹿児島県の薩摩硫黄島火山は,噴気孔温度が800°Cにも達するものがあり,マグマ発散物の関連で興味が持たれている。同火山から噴気温度が異なる21個の噴気孔から採取しな凝縮水中の水銀濃度は120135,000ng/lであった。また,同火山の凝縮水中の各種成分間の相関係数を求めた。その中で水銀と塩化物イオン濃度の間に高い正の相関(相関係数0.82)があった。このことは,噴気孔ガス中の水銀が塩化物の形で放出している可能性を示唆するものである。しかし,熱力学的なデータを用いた化学平衡の計算からは噴気孔ガス中の水銀の化学形は,塩化物の形での放出の可能性は否定された。一方,噴気孔の温度と水銀濃度との相関がみられないことなどから水銀の放出ルートは単純でない。水銀は温度が高くて,還元的な噴気孔ガス中では金属水銀蒸気の形で存在するという結果を得た。また,南九州を中心とした地熱水(温泉水を含む)や鉱山周辺の地表水や地下水中のヒ素,アンチモンの形態別分析法を詳細に検討し,その分析法を確立した。この方法を地熱水、河川水、地下水や海水などの環境試料水や,底質試料や生体などの固体試料中のヒ素,アンチモンの濃度と化学形,その分布と挙動を調べた。その結果,ヒ素,アンチモンは,その地域の地質特性を反映していると結論づけることができた。また,ヒ素,アンチモンは,地中などの還元的な雰囲気では低酸化状態の化学形が主導的であることが分かった。ヒ素,アンチモンおよび水銀は,化学形によって毒性が異なり,生物濃縮によって濃度が数万倍にも達することから,たとえ微量でも注目されている。火山発散物中のヒ素,アンチモンおよび水銀の含有量とそれらの分布を調べ,環境中における元素の存在状態,挙動などを明らかにし,環境への自然寄与の影響を評価する基礎資料を得ることを目的とした。ヒ素,アンチモンおよび水銀は,元素またはその化合物が揮発性に富むことなどから,地熱現象(火山活動)との関連に注目した研究を継続中である。本年度は,火山発散物[火山灰,火山ガス,火山ガス凝縮水,地熱水(温泉水)中のヒ素,アンチモンおよび水銀含有量,化学形,分布並びに放出量等について火山現象と結び付けた総合的な研究を行った。特に,火山ガス中の水銀の挙動を調べる目的で,火山ガスをテフロンまたは石英管を用いてコンデンサーに導いて冷却し,凝縮水と非凝縮ガスに分けて両者に分配される水銀量について調べた。火山ガスの採取方法を含めた分析方法の詳細は2001年度の分析化学会で報告した。また,底質,生物試料や火山学的試料中の総ヒ素の前処理方法の開発を行ない,その成果はAnalytical Sciences誌(2001年度)に掲載された。また,海水中のヒ素やアンチモンの化学形に関する研究を行ない2001年度日本地球化学年会で発表した。国内の火山地帯の噴気孔から採取した噴気孔ガス凝縮水中の水銀濃度を測定した。これらの火山地帯には高温の噴気孔ガスの放出を伴い,噴気孔ガス凝縮水の採取が可能である。鹿児島県の薩摩硫黄島火山には噴気孔温度が800°Cに達するものがある。同火山の噴気孔ガス凝縮水21試料中の水銀濃度は120135,000ng/lであった。また,同凝縮水中の水銀と塩化物イオン濃度の間には高い正の相関(相関係数0.82)がみられた。このことは,1)噴気孔ガス中の水銀が塩化水銀の形で放出されている。2)揮発成分の源は単独で,源からの距離に応じてガス中の水銀濃度が希釈を被っているなど,いくつかの可能性が考えられる。

しかし,熱力学的なデータを用いた化学平衡の計算からは噴気孔ガス中の水銀の化学形は,1)の可能性は否定された。また,噴気孔の温度との相関性がないなどから水銀の放出ルートが単純に一つでないことが考えられる。一方,噴気孔ガス中の水銀は金属水銀蒸気の形で放出されていることを実証する結果が得られた。また,鹿児島県内を中心とした地熱水(温泉水を含む)や鉱山を中心とした地下水中のヒ素、アンチモンの形態別分析法を検討し,確立した。この方法を河川水や海水などの環境試料水に適用し,ヒ素およびアンチモンの分布とその挙動を調べた。その結果,ヒ素およびアンチモンについては,その地域の地質特性を反映していることが分かった。しかし,水銀は,火山凝縮水などの一部の試料を除けば液相中には高濃度のものはなかった。以上のことから,水銀はヒ素やアンチモンとは異なった挙動をすることが分かった。日本各地の噴気地帯で,人が近づくことが可能な噴気孔からガス凝縮水を採取し,その水銀濃度を測定した。これらの火山地帯には,火山の噴火時にも相当する高温の噴気孔ガスを定常的に発散しているものがある。鹿児島県の薩摩硫黄島火山は,その一つであり,噴気孔温度が800°Cにも達するものがあり,マグマ発散物の関連で興味が持たれている。同火山から噴気温度が異なる21個の噴気孔から採取した凝縮水中の水銀濃度は120135,000ng/lであった。また,同火山の凝縮水中の各種成分間の相関係数を求めた。その中で水銀と塩化物イオン濃度の間に高い正の相関(相関係数0.82)があることが分かった。このことは,噴気孔ガス中の水銀が塩化物の形で放出している可能性を示唆するものである。しかし,熱力学的なデータを用いた化学平衡の計算からは噴気孔ガス中の水銀の化学形は,塩化物の形での放出の可能性は否定された。また,噴気孔の温度と水銀濃度との相関がみられないことなどから水銀の放出ルートは単純でない。水銀は温度が高くて,還元的な噴気孔ガス中では金属水銀蒸気の形で存在するという結果が得られた。また,南九州を中心とした地熱水(温泉水を含む)や鉱山周辺の地表水や地下水中のヒ素,アンチモンの形態別分析法を詳細に検討し,その分析法を確立した。この方法を地熱水、河川水、地下水や海水などの環境試料水や,底質試料や生体などの固体試料中のヒ素,アンチモンの濃度と化学形,その分布と挙動を調べた。その結果,ヒ素,アンチモンは,その地域の地質特性を反映していると結論づけることができた。また,ヒ素,アンチモンは,地中などの還元的な雰囲気では低酸化状態の化学形が主導的であることが分かった。水銀は,噴気孔ガス凝縮水を除けば,一般の環境試料中では液相中に,高濃度のものはない。したがって,噴気孔から放出される水銀は,金属水銀蒸気の形で放出され,大気中に拡散することが分かった。
デュアルピンポイント蛍光標識プリオン蛋白質を用いたFRETによる立体構造解析

クロイツフェルト・ヤコブ病や牛海綿状脳症などのプリオン病は、異常な立体構造を持つプリオン蛋白質(異常型PrP)を原因とする致死性の神経変性疾患である。人や動物の脳内には正常な立体構造を持つプリオン蛋白質(正常型PrP)が存在しているが、何らかの要因で体内に侵入した異常型PrPが正常型PrPの構造を次々と異常型へ変換し、異常型PrPが脳内に蓄積することによって発病すると考えられている。このようなプリオン病を克服するには異常型PrPの詳細な構造を解明する必要があるが、不溶性などの理由から異常型PrPの構造解析は十分に行われていない。そこで本研究では、任意のアミノ酸部位二ヶ所を蛍光標識したデュアルピンポイント蛍光標識プリオン蛋白質(二重蛍光標識プリオン蛋白質)を作製し、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を用いて異常型PrPの構造解析を行う。昨年度はN末端およひC末端をBODIPY558およひBODIPY-FLで蛍光標識したプリオン蛋白質を合成したが、今年度はBODIPY558の標識部位を変えた5種類の二重蛍光漂識プリオン蛋白質の合成を行った。蛍光イメージャーを使って合成量を確認すると、5種類の二重蛍光標識プリオン蛋白質の合成量は、両末端を標識したプリオン蛋白質に比べて顕著に低<、合成効率の低下が認められた。二重蛍光標識プリオン蛋白質の濃度が低いとFRETの観測が困難になることから、無細胞蛋白質合成系において各アミノ酸が取り込まれ易くなるようにコドンを調整するなどPrP遺伝子の塩基配列の最適化を行った。この最適化配列を用いて合成を行った結果、合成量が25倍に増加した。今後、合成した6種類の二重蛍光標識プリオン蛋白質をグアニジン塩酸塩で変性処理し、蛍光スペクトルを測定して構浩解析を行う。また、プリオン蛋白質由来のアミロイド線稚断片と混合し、FRETによる構造変化の観測を行う。クロイツフェルト・ヤコブ病や牛海綿状脳症などのプリオン病は、異常な立体構造を持つプリオン蛋白質(異常型PrP)が原因とされる致死性の神経変性疾患である。人や動物の脳内には正常な立体構造を持つプリオン蛋白質(正常型PrP)が存在しているが、外から侵入した異常型PrPが正常型PrPの立体構造を次々と異常型へと変換し、異常型PrPが脳内に蓄積することによって発病すると考えられている。このようなプリオン病を克服するには異常型PrPの構造や構造変換メカニズムなどを解明する必要があるが、不溶性などの理由から異常型PrPの構造解析は十分には行われていない。今年度はN末端およびC末端をBODIPY558およびBODIPY_FLで蛍光標識したプリオン蛋白質を合成し、ニッケルアフィニティー精製の条件検討を行った。その結果、精製には低pHと高濃度のイミダゾールが必要であることが明らかになった。精製した二重蛍光標識プリオン蛋白質の濃度は約10nMとかなりの低濃度であったが、蛍光スペクトルを測定するとアクセプター(BODIPY 558)のピークが観測された。これをグアニジン塩酸塩で変性処理するとピークが消失したことから、FRETが起こっていたことが示唆された。また、プリオン蛋白質由来のアミロイド線維断片と混合すると、FRETが消失して構造変化が観測された。今後、構造変化の観測など、さらに詳細に解析する予定である。

今後、合成した6種類の二重蛍光標識プリオン蛋白質をグアニジン塩酸塩で変性処理し、蛍光スペクトルを測定して構浩解析を行う。また、プリオン蛋白質由来のアミロイド線稚断片と混合し、FRETによる構造変化の観測を行う。
血清DNasel活性値の一過性上昇は急性心筋梗塞の特異的診断マーカーである

以前、我々は急性心筋梗塞患者において血清中のDNase I活性値が一過性に上昇することを見出し、血清中のDNase I活性値の上昇が急性心筋梗塞の特異的診断マーカーとなることを示した。この血清DNase I活性に基づく急性心筋梗塞の特異的診断方法を確立するために、活性上昇の原因を探ることとした。そのため最初にin vitroの実験系において活性上昇の原因を調べることにした。平成17年度までに得られた結果を下記に列挙する。1)DNASE1を発現する培養細胞を検索し、膵臓癌細胞QGP1において高度のDNase Iの発現があることを発見した。2)QGP1細胞におけるDNASE1遺伝子の転写開始点を調べ、新規の転写開始エキソン1aを発見した。3)QGP1ではエキソン1に比較してエキソン1aからの転写産物量が多いことが分った。4)エキソン1aの上流域にはプロモーター活性があることを見出した。5)エキソン1aのプロモーターにおいては-73から-60の領域に転写因子Splが結合し転写の活性化に関わることを見出した。6)QGP1細胞では低酸素状態でDNASE1遺伝子の発現が増強され、それはエキソン1aからの転写産物の増加に基づくことが分った。7)転写産物の増加はプロモーター活性の増強とスプライシングの変化に基づいていた。8)低酸素状態でQGP1細胞内及び培養液中のDNase I活性が上昇した。以上の結果から、低酸素によりQGP1細胞ではDNase I遺伝子の転写が活性化され、細胞内の蛋白量が増加し、細胞外液中のDNase I活性が上昇した、と考えられる。DNase Iは膵臓、胃腸管に多く分布することから、心筋梗塞が発症すると胃腸管への血流分布に障害が生じ、胃腸管の細胞が低酸素状態に陥り、DNase I遺伝子の発現が増強され、血清中のDNase I活性値が上昇すると推測される以前、我々は急性心筋梗塞患者において血清中のDNase I活性値が一過性に上昇することを見出し、血清中のDNase I活性値の上昇が急性心筋梗塞の特異的診断マーカーとなることを示した。平成16年度に得られた結果を下記に列挙する。1)DNase Iを発現する培養細胞を検索し、膵臓癌細胞QGP1において高度のDNase Iの発現があることを発見した。2)QGP1細胞におけるDNase I遺伝子の転写開始点を調べ、新規の転写開始エキソン1aを発見した。3)エキソン1に比較してエキソン1aからの転写産物量が多いことが分った。5)エキソン1aのプロモーターにおいては-73から-60の領域に核蛋白が結合し転写の活性化に関わることを見出した。6)QGP1細胞では低酸素状態でDNase I遺伝子の発現が増強され、それはエキソン1aからの転写の増強に基づくことが分った。7)QGP1細胞は低酸素状態ではエキソン1からの転写に変化はなかった。8)低酸素状態でQGP1細胞内のDNase I活性が上昇した。9)低酸素状態でQGP1細胞外液中のDNase I活性が上昇した。

以上の結果から、低酸素によりQGP1細胞ではDNase I遺伝子の転写が活性化され、細胞内の蛋白量が増加し、細胞外液中のDNase I活性が上昇した、と考えられる。DNase Iは膵臓、胃腸管に多く分布することから、心筋梗塞が発症すると胃腸管への血流分布に障害が生じ、胃腸管の細胞が低酸素状態に陥り、DNase I遺伝子の発現が増強され、血清中のDNase I活性値が上昇すると推測される。以前、我々は急性心筋梗塞患者において血清中のDNase I活性値が一過性に上昇することを見出し、血清中のDNase I活性値の上昇が急性心筋梗塞の特異的診断マーカーとなることを示した。この血清DNase I活性に基づく急性心筋梗塞の特異的診断方法を確立するために、活性上昇の原因を探ることとした。そのため最初にin vitroの実験系において活性上昇の原因を調べることにした。平成17年度までに得られた結果を下記に列挙する。1)DNASE1を発現する培養細胞を検索し、膵臓癌細胞QGP1において高度のDNase Iの発現があることを発見した。2)QGP1細胞におけるDNASE1遺伝子の転写開始点を調べ、新規の転写開始エキソン1aを発見した。3)QGP1ではエキソン1に比較してエキソン1aからの転写産物量が多いことが分った。4)エキソン1aの上流域にはプロモーター活性があることを見出した。5)エキソン1aのプロモーターにおいては-73から-60の領域に転写因子Sp1が結合し転写の活性化に関わることを見出した。6)QGP1細胞では低酸素状態でDNASEl遺伝子の発現が増強され、それはエキソン1aからの転写産物の増加に基づくことが分った。7)転写産物の増加はプロモーター活性の増強とスプライシングの変化に基づいていた。8)低酸素状態でQGP1細胞内及び培養液中のDNase I活性が上昇した。DNase Iは膵臓、胃腸管に多く分布することから、心筋梗塞が発症すると胃腸管への血流分布に障害が生じ、胃腸管の細胞が低酸素状態に陥り、DNase I遺伝子の発現が増強され、血清中のDNase I活性値が上昇すると推測される以前、我々は急性心筋梗塞患者において血清中のDNase I活性値が一過性に上昇することを見出し、血清中のDNase I活性値の上昇が急性心筋梗塞の特異的診断マーカーとなることを示した。
統合化されたコンポーネント指向ソフトウェア開発環境の実現に関する研究

近年,コンポーネントを開発・運用するためのコンポーネントアーキテクチャ体系が成熟しつつあるのに対して,既存のコンポーネントを適切に再利用する仕組み・方法論は未成熟である。従って,コンポーネントの再利用は限定的な種類・利用法に留まってしまっている.我々は,この未成熟の理由を,提供されるコンポーネントの不足,コンポーネントを開発するための技術・ツールの不足,コンポーネントを利用するために技術・ツールの不足と考えている。このために以下の研究を行った。(1)作成したコンポーネントの品質を計測する手法提案しているブラックボックス的品質測定手法に対して,計測値がどのような範囲にあれば良いコンポーネントと言えるか,同じ前提のもとに,他の更により良いメトリクスが存在しないかについて,研究を進めた。(2)ライブラリからのコンポーネント検索手法この研究については,コンポーネント検索のアルゴリズムに修正を加えるとともに,ライブラリ内にとどまらず,インターネット上に公開されているさまざまなソフトウェアに対して検索を行い,コンポーネントとして蓄積することを実現した。(3)ソフトウェアからのコンポーネント切出し手法既存のソフトウェアの再利用性を上げるために,その中から自動的に,コンポーネントを切り出す手法についての研究を行ってきた。しかし,切り出したコンポーネントをどのように周知し,保守していくのかなど今後拡張すべき点は多く残されており,これらの解決法についての研究を行った。
生成文法の極小理論における統語上の連鎖の役割と解釈メカニズムについての研究

本研究プロジェクトは、形成と解釈の両面から、連鎖に不可欠である様々な本質を明らかにし、統語操作及び統語メカニズムの解明に貢献した。特に、連鎖形成が純粋な統語操作によるものであり、移動以外に、同一の語彙要素が別々の個体として単一の統語領域に出現した時に、同じ領域に存在する為に、各々の個体の発生を異なる個体ではなく、同一個体が複数回出現したものであると認識した場合にも、連鎖が形成されうることを示した。本研究の目標は、極小理論の観点から、経験的手法で様々な言語(英語、日本語、スペイン語など)の多岐に渡る言語事実を調査することによって、以下にあげる3つの疑問点を解明することにある。(1)連鎖の存在を示唆する経験的証拠と言うのは、どういうものなのか(連鎖の概念は特定の言語事象の分析にどのぐらい中心的な役割を果たしているのか)?(2)どの様な言語要素が連鎖を構成するのか?連鎖は、どの様にして、理論で定義されるべきなのか?(3)連鎖の形成と解釈を司るメカニズムというのは何であるのか?又、これらの疑問点に取り組む際に、本研究は以下の項目を下位研究課題として構成されるものとする。(1)量化詞作用域の曖昧性・選択・再構築効果の性質(2)コントロールと前方照応の性質(3)拡大投射原理(EPP)、主語の連鎖、主語の解釈の性質(4)左方周縁領域(統語構造図作成計画の一環)への移動の性質本研究の目的は、これらの言語事象を理論的、経験的な視点から解明するのに貢献し、(1)-(3)の疑問点に明確な解答を与えることにある。マーティン:2007年に発表したJuan Uriagereka(海外共同研究者)との共著「Competence for Preferences」では、再構築現象を用いて連鎖の存在を検証し、移動先と基底生成した元位置における量化詞解釈における解釈優位性を通して、連鎖の解釈メカニズムの性質を探った。この共同研究で、量化詞は移動先での解釈に優位性が見られるが、一定条件下で量化詞が元位置でも解釈優位性を示すことを明らかにして連鎖の存在を強く示唆した。又、研究目的で述べた「量化詞作用域の曖昧性・選択」の原因の一端を説明することにも成功した。更に、コントロール構文・前方照応に焦点を当て、連鎖形成と解釈のメカニズムの解明に向けて研究を進め、海外共同研究者と論文を執筆している最中である。来年度はこの目的を推進するために、海外共同研究者との連携を密にして英語だけではなくスペイン語・日本語など他の言語も取り扱い、連鎖の本質の解明を目指す。遠藤:2007年に刊行したLocality and Information Structure:A cartographic Approach to Japaneseにて、(i)日本語の文末に見られる助詞・助動詞などを用い、Luigi Rizzi(海外共同研究者)が推進する統語構造図作成計画の一環として、日本語の周縁領域の統語構造図の作成に従事し、日本語がロマンス諸語と同種の統語構造図で扱える可能性を示唆し、(ii)一連の研究の中で提案された統語特有の局所性の原理及び素性の存在を仮定すれば、日本語の周縁領域で観察される言語事象を説明できることを示した。(ii)は日本語が普遍文法の諸原理を検証するのに貢献できることを示す重大な研究といえる。又、日本語の分離数量詞の言語事象を統語構造図作成で得られた知見を基に説明して、「Locality and floating quantifiers」にて発表した。来年度も引き続き日本語の統語構造図の作成に従事する。マーティン:2008年にスペイン・バスクで行われたWays of Structure Buildingを始め4ヵ所で講演を行った。一連の講演における研究成果として、連鎖が一致現象の一つであり、連鎖は一致という基礎的な統語操作の本質から派生されて、言葉の根本を成すものである可能性を示した。特に、従来は先行詞とPROの関係が決定的な説明がなかったコントロール構文においても、一致操作の結果による連鎖の形成が重要な働きを示し、コントロール構文が連鎖の性質を如実に示すものであるという分析を発表した。更にメリーランド大学のUriagereka教授を日本に招聘して共同研究を精力的に進め、共同発表では統語構造処理に関連する認知メカニズムの処理操作が連鎖形成に深く関与しているという方向性を示した。一連の研究は、平成20年度の研究目的であるコントロール構文を含め複数の意味役割を伴う連鎖形成にも同様の分析が適用できることを示して新たな示唆を与え、本研究プロジェクトの連鎖の本質についても一定の成果を上げた。又、2008年8月に行った国際ワークショップ等でUriagekeka教授を始め国内外から著名な研究者を集めて連鎖の形成・本質について積極的な意見交換を行い、研究を進めるのに大いに役立った。平成21年度でも、引き続き、海外協力研究者であるUriagereka教授との共同研究を強力に押し進め、英語とスペイン語などの諸言語を観察しながら、平成20年度に得た研究成果を基に連鎖の本質の解明を目指す。

連携研究者である遠藤はシエナ大学のRizzi教授との共同研究題目である統語構造図作成に従事し、日本各所とスイス・ジュネーブにおいて積極的に様々な研究成果を発表した。とりわけ、談話情報及びムード・モーダルに重点を置いて、連鎖の形成を視野に入れながら周縁領域の統語構造図の一端を明らかにしている。平成21年度も同様に、日本語の統語構造図の作成に従事する。マーティン:奈良女子大学で行われた第2回日本英語学会国際春季フォーラムにて、連携研究者である藤井と宮城学院女子大学の木口准教授を発表者として、本研究プロジェクトの趣旨に基づくワークショップを主催した。他に、同フォーラムで本研究プロジェクトの研究成果に根差した内容の招聘講演を行った。講演では、連鎖形成に一致操作が関与するという一連の研究を公表するだけではなく、統語メカニズムにおける連鎖の役割を明確にし、連鎖の普遍的性質の解明に示唆を与えた。又、「言語の起源と進化の国際セミナー」の招聘講師として来日したバルセロナ自治大学のBoeckx教授と積極的に意見交換を行い、研究の進展に役立てた。更に、国際ワークショップなどを開催することにより、Northwestern大学の吉田准教授を始め国内外から著名な研究者を集めて、連鎖の形成・本質について充実した議論を行い、大いに研究を深化させた。平成22年度は、Uriagereka教授・Boeckx教授と密接に連携を取り、様々な諸言語に基づく知見を核とし、平成19-21年度に得た研究成果を発展させ、連鎖の普遍的な本質の解明及び形成メカニズムの確立を目指す。連携研究者である遠藤はシエナ大学のRizzi教授と共同研究に従事し、統語構造図作成に向けて精力的に研究を行い、ハンガリーのMinimalist Approaches to Syntactic Localityを始め6ヶ所で発表を行った。又、著書も4点刊行し、積極的に研究成果を公開した。本年度も、Rizzi教授との共同研究を軸にした比較研究を焦点に置いて、日本語の統語作成図製作に従事する。連携研究者である藤井は上記のワークショップにて発表した他に3件の発表をし、計4件の発表を行った。日本語の名詞節を中心にコントロール構文の研究を発展させ、様々な手法を使って日本語におけるコントロール構文の性質を調べ上げ、比較研究から得られた知見を基に移動が関与している可能性を追求した。今年度も引き続き、日本語のコントロール構文について調査を続け、移動分析の研究に従事する。マーティン:4年間の本研究プロジェクトの集大成として、メリーランド大学のHornstein教授とバルセロナ自治大学のBoeckx教授を招聘し、平成23年2月12日(土)と13日(日)にわたり2日間の国際ワークショップを開催した。ワークショップではHornstein教授とBoeckx教授の招待講演、連携研究者の遠藤の発表に加えて、国内外から9件の発表が採択(査読付)された。両教授の招待講演では、それぞれの最近の研究から連鎖の概念や連鎖形成を新たな見地から議論し、本研究プロジェクトの研究内容を更に深化させるものだった。San Paulo大学のNunes教授を始めとした発表も最先端の研究ばかりで、連鎖の重要な特質を浮かび上がらせ、連鎖の役割の解明に寄与するものだった。
数値計算で探る超対称ゲージ理論の非摂動構造

最近の超弦理論の研究から、超対称性を持つゲージ理論(超対称ゲージ理論)が初期宇宙や量子重力理論といった問題にアプローチするために鍵となることが明らかになりつつある。本研究は、この成果を受け、超対称ゲージ理論を数値的に調べるための方法論を確立することを目的として行われた。本研究によって、2次元超対称ゲージ理論の数値計算のために構築されたアルゴリズムの中でも、特に杉野模型が有用であることが明らかとなった。そして、杉野模型が本来持っていた、非物理的な真空を多数持つという欠点がエレガントな方法で解消され、数値計算に基づいた超対称ゲージの研究の基礎を築くことに成功した。平成23年度の実績概要で述べたように、我々は、4次元時空を2次元格子と2次元ファジー球面の直積として実現できる事を示した。平成24年度は、この変形を施す前の2次元N=(8,8)超対称ヤン・ミルズ理論をCKKU法を用いて格子上に定義し、実際に数値シミュレーションを行った。意味のあるシミュレーションを実行するために最も注意が必要な点は、スカラー場が持つ平坦方向のコントロールである。超対称ヤン・ミルズ理論は、その特性上、どうしてもスカラー場に平坦方向が生じるため、何も工夫をせずにシミュレーションを実行すると、スカラー場の真空期待値が大きく変動してしまい、必要な連続理論を得ることができない。そこで我々は、スカラー場に一定の質量項を導入して平坦方向をコントロールする方法を採用した。一方、超対称ヤン・ミルズ理論特有の難点として、フェルミオン・ゼロモードの問題がある。CKKU理論を採用する限り、格子理論がフェルミオン・ゼロモードを持つのは避けられないが、理論がフェルミオン・ゼロモードを持つと、作用のフェルミオン部分の寄与が自明にゼロとなってしまい、数値計算を行うことができなくなってしまう。そこで我々は、フェルミオンにも質量項を導入して、ゼロモードを正則化することにした。ところが、理論的な考察から、フェルミオン場に大きな質量項を加えると、平坦方向のコントロールが難しくなることが示唆される。将来的に4次元理論のシミュレーションを行うためにも、平坦方向とフェルミオン・ゼロモードの両方を適切にコントロール出来る質量の値を知る必要がある。我々は、両方の質量項をコントロールしながら数値シミュレーションを行い、平坦方向が正しくコントロールできていることを確かめた。また、超対称性から予言される物理量についても、その値が正確に再現されることも確かめられた。平成25年度は、最終的な目標である、4次元N=4超対称ヤン・ミルズ理論の数値計算を実現するための基礎となる、2次元N=(8,8)超対称ヤン・ミルズ理論のコンピュータ上での振る舞いの解析、及び、そのためのアルゴリズムの改良を行った。「研究計画」でも述べているように、我々は、格子上に定義された2次元ゲージ理論の上に非可換球面を実現し、格子2次元+球面2次元の4次元ゲージ理論を実現することを目指している。その際、理論的な解析から、2次元格子の連続極限を正しく取ることが重要であることがわかっている。そして、平成24年度までの成果から、そのために必要な操作が最初の想定よりも複雑であることがわかっていた。平成25年度は、既存のCKKU模型を使って各種のパラメータを調節し、連続理論がとれていることが確認できる物理量を計算した。これらの計算は概ね終了しており、現在、データの処理を行い論文にまとめている。我々はまた、アルゴリズムの改良を行った。現在、超対称ゲージ理論の数値計算を行うためのアルゴリズムには、前述のCKKU模型と杉野模型の2種類がある。これらは一長一短で、CKKU模型が比較的シンプルな構造を持ち、プログラムの実装が容易である反面、連続極限を取る際に多くの操作が必要なのに対して、杉野模型は、連続極限を取る際に必要なパラメータは少なくて済む反面、素朴に理論を作ると多数の物理的でない真空状態が存在してしまい、物理的な真空に状態をとどめるためのプログラムが非常に複雑になるという欠点があった。我々は今回、杉野アルゴリズムに存在する無数の真空を自動的に避ける新しい手法を開発した。これによって杉野模型の実装が容易になり、物理的に性質の良い杉野模型が現実的に使いやすくなった。平成23年度は、「研究実施計画」に則り、将来的に4次元N=4超対称ヤン・ミルズ理論を数値計算を実行するために最適なアルゴリズムを検討した。我々が採用した手法は、4次元時空を、2次元格子と2次元ファジー球面の直積として実現するというものである。より具体的には、最初に2次元格子の連続極限を取り、その後でファジー球面を通常の球面に近づけていくのだが、この際、連続2次元時空上のファジー球面背景の理論が正しく4次元ゲージ理論になっているか、という問題がある。我々の理論の場合、背景をファジー球面にする事による超対称性の壊れ方は、あくまで低エネルギー側由来のものである。

従って、そのような変形によって紫外発散の構造が変わる事はあり得ないため、通常の場の理論による考察から問題ないと予想される。我々は、この予想を摂動計算によって具体的に確かめ、4次元時空が正しく実現されるという傍証を得た。続いて我々は、2次元理論の数値計算を行った。上でも述べた通り、4次元理論の数値計算を行うためには、まず、2次元格子理論の数値計算が実行できなければならない。本年度は、ファジー球面解を実現するような変形をする前の、2次元N=(8,8)超対称ヤン・ミルズ理論を計算機上でシミュレーションすることを目指した。研究計画にも述べた通り、格子計算に使うアルゴリズムとしては杉野理論、CKKU理論、半格子法があり得るが、作用関数の単純さを考慮してCKKU理論を選択した。この理論の場合、格子間隔を安定化させるための質量項を加えなければならず、連続極限での結果を正しく得られるかどうかの検証が必要になる。我々は、その判断材料として、超対称性によって結果の分かっているボゾン作用の値を計算し、然るべく取った連続極限で、その値が理論値に近づいて行く事を確かめた。我々は、4次元時空を格子とファジー球面の直積として実現する手法を実現するために、構造が比較的容易なCKKU理論を詳細に調べた。我々はまず、この方法で4次元時空が実現されることを理論的に確かめるために、非可換球面が実現されるように変形されて理論に対して摂動計算を行い、4次元時空の生成を阻むような発散が出ないことを確かめた。その上で、変形を施す前の2次元N=(8,8)超対称ヤン・ミルズ理論をCKKU法を用いて格子上に定義し、実際に数値計算を行った。この理論では、スカラー場の平坦方向をコントロールする必要がある。さらにCKKU理論はU(1)モードを含んでおり、格子間隔を固定するために大きな質量項が必要である。同時に、この理論はフェルミオンにゼロモードを含んでいるため、数値計算を行うためにはこれも正則化する必要がある。我々は、これらの項をコントロールしながらシミュレーションを行い、超対称性から予言される物理量を数値計算からも正確に再現した。また、連続極限においてU(1)モードが分離されている事も確めた。このように、CKKU理論は制御変数の数が多く、目標の結果を得るための作業が煩雑である。そこで、当初の研究計画通り、より制御変数の数が少ない杉野理論の考察を行った。杉野理論ではゲージ群をSU(N)に選べるため、CKKU理論特有の、U(1)モードに付随する問題は生じない。その一方、素朴に構成した杉野理論では、物理的でない多数の真空が縮退している。これを回避するために、リンク変数に「許容条件」と呼ばれる制限を設ける処方箋が提案されたが、この条件はプログラムを非常に煩雑にするため、数値計算の足かせになっていた。そこで我々は、許容条件を課すこと無く、真空の縮退を取り除く方法を開発した。これによって杉野理論の最大の障害が取り除かれ、2次元超対称ゲージ理論の数値計算を行うために最適な格子理論を、実質的に杉野理論に一本化することが出来た。
機能性蛍光プローブによる骨代謝関連細胞の機能解明

骨粗しょう症や関節リウマチといた骨疾患は、人々の暮らしの質を著しく低下させることから、疾患原因の解明や治療薬開発が進められている。その過程で、骨吸収細胞である破骨細胞の機能異常(過剰な骨吸収)が骨疾患を誘発することが解明された。しかしながら、生体内における破骨細胞機能については、未だに未解明な部分も多く存在する。そこで本研究では、破骨細胞の骨吸収活性を蛍光強度変化によって解析可能な蛍光プローブの開発に取り組んできた。開発したプローブは、破骨細胞により形成された酸性領域を捉えるpH感受性と骨組織選択的送達能を有し、生体への注射による投与が可能である。分子構造を量子化学計算により緻密に設計することで、生きたマウス体内の破骨細胞活性を検出可能なプローブの開発に成功した。従来の骨破壊モデルでは、不活性破骨細胞は運動性が高く、活性化破骨細胞は静的状態を保つと考えられていた。しかしながら、開発したプローブと二光子励起顕微鏡を用いて、活性化破骨細胞の酸性領域を連続的に観察すると、静的状態を保つ細胞に加えて、細胞形状と酸性領域の位置が大きく変化する動的な細胞が存在した。この結果から、活性化破骨細胞は動的な状態と静的な状態を行き来しながら骨破壊を行うと考えられ、動的な活性化破骨細胞が骨破壊メカニズムにおいて重要な役割を果たすと示唆される。また、ATPase阻害剤により活性化破骨細胞のプロトンポンプ機能を阻害した際の、細胞の運動性に対する影響を検討した。その結果、静的状態の活性化破骨細胞は、酸性領域が消失した後も動的状態に移行せず、静的状態を保つことが明らかとなった。これは、破骨細胞の動的または静的状態への移行を鍵として、酸性領域の形成、消失が制御されることを示唆している。このように、本研究で開発したプローブは、骨吸収メカニズムを解明する強力なツールとして、幅広く社会に貢献できると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。破骨細胞は、我々の体内で損傷・老朽化した骨組織を除去する役割を担っている。この機能により骨組織の恒常性が保たれているが、関節リウマチなどの骨疾患部位では、破骨細胞機能に異常をきたしている。そのため、破骨細胞機能の解明は、疾患原因の解明や治療薬開発に重要であると考えられる。しかし、近年汎用されている組織切片を用いた組織学的手法では、破骨細胞による骨吸収をin vivoで解析することができない。現在、X線CTや蛍光プローブを用いた、in vivo解析が可能なツール開発が進められているが、細胞レベルでの破骨細胞活性解析は不可能である。そこで、本研究では、生きたマウス体内の破骨細胞活性をリアルタイムに解析することが可能な機能性蛍光プローブを開発した。開発したプローブは、光安定性の高いボロンジピロメテン色素誘導体を母骨格とし、骨組織に強く結合するビスホスホネート基と、光誘起電子移動によるpH感受性蛍光スイッチ機能を有している。これらの特性により、プローブは骨組織へと選択的に送達され、活性化破骨細胞が骨吸収時に形成する酸性領域を選択的に可視化できる。開発したプローブをマウスに投与し、二光子励起顕微鏡で観察を行ったところ、破骨細胞の活性化に伴うプローブ蛍光の増大が確認され、骨吸収を細胞レベルで追跡可能であることを明らかにした。また、本手法を用いることで、in vivoにおける定量的な細胞活性評価と、酸性領域の局在変化の可視化に成功した。In vivoにおける破骨細胞活性変化をリアルタイムに解析した例は、過去に存在せず、本研究で得られた新たな知見は、破骨細胞機能を解明する上で、非常に有益なデータであると言える。その結果、静的状態の活性化

破骨細胞は、酸性領域が消失した後も動的状態に移行せず、静的状態を保つことが明らかとなった。これは、破骨細胞の動的または静的状態への移行を鍵として、酸性領域の形成、消失が制御されることを示唆している。このように、本研究で開発したプローブは、骨吸収メカニズムを解明する強力なツールとして、幅広く社会に貢献できると考えられる。本研究では、従来法では不可能であった、破骨細胞の骨吸収の定量評価、リアルタイム解析を可能とするイメージング技術の開発に成功した。この手法を用いることにより、薬剤投与による破骨細胞活性変化の定量的解析や、時間経過に伴う酸性領域の局在変化を観察可能となり、破骨細胞機能を解明する上で、非常に重要な知見を得ることができた。この研究成果は、骨代謝に関する生命現象の解明を進める上で非常に有意義であると言え、骨疾患原因の解明、治療薬開発等へと繋がると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。プローブの汎用性を向上させるため、長波長蛍光を有するプローブを開発する。これにより、既存の様々な蛍光タンパク質と蛍光プローブを組み合わせることが可能となる。破骨細胞内部に存在する特定のタンパク質を蛍光タンパク質によってラベル化し、蛍光プローブによる細胞活性検出法と組み合わせることによって、さらなる研究展開が期待できる。また、骨形成細胞である、骨芽細胞の活性を検出するための、新たなプローブ開発を進める。
生活保障システムとグローバル経済危機ー６か国の比較ジェンダー分析

日本の生活保障システムが、先進諸国の中で最も強固な「男性稼ぎ主」型であることが明らかになった。男性の安定的な雇用を前提として制度が作られ、雇用の非正規化や晩婚化・未婚化という実態から乖離している。それが社会的排除につながり、経済をも脆弱にしてきた。2011年3月には福井県において、社会的排除に関するアンケート調査を実施した。福井県は男女とも就業率が高く、児童の学力も高いなど、社会的排除の度合いが最も低い県といえる。それでも、離婚した男女や非婚の男性、県外からの移住者などが、社会的排除を受けやすいことが判明した。これらの結果は、大災害による避難・移住の状況を踏まえたシステム作りにも示唆を与える。2010年12月4日に、国際開発学会20周年記念大会公開シンポジウム「東アジアにおける開発とジェンダー」にて大沢真理がパネリストを務め、報告「日本の生活保障システムの課題をジェンダー分析する」を行った。大沢真理と研究協力者の阿部彩が中心となって,大規模アンケート調査「福井の希望と社会生活調査」を企画・実施した(2011年3月2日に16000通の調査票を配布し,31日までに約7000通を回収)。回収調査票の入力・一次集計結果が7月末に納品された。2011年9月24日に東京大学にて国際ワークショップを開催した。大沢真理、金英、相馬直子が報告。マルガリータ・エステベス・アベは、5月の社会政策学会大会ジェンダー部会にて発表した論文を改訂して提出し、カレン・シャイアは提出原稿にコメントを寄せた。社会的経済の比較研究の成果が,大沢真理編『社会的経済が拓く未来-危機の時代に「包摂する社会」を求めて』(ミネルヴァ書房)として2011年5月に刊行された。また、生活保障システム論に災害・復興の諸課題を組み込むことに努め、2011年8月に生活研ブックス32として『ポスト3.11の構想-日本の政治と社会-』(住沢博紀らとの共著)を出版。9月8日には日本弁護士連合会主催のシンポジウム「女性こそ主役に!災害復興東日本大震災後の日本社会の在り方を問う」にて大沢真理が報告。また、2010年度に実施した大規模アンケート調査「福井の希望と社会生活調査」結果の第一次的な分析を進め、パンフレットに取りまとめて、2011年12月3日に敦賀市にて報告を行なった(100名参加)。9に記載した実績概要からすれば、当初の計画以上の進展と評価してもよいが、2011年11月にデュースブルグ大学で行う計画だった全体会合を2012年度に送ったことから、おおむね順調と表現する。25年度が最終年度であるため、記入しない。生活保障システム論に、比較ジェンダー視点からの災害・復興の諸課題を組み込むことで、当初の計画から守備範囲を拡げる。6月初めに韓国社会政策学会大会でこれまでの研究成果を報告するとともに、部分会合をおこなう。福井県におけるヒアリング調査を続行し、アンケート調査の分析を進める。11月中旬にデュースブルグ大学にて全体会合を行い、グループ外のメンバーを含むコロキアムも開催する。12月初旬に福井県にて調査結果の県民向け報告会を開催する。
ユビキタス元素による高選択的炭素ー炭素及び炭素ー窒素結合形成反応の創出とその応用

最終年度の研究計画に則り、新たな配向性官能基のデザインと、それを用いた新規銅触媒炭素ー水素結合官能基化反応の開発研究を行った。その結果、フェノール性水酸基に対する新規二座型配向基の設計、開発に成功し、銅触媒炭素ー水素結合直接アミノ化反応を見出した。また、この配向基は脱着が極めて容易であり、回収、再利用も可能である。本研究はアルコール類の炭素ー水素結合官能基化反応において、二座型配向基の有効性をはじめて実証したものであり、その学術的意義は極めて大きいと考えられる。また、その反応機構も計算化学を用いることにより明らかとした。現在成果をフルペーパーとして投稿中である。さらにこの概念を発展させ、安息香酸を用いたフェノール類の銅触媒新規直接アリール化反応にも成功している。本反応では脱炭酸を伴いながらフェノールの炭素ー水素結合を直接的にアリール基に置換できる。この結果についても現在論文を執筆、投稿準備中である。一方で、アミノ酸ミミック分子としてアルファーアミノボロン酸に着目し、その新たな合成ルートの開発に成功した。すなわち、適切な銅触媒存在下、ジボリルアルカン類に求電子的アミノ化試薬を作用させることでモノ選択的アミノ化が進行し、対応するアルファーアミノボロン酸誘導体を与える。関連するアミドミミック分子であるアルファートリフルオロメチル基置換アミンの新たな触媒的不斉合成にも成功している。これらの成果もすでに取りまとめており、現在学術論文として投稿中である。さらに、銅触媒と同じくユビキタス元素であるニッケルの触媒性能に関しても検討を行ったところ、エポキシドならびにオキセタンをカップリングパートナーとするニッケル触媒炭素ー水素結合直接アルキル化反応を見出した。従来用いられていたパラジウム触媒系とは相補的な立体特異性を発現する等、ニッケルに特徴的な性質を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。一年目の研究計画に則り、ユビキタス元素として主に銅を触媒とした炭素ー炭素ならびに炭素ー窒素形成反応の開発に取り組んだ。その結果、不活性炭素ー水素結合切断を経る二種の含窒素複素環の新しい構築法を見出した。一つ目は、ベンズアミドの芳香族炭素ー水素結合切断を鍵とするとイソニトリルとの形式的[4+1]環化付加反応であり、炭素ー炭素ならびに炭素ー窒素形成が連続的に進行することでイミノイソインドリノンを入手容易な出発物質から一段階で合成することができる。これまで、類似の分子変換は貴金属であるパラジウムやロジウムを触媒として用いると進行することが知られていたが、安価で、地殻埋蔵量の豊富な第一周期の遷移元素でこの形式の分子変換を達成した例は報告されておらず、学術的にも極めて興味深い結果といえる。二つ目としては、同じくベンズアミドの芳香族炭素ー水素結合切断を経由したアルケンとの直接的酸化カップリング反応の開発である。比較的活性の高いマレイミドしか用いることができないが、銅を触媒とする不活性炭素ー水素結合直接官能基化において、アルケンをカップリングパートナーとして用いることに成功した極めて稀有な報告である。本手法においても、炭素ー炭素結合が生じた後に、自発的に炭素ー窒素結合形成反応が進行し、対応するスピロイソインドロンを与える。この化合物は興味深い生物活性を有することが知られており、広範な誘導体を迅速に提供できる方法として本手法は合成化学上、極めて魅力的といえる。一年目の研究計画に則り検討をおこなった結果、ユビキタス元素である銅を触媒とする新規かつ直接的な炭素ー炭素ならびに炭素ー窒素結合形成を伴う含窒素複素環の構築法開発に成功した。また、関連する計画として掲げていたsp3炭素ー水素結合切断にも有効な銅触媒を見出すに至っている。以上の事実より、研究は概ね順調に進展していると判断した。研究計画に則り、銅/マンガン二元触媒系を利用したsp3炭素ー水素結合直接変換反応の開発に成功した。具体的にはオルトメチルベンズアミドのベンジル位直接アミノ化反応により、イソインドリノン骨格を一挙に構築する手法を確立した。類似の反応はパラジウム等の貴金属触媒や、爆発性の高い化学量論量の有機過酸化物を用いると進行することが知られていたが、安価かつ取り扱いも容易な銅/マンガン系を利用する本手法の合成的優位性は高い。また、末端酸化剤が極めて温和な酸化力を有する二酸化マンガンであるため、酸化反応に敏感な官能基を含む化合物も本反応条件下であるならば合成可能となる。また、別途計画していたユビキタス元素による高選択的炭素ー炭素結合形成反応とその利用にも大きな進展が見られた。具体的には銅塩を用いたベンズアミドと安息香酸類の脱炭酸直接ビアリールカップリング反応の開発に成功した。このタイプの反応は貴金属触媒系でも未だ達成されておらず、銅塩特有の機能を開拓した学術的に興味深い成果といえる。反応の足がかりにはニトロ基の存在が必須であるがこれを逆手にとり、ニトロ基の官能基変換を利用することで得られた生成物を各種高度パイ共役系分子へと変換することにも成功した。一方、本研究を展開する過程で偶然見出した新規ホスフィン化反応にも大きな進展があった。第一世代の銅触媒の発見から、第二世代型フォトレドックス触媒系への開発へと至り、単純末端アルケンや内部アルケンを含む広範なアルケン類からビスホスフィン類を一段階で合成する新手法を確立することに成功した。

研究実績の概要にも示した通り、当初計画したユビキタス元素を用いる炭素ー炭素ならびに炭素ー窒素結合形成反応の開発と、そのパイ共役分子合成への展開は順調に進展した。加えて全く予期していなかった新規ビスホスフィン化反応を見出し、これを精査することで実用性の高いフォトレドックス触媒にまで昇華させることができた。以上の事実より、今年度は当初の計画以上に研究が進展したと判断した。研究計画に則り、まずは炭素ー水素結合切断と脱炭酸反応を組み合わせた、銅塩を促進剤とする直接カップリング反応の基質適用範囲の拡大を目指した。その結果、ベンズアミド類とマロン酸ハーフエステルの脱炭酸炭素ー水素直接アルキル化反応を見出した。本手法は、生物活性分子に頻繁に見受けられるアルファーアリール酢酸類の新規合成法として興味深い。一方、前年度に見出していたsp3炭素ー水素結合のアミノ化反応のさらなる展開を目指した。その結果、配向基に依存して反応点がスイッチする極めて興味深い現象を見出すに至った。すなわち、ピコリンアミドを有するエナミドを銅触媒存在下で処理すると、芳香族炭素ー水素結合アミノ化によってインドールが得られる。一方、ベンズアミドを有するエナミド基質では、ピニル炭素ー水素結合アルコキシ化が進行し、3置換オキサゾールが得られる。つまり、類似の出発原料から、配向性官能基を変えるだけで全く同じ反応条件下、インドールとオキサゾールが分岐的に合成できる。この概念は多様な含窒素複素環を単一の骨格から網羅的に合成する可能性を示すものであり、その意義は大きい。また本研究の進行中、銅塩による芳香族炭素ー水素結合アミノ化/電子環状反応、連続反応を経由する、ベンズアミドの新規骨格転位反応を偶然にも見出した。本手法は生物活性分子の母核としてよく用いられる、ベンゾオキサジンに新規かつ効率的合成法を提供するものである。研究実績の概要に示したように、予定通り炭素ー水素結合切断と脱炭酸反応を組み合わせた、銅塩を促進剤とする直接カップリング反応の基質適用範囲の拡大に成功した。また、配向基制御に基づく位置選択的炭素ー水素結合官能基化による含窒素複素環の分岐型合成にも成功した。一方で、高度パイ共役系の構築とその機能評価については未だ検討段階である。しかし、ベンズアミドの骨格転位反応によるベンゾオキサジンの新規合成法を見出す等、予想外の成果も得られている。以上の事実に基づき、本課題はおおむね順調に進展していると判断した。最終年度の研究計画に則り、新たな配向性官能基のデザインと、それを用いた新規銅触媒炭素ー水素結合官能基化反応の開発研究を行った。その結果、フェノール性水酸基に対する新規二座型配向基の設計、開発に成功し、銅触媒炭素ー水素結合直接アミノ化反応を見出した。また、この配向基は脱着が極めて容易であり、回収、再利用も可能である。本研究はアルコール類の炭素ー水素結合官能基化反応において、二座型配向基の有効性をはじめて実証したものであり、その学術的意義は極めて大きいと考えられる。また、その反応機構も計算化学を用いることにより明らかとした。現在成果をフルペーパーとして投稿中である。さらにこの概念を発展させ、安息香酸を用いたフェノール類の銅触媒新規直接アリール化反応にも成功している。
酸性沈着による生態系影響予測モデルと酸性沈着削減目標値の設定

<酸性沈着の生態系への影響>八王子における針葉樹林内へ負荷される酸性沈着は、硫黄(SO_4-S)として1.12.5kmol。ha^<-1> yr^<-1>であり、負荷された硫責の一部は、三宅島雄山から噴出されたものであると推定される。一方、負荷された窒素(NH_4-NおよびNO_3-N)としては、2.33.8kmol。ha^<-1> yr^<-1>で、活発な人間活動の影響が現れていると結論される。十和田において、酸性沈着は、硫黄として0.8kmol。ha^<-1> yr^<-1>、窒素として0.7kmol。ha^<-1> yr^<-1>が負荷された。十和田では、畜産由来とみられる窒素負荷と海塩粒子の影響とみられる塩化物イオンの負荷が沈着物質の特徴であった。火山ガラスの風化に伴う酸消費は、27ないし28mmol kg^<-1>(塩酸1.0x10^<-3>)と見積もられ、酸性沈着に由来する酸の消費に一定の役割を果たしている。<生態系影響予測モデル>南関東(東京都・神奈川県・千葉県・埼玉県)において、土壌酸性化に伴う森林衰退を推測するために物質収支モデルを用いた。このモデルは、酸性沈着の影響の大きな地域をスクリーニングする方法として優れており、このモデルに基づいて、森林衰退は酸性沈着の負荷量と酸性化に対する森林生態系の感受性から削減目標値を提案した。すなわち、南関東においては、秩父山地の主尾根部が酸性沈着に対して最も脆弱であり、1997年の酸性沈着レベルの5060%を削減する必要がある。<酸性沈着の生態系への影響>東京都八王子市の針葉樹林の小流域にインプットされる酸性物質は、アンモニウムイオン0.49、硝酸イオン0.64、塩化物イオン1.00、硫酸イオン0.38kmolc ha-1 yr-1であった。一方、青森県十和田市の針葉樹林の小流域にインプットされる酸性沈着物質は、アンモニウムイオン0.63、硝酸イオン0.26、塩化物イオン1.62、硫酸イオン0.87kmolc ha-1 yr-1であった。八王子は、東京の中心部より35kmの位置にあり、十和田よりも硝酸イオン濃度が高く、活発な人間活動による窒素酸化物の排出による影響が強いと判断された。一方、十和田は、アンモニウムイオン、塩化物イオンおよび硫酸イオン濃度が高く、年間を通じて畜産業に由来するアンモニウムイオンおよび海洋からの影響を強く受けている塩化物イオン濃度が高いといえる。十和田における高い硫酸イオン濃度は、化石燃料の燃焼と季節風による海塩粒子の影響を示唆している。アロフェン、イモゴライトを主体とする八王子および十和田の黒ボク土は、大気由来のプロトンおよび硝化過程で生成するプロトンを消費しており、窒素飽和の傾向にあるが、明確な酸性化を示してはいない。<生態系影響予測モデルの構築>八王子および十和田の小流域における酸性沈着の生態系影響予測モデルを作製しつつあり、一定の成果を上げているが、さらに正確な予測が可能となるモデルの構築を進める。<酸性沈着の生態系への影響>八王子における針葉樹林内へ負荷される酸性沈着は、硫黄(SO_4-S)として1.12.5kmol_cha^<-1>yr^<-1>であり、

負荷された硫黄の一部は、三宅島雄山から噴出されたものであると推定される。一方、負荷された窒素(NH_4-NおよびNO_3-N)としては、2.33.8kmol_cha^<-1>yr^<-1>で、活発な人間活動の影響が現れていると結論される。十和田において,酸性沈着は、硫黄として0.8kmol_cha^<-1>yr^<-1>、窒素として0.7kmol_cha^<-1>yr^<-1>が負荷された。十和田では、畜産由来とみられる窒素負荷と海塩粒子の影響とみられる塩化物イオンの負荷が沈着物質の特徴であった。火山ガラスの風化に伴う酸消費は、27ないし28mmolkg^<-1>(塩酸1.0×10^<-3>)と見積もられ、酸性沈着に由来する酸の消費に一定の役割を果たしている。<生態系影響予測モデル>南関東(東京都・神奈川県・千葉県・埼玉県)において、土壌酸性化に伴う森林衰退を推測するために物質収支モデルを用いた。このモデルは、酸性沈着の影響の大きな地域をスクリーニングする方法として優れており、このモデルに基づいて、森林衰退は酸性沈着の負荷量と酸性化に対する森林生態系の感受性から削減目標値を提案した。すなわち、南関東においては、秩父山地の主尾根部が酸性沈着に対して最も脆弱であり、1997年の酸性沈着レベルの5060%を削減する必要がある。