地球環境研究総合推進費による研究

１．オゾン層の破壊に関する研究

〔研究成果〕
（１）衛星データ等を活用したオゾン層破壊機構の解明及びモデル化に関する研究
　極渦内のオゾン及びオゾン層破壊関連物質の変動を明らかにするために，スウェーデンのキルナにおいて，１９９７年の２月及び３月にほぼ毎日オゾンゾンデ観測を行うとともに，フーリエ変換型赤外分光計（ＦＴＩＲ）による継続的な観測を行った。また，南極の昭和基地，アラスカにおいても同様の観測を行った。選られたデータは，ＩＬＡＳ等の衛星データと合わせて解析中である。東シベリアヤクーツク及び北海道の母子里では，欧州との共同研究により，同一の気塊中のオゾンを時間をおいて観測し，オゾン破壊速度を評価する観測を実施した。また，１９９６年４月に北海道上空を通過した極渦内のオゾン鉛直分布，ＨＣｌ，ＨＦ，ＣｌＯＮＯ２全量を観測して，極渦内でのオゾン層破壊が日本上空に影響を及ぼしていることを明らかにした。また，衛星データのデータ質の評価を行うとともに，オゾン層破壊に関連する気象場の変化について解析を行った。さらに，ＣＣＳＲ／ＮＩＥＳ大循環モデルへの光化学モデルの組み込みを行うとともに，化学輸送モデルの初期条件に関する検討を行った。不均一反応及び関連するラジカル反応については，Ｃｌ２の検出手法の開発を進めた。オゾン層変動に関連する大気波動については，オゾンレーザーレーダーから得られる気温の鉛直分布データに現れる波動解析を進めた。
〔発　表〕 Ａ-１，４６〜５２，Ｉ-５，７，ａ-１，４，４５〜６２，ｆ-１〜４，２７，４７，ｉ-９

（２）臭化メチル等の環境中挙動の把握と削減代替技術の開発に関する研究
　オゾン層保護のために，ＣＦＣ，ハロン等既存規制物質に加えてＨＣＦＣ，臭化メチル等新規規制物質の規制の方策が検討・合意された（モントリオール議定書締約国会議１９９５年１２月）。現在の国際的規制の動向から，ＣＦＣ，ハロン等に関しては今後回収，処理技術の開発が重要であり，ＨＣＦＣ，臭化メチルに関しては，大気中での分布や蓄積量等の動態把握と，代替技術，代替品の開発が重要となる。臭化メチルは海洋での自然発生源を有するため，自然および人為起源発生量の峻別・評価が必要である。以上の状況を踏まえ本研究は臭化メチルに関しては大気中の分布・反応・起源に関する研究と土壌くん蒸による大気中への放出量の推定と放出抑制や代替技術の開発を，ＣＦＣやハロンを含むハロゲン化合物に関しては回収，分解処理および代替品の開発技術の研究を集約的に行うことを目的として以下の研究を行い，オゾン層保護に向けて要求されている社会の緊急性・必要性に応えんとするものである。
　本研究は以下の２つのサブテーマと８つのサブサブテーマからなる。
（１）臭化メチルの環境中挙動の把握に関する研究
　1) 臭化メチルの起源，大気中の分布・反応に関する研究
　南半球のバックグランド地域において大気中臭化メチル濃度を観測し，従来の研究結果と合わせた全球的な臭化メチルの空間分布をもとに，光化学反応実験結果と合わせて確度の高い対流圏寿命を求め，人為・自然起源それぞれの臭化メチル発生量を算出する。
　2) 放射性炭素同位体比測定による，臭化メチルの起源に関する研究
　大気中に微量に存在する有機ハロゲン化合物の放射性炭素同位体比を加速器質量分析計で測定するための新しい手法を開発し，１４Ｃ測定結果から，環境中臭化メチルの中の石炭石油起源（人為起源）の割合を測定する。
（２）臭化メチル等の削減・代替技術の開発と評価に関する研究
　1) 臭化メチルの使用実態調査と回収・破壊技術の開発・評価
　2) 農耕地で土壌くん蒸に使用される臭化メチルの大気中への放出量の推定と放出抑制技術の開発研究
　3) 土壌消毒用臭化メチルの代替技術の開発に関する研究
　4) 臭化系化合物等分解技術の開発と評価に関する研究
　5) 臭化メチル等の吸着回収技術に関する研究
　6) 高性能ハロン代替物質の分子設計及び基礎性能評価に関する研究
　以上のサブサブテーマの中(１)−1，2および（２)−1が当研究所が行う研究である。
〔発　表〕 Ｄ-４６，４８，Ｆ-３５，ｄ-４１，ｆ-４６〜４８

（３）オゾン層破壊関連大気微量物質の衛星利用遠隔計測に関する研究
　太陽掩蔽法によるエアロゾル／極成層圏雲の高精度導出手法の開発を行い，ＡＤＥＯＳ等の衛星搭載大気センサーＩＬＡＳデータの解析に適用する。このため，成層圏エアロゾル／極成層圏雲の微物理特性・光学特性に関する実験データなどを文献等から収集し，モデル化を行った。これに基づいて開発した粒子種類の識別と粒径分布の推定のためのアルゴリズム（方法１）を，衛星搭載太陽掩蔽法センサーであるＩＬＡＳから得られる，赤外波長域の限られたチャンネル数（４チャンネル）の実測データに適用した。吸収特性の波長依存性に基づいて，氷，極成層圏雲の識別が可能なこと，また一部の極成層巻雲については種類の識別が可能なことを示した。 　衛星搭載リフレクタを用いてオゾンおよびオゾン破壊関連分子の観測を行い，観測手法の検証を行うとともに，濃度の経年変化を明らかにする。このため，ＡＤＥＯＳ衛星搭載のリフレクター（ＲＩＳ）をターゲットとして，レーザー送受信システムの調整，レーザー光の照射実験を行い，観測システムの調整を行った。これにより，オゾンの吸収スペクトルを示す測定データが得られた。理論値との比較による測定誤差の評価に基づき，システムの改良を進めた。
〔発　表〕 Ａ-１７，１８，ａ-１６，２５

（４）紫外線の増加が人に及ぼす影響に関する研究
　「ライフスタイルを考慮した，標的部位における紫外線有効暴露量評価手法の開発に関する研究」においては，(1)紫外線照射量をはじめ，自然環境の大きく異なる国内外の数地区（能登，つくば，奄美，アイスランド）で紫外線暴露の第一の規定要因である人々の戸外活動時間並びに地域住民の諸属性（居住歴，職業歴，行動パターン，帽子や眼鏡の着用等）に関する実態調査を行い，紫外線暴露量推定のための基礎データを収集した。さらに，(2)紫外線暴露に及ぼす各種要因（眼鏡，帽子着用の効果等）の効果について野外実験を行うためのマネキンモデルを開発した。
　「白内障の実態把握並びに，白内障発症と紫外線暴露との関連性解明に関する国際比較研究」においては，これまでの国内調査結果をより明確にするために，国内（奄美）及び国外（アイスランド）で同一の手法による眼科検診を実施した。奄美（喜界島）の調査においてはすでに得られている沖縄地方の結果と類似の結果が，またアイスランド（北緯６３度）の調査においては国内調査とは明らかに異なる眼科所見が得られた。
　「人の紫外線暴露に対する遺伝的感受性決定要因の解明に関する実験的研究」においては，ＨＳＶ-チミジンキナーゼ遺伝子を導入したラット細胞を用いて紫外線によって引き起こされる突然変異の波長依存性を調べた。３００ｎｍにおける突然変異の発生頻度を基準にした場合，３２０ｎｍでの変異発生頻度は従来バクテリアを用いて調べられた場合よりも，一桁上昇していた。
　「発がん物質への複合暴露による発がん過程に及ぼす修飾要因に関する実験的研究」においては，疫学的データのモデルとなる実験系を作成して検討を開始した。本年度は，酸化ストレスに対する除去機能を有するタンパクであるメタロチオネインを欠損したマウスに，７，１２-ジメチルベンズ（ａ）アントラセンと紫外線を暴露した。これまでの予備的な結果においては，メタロチオネイン欠損マウスにおいて，皮膚の潰瘍などの障害が出やすい傾向があることが判明した。
〔発　表〕Ｅ-５〜１０，ｅ-２，４７，５２，５３

（５）紫外線増加が野生植物に与える影響の評価に関する研究
　紫外線の増加が野生植物にどのような影響を与えるかを検討するため，白山地域の異なる高度に生育しているアキノキリンソウの種子を採取し，水耕栽培及び土耕で栽培した。その結果，発芽率に関しては水耕，土耕ともに４０〜８５％の良好な値を示した。土耕では順調な生育が見られたが，水耕栽培では播種後６週間で生育が止まり，葉にクロロシスが見られた。次に播種後３週間の幼苗（土耕）にＵＶ-Ｂ照射実験を行った。光及び温度の条件は日長１２時間，明期１８℃，暗期１４℃で光強度は２５０μＥｍ-２ｓ-１で行った。ＵＶ-Ｂの照射条件は，０．０８Ｗ／ｍ^２の強度で明期に連続照射を行った。その結果，ＵＶ-Ｂ照射区では照射開始後７日目で８地点すべてのグループで生育阻害が見られた。また，本葉及び子葉が著しく赤化した。葉の赤化はアントシアニンの蓄積によるものと推定される。
　また，太陽光紫外線が植物のＤＮＡに損傷を与えるかどうかを検討するため，キュウリの子葉に太陽光を照射したときに，生成するシクロブタン型ピリミジンダイマー（ＣＰＤ）及び６，４-光産物（６，４-ＰＰ）の量を測定した。照射は札幌の５月２５日〜７月１９日の快晴の日を選び１０：３０〜１３：３０の３時間行った。照射後速やかにＤＮＡを抽出し，ＣＰＤ及び６，４-ＰＰをＥＬＩＳＡ法で定量した。その結果，Ｕ-３３０フィルターで光回復に必要な波長域を除去した場合，ＣＰＤ，６，４-ＰＰも照射量に依存して増加する傾向が認められた。一方，太陽光からの全放射スペクトルを照射したときには照射量と損傷物質の量との間に明確な相関は見られなかった。またＵＶ-３２フィルターで紫外線を除去した場合，損傷物質の蓄積量は検出限界以下であった。以上の結果から太陽光のＵＶ-Ｂは植物のＤＮＡに損傷を与えるレベルであること，形成された損傷は太陽からの可視光により光回復を受け，その多くが修復されることが明らかとなった。