リスクセンター四季報（2003-2006）より

研究概要

　化学物質の人や環境へのリスクは，２つの側面から評価します。１つは，化学物質のもつ毒性の性質と強さの評価で，他の１つは人や環境生物が化学物質にどれだけ接触するかです。後者を曝露評価と呼びます。化学物質の人への曝露経路には大気，水，土壌などの環境媒体，家庭用品，食品，室内空気など様々な経路があり，また化学物質の生産，処理，各使用，廃棄から生ずる曝露についても考慮する必要があります。環境からの曝露は，環境中の化学物質の濃度から推定できます。濃度は測定することにより知ることができますが，何万ともある化学物質をすべて測定することは不可能です。限られた情報から１）どのようにしたら曝露する可能性の高い物質を選びだせるか？２）環境測定値からどのようにしたら曝露量を推定できるか？３）化学物質の環境への排出量に関する知見から環境濃度を予測できないか？など，当研究室では，曝露量をより効率的に評価する手法を検討しています。さらに，これらの研究過程で収集された化学物質に係る情報をデータベース化し，これを利用して化学物質の特性と環境リスクの関係について検討しています。

研究スタッフ

■室長（当時）
　白石寛明（専門：環境化学・有機化学・分析化学）
■NIESフェロー（当時）
　小松英司（専門：環境物理学・計算工学）
■NIESポスドクフェロー（当時）
　鈴木一寿（専門：保健物理学）
　金　再奎（専門：環境地球工学・環境情報工学）
　金　東明（専門：環境工学・水質管理）
　曹　紅斌（専門：環境科学）
■NIESアシスタントフェロー（当時）
　西川　希（専門：薬学）
■併任
　内分泌かく乱化学物質及びダイオキシン類のリスク評価と管理プロジェクトグループ，
　総合化研究チーム，総合研究官（当時）
　鈴木規之（専門：環境工学・環境化学）

　■数理モデルによる化学物質の環境中濃度予測手法に関する研究

　化学物質の環境中の濃度を予測する数理モデルは，リスク評価のレベルに応じて使い分ける必要があります。多数の化学物質を対象とする物質の分類や優先順位づけの段階では，モニタリング調査を実施することは現実的でなく，測定結果がない場合にはモデルを用いた予測結果の活用が効率的です。このような段階では，利用するパラメータに結果があまり依存しないモデルの方が適当であるため，使用するパラメータの感度に注意を払いながら開発を進めています。一方，環境中での化学物質の時空間的分布を把握するためには，水や大気の移動やそれに伴う性質の変化とともに化学物質の挙動や状態を詳細に記載した数理モデルの開発が必要です。特に水環境中の化学物質の濃度は，地域に固有な環境場の影響が大きいといえます。このため，環境媒体の移動を組み込んだモデルを開発も行っています。本課題は環境省化学物質審査室より委託されている新規化学物質に関する調査と連動しながら進めています。

　■地理情報システムを活用した曝露評価手法の開発

　地理情報システム（GIS）を利用することにより，化学物質の排出量や環境測定結果について様々な社会統計数値との比較や地理統計による解析が可能となります。現在では，PRTR等の排出量情報も数万から十万を超えるデータ数をもち，また，各種の空間・地理・気象・水文等のデータ，更に環境モニタリングデータも多数のデータ量を利用することが可能になってきています。これらの各種情報を空間情報として有効に活用するため，地理空間要素と属性情報の集約と変換を基礎技術とするデータ管理手法とシステムを開発し，GIS上グリッド－流域複合多媒体モデル（G-CIEMSモデル）を統合することにより，GIS上で大量のデータをダイナミックに扱うことを実用的に可能にしようとしています。これらによって，暴露量評価の精密化，空間分布の推定，モデルとモニタリングデータの統合解析など地域の特性と環境リスクについての解析をしようとしています。

　■化学物質情報のデータベース化とその応用に関する研究

　リスクコミュニケーション手法の一つとして，インターネットを介した化学物質情報の提供が挙げられます。環境中に存在している化学物質によるリスクを評価するため，生産・使用量，物理化学的性状，生態影響など，多様なデータが収集されています。これをデータベース化して一元管理し，さらに化学構造などとの関係を解析することで，物質の特性と環境リスク間の新たな関係を導き出そうとしています。また，化学物質のデータベースは，多くの人がその必要性を感じながらも，一般の人や事業者が自由に利用できる規模の大きいデータベースは，それほど多くはありません。リスクセンターでは，構築したデータベースをインターネットを通じて公開しています。

各研究テーマの紹介

　1）数理モデルによる化学物質の環境中濃度予測手法に関する研究

1.曝露可能性に基づいた化学物質の優先順位付けのための環境動態モデルの開発

　人が環境から化学物質に曝露する経路には，大気，水，土壌とそこに生息する食物となりうる生物が考えられ，曝露量はこれらを総合して捉える必要があります。また，最終的にはリスクに基づき物質に優先順位をつけるため，毒性情報も参照できるように設計しておく必要があります。本研究では，曝露量を総合的に把握できる数理モデルとして媒体間での移行・分解を考慮した多媒体モデルを利用しています。第１段階として，計算内容の透明性，評価式の修正の容易さとソフトウエアの汎用性に重点をおいて，表計算ソフトで毒性も参照できるリスク評価システムを作成しています。また，PRTR法による排出量の集計値や化審法における届出数量などの排出量に関する情報の整備や環境測定値のデータベース化を行っており，環境排出量の推計や予測値と実測値が比較できるシステムとして設計しています。また，閉鎖性水域に流入した化学物質の濃度を時間分解能をもって予測する簡便な定常非平衡モデルを同様に表計算ソフトで作成しています。

2.砂礫輸送を考慮した河川モデルの開発

　化学物質の移流，拡散，河床や懸濁粒子への吸着，河川中での分解を組み合わせた水質予測モデルと１次元不定流・河床変動型の河川水理モデルを結合して，流量の変化と汚泥の巻上げを考慮しつつ，簡潔に化学物質の水中濃度が時空間的に予測できるように設計しています。現在，大気，表層水，表層水中の懸濁粒子，浮遊・沈降を繰り返す粒子からなる泥土とその間隙水，さらに移動しない河床粘土とその間隙水を想定した河川モデルが作成されています。今後，地理情報システムと統合していく予定です。

3.3次元海水流動―化学物質動態モデルの開発と東京湾での検証

　閉鎖性水域は，富栄養化のみならず化学物質の汚染も顕在化しやすい場所です。内湾モデルの開発では東京湾を対象地域としています。３次元海水流動モデルであるプリンストン海洋モデル（POM）を潮汐，河川，風などの影響を考慮できるようにコードの修正を行い内湾に適用できるようにしました。化学物質の負荷には，河川，港口，航海中の船舶などを，化学物質の挙動には，懸濁態有機物への吸脱着，沈降，大気への揮発，生物分解などを考慮しています。内分泌攪乱作用が懸念されているビスフェノールＡを対象物質としてこのモデルの適用性を検証し，海水濃度の予測値と実測値はよい相関を得ることができました。今後は，他の物質で同様の検証を行っていく予定です。

4.3次元湖沼流動―化学物質生態影響モデルの開発

　湖に有害化学物質が流入し滞留すると，いろいろな生物にさまざまな影響を及ぼす可能性があります。この影響の評価を行うためには，湖沼における化学物質の動態や生態系の変化を予測する湖沼モデルが必要となります。モデルの構築には，湖へ流入する汚濁物質の供給機構や湖内の流動および水質と併せて湖内の生態系をモデル化する必要があります。現在，湖内の水の流れを記述する流動モデルと化学物質の輸送モデルからなる運命モデルを構築し，さらに生態系モデルを統合したシステムの開発を進めています。琵琶湖など実測値の入手可能な湖沼を対象水域に設定し，モデルの検証をしていく予定です。

　2）地理情報システムを活用した曝露評価手法の開発

1.有害大気汚染物質のリスク管理へのPRTR調査結果の活用

　わが国でもPRTR制度の運用が開始され，平成13年度の化学物質の環境排出・移動量が既に公表されています。PRTR届出データによる排出量の情報と有害大気汚染物質のモニタリング結果を地理情報システム（GIS）を用いて解析することにより，有害大気汚染物質の暴露評価を高精度化する方法を検討しています。現在，GIS上に整備した対象物質のモニタリングデータとPRTR届出データ，人口密度や工業出荷額等の関連データを用いて，高排出事業所周辺のモニタリング状況を解析し，効果的なモニタリング地点の選定方法を検討しています。また，対策等を検討すべき汚染源を効果的に把握するため，モニタリングデータから一定量以上の高濃度検出地点を抽出しその周辺におけるPRTR排出状況を解析することにより，排出源を特定する方法について検討しています。

2.河川データベースの整備とGIS上グリッド―流域複合多媒体モデル（G-CIEMSモデル）の適用

　国内で利用可能な地理情報要素に基づき，全国の河川を平均河道長5.7kmの約40,000の単位流域・河道ネットワークとして構成した河道構造データベースを整備しました。本データベースの構造はすべて公開されており，汎用の流域ネットワーク解析データ基盤として利用可能であると考えています。更に，大気，土壌（土地利用区分含む），河川・湖沼（上記河道構造データベースに基づく河道ネットワーク），底質，海域等の多媒体・地理空間構成要素を河道構造，媒体間輸送，河口－海域結合等の輸送メカニズムに基づいて構成した空間分解能を持つ多媒体モデル（G-CIEMSモデル）および河川モデルが完成しており，大気，河川，土壌，底質，海域等の地域分解能を持つ多媒体濃度予測が可能になっています。前述の地理情報システム上でのデータ管理手法・システムと組み合わせて，インベントリ作成，排出データの処理等を全国規模で１～５kmメッシュで実施し，排出・濃度・暴露等の空間・時間分布を明示的に考慮する暴露評価手法の開発を進めています。

3.ダイオキシンを例とする暴露量評価の高精度化

　ダイオキシンの暴露評価は，国内では多くの化学物質の中でも非常に詳細な検討が行なわれたもののひとつであると考えられます。日本におけるダイオキシンの主要な暴露経路は魚介類であるとされていますが，例えば魚介類の摂取傾向により比較的高い暴露を受ける可能性があるのではないか，等の疑問が常に示されています。本課題では，ダイオキシン類を例として暴露経路を詳細に解析することにより，特に暴露量の分布を具体化することを目標として，GIS上多媒体モデルおよび水産関連の諸情報などいくつかの視点を組み合わせながら検討を行なっています。本課題は環境省環境リスク評価室からの受託調査と連動しながら進めています。

　3）化学物質情報のデータベース化とその応用に関する研究

1.生体毒性試験にかかわる化学物質の構造活性相関に関する研究

　化学物質の水生生物に対する有害性を評価するために，水生生物（藻類，甲殻類及び魚類）を対象とした生態毒性に関する試験が実施されていますが，すべての物質に試験データが得られているわけではありません。化学物質の構造や物理化学的特性から生物活性を予測する方法として定量的構造活性相関（QSAR）があります。生態毒性にかかわる代表的なモデルには，米国環境庁のECOSARというモデルがあります。これは，オクタノール／水分配係数から毒性値を線形相関によって予測するものですが，予測精度があまり良くありません。そこで，精度の高い生態毒性の予測をするために，魚類，ミジンコ及び藻類のデータベースを整備し，化学物質の物理化学特性や構造から毒性作用機序を反映すると考えられるパラメータと，分子の部分構造を用いて化学物質を分類しました。この分類ごとに非線形モデルを使うことによって定量的構造活性相関手法の開発を試みています。

2.化学物質情報の統合とインターネットでの提供

　化学物質データベース（WebKis-plus）では，複数のデータベースから収集した化学物質情報（一般，物性，毒性情報等）や環境分析手法や環境動態のモデルに関する情報を提供しています。それらはできるだけCAS番号によって化学物質ごとに整理しており，データベース間の相互の関連付けを容易にすることで，その維持管理にかかわる労力の低減や効率化に考慮しています。現在公開しているデータベースは[１]化学物質データベース(Kis-Plus)，[２]農薬データベース，[３]水生生物生態毒性データベースAQUIRE，[４]化学物質環境動態モデルデータベースおよび[５]環境測定法データベース（EnvMethod）です。これらは，すべて統合していく予定です。インターネットでの提供では，平日の日中はアクセスが多く，つながり難い状況が発生しているため，所内環境情報センターの協力を得てリスクセンター内のサブシステムから研究所の基幹システムに順次移行する計画でいます。