曝露・リスク評価大気拡散モデル(ADMER)：中国広州市周辺へのADMERの適用
環境暴露モデリングチーム 樊 琦
◆はじめに
広州市は中国南部に位置する主要な工業拠点である。経済の発展に伴い、工業および自動車等からの汚染物質の環境排出量は急激に増加した。近年、一般大気において汚染物質の高レベルの検出が報告されている。特に窒素酸化物(NOx)の濃度は、秋期および冬期において頻繁かつ大幅に基準値を超過している。ここでは、現在開発をすすめているADMER(国際版)を用いて2003年の広州市周辺のNOx濃度を推計した結果を紹介する。
◆気象データ
ADMERでは、気象データとして風速、風向、日射量、雲量および降雨量の入力が必要である。降雨量の値はNCEP（米国環境予測センター）より提供された月毎の観測値の世界集計値から得た。その他のADMERに必要な気象データは地域大気モデリングシステム(RAMS)で推計した。推計された風速・風向と実測値を比較した結果、RAMSによる推計と実測値の特徴は良好な一致を示した。ADMERへの適用に際して、大気拡散過程において重要なパラメータである混合層の高さは、実際の気象条件を考慮して設定されるのが望ましい。そこで、RAMSによって求められた大気境界層の高さをADMERにおける混合層の高さの定義に用いた。
◆排出源データ
ADMERに入力する排出インベントリーは点源、面源および移動体の3つのグループに分類される。産業活動や生活に伴うNOxの排出については、点源および面源として既に集計されたものを用いた。移動発生源からの排出量は、種々の大気モデルへのグリッド排出量を作成するために設計された処理システムであるSparse Matrix Operator Kernel Emissions (SMOKE) モデルによって求めた。排出源解析の結果、NOxの排出源は中国南部の珠江デルタに集中しており、大きな排出源のほとんどが広州市の南と西に位置していることが示された。
◆ADMERを用いた窒素酸化物の暴露評価
ADMERを用いて広州市周辺のNOxの暴露評価を行った。広州市におけるすべての観測地点の月別平均実測濃度とADMERによる推計結果を比較した結果を図1に示す。推計結果と実測値は良好な一致を示した。冬期におけるNOx濃度はすべて0.1
mg/m3より高い。しかしながら、夏期については、NOx濃度は大幅に減少している。その理由は大気安定度が不安定な日が多いことおよび夏季はモンスーン期であるために降雨量が多いことによる。NOx濃度の値は冬と夏で著しく異なっている。実測値の最大と最小は、それぞれ12月の0.142
mg/m3 と7月の0.053 mg/m3である。同じ月のADMERによる推計結果は、それぞれ0.147
mg/m3 と0.055 mg/m3であった。
さらに、2003年における広州市の観測地点毎の月別平均濃度の推計結果と実測値を比較した（図2）。その結果、検証に用いたすべての観測地点における推計値と実測値の相関係数は0.76であった。これより、ADMERは広州地域のNOx濃度を適切に再現できることが示された。
広州市周辺の2003年１月、４月、７月および10月の各月のNOx平均濃度を5km×5kmの空間解像度で計算した結果を図３に示す。汚染された地域が、主に広州の南西部と珠江の河口に広がっていることがはっきりと分かる。また、先に述べたようにNOxの濃度は冬期により高くなる傾向がこのマップからも読みとれるが、広州の南部ではNOx濃度が1年を通して、中国環境保護庁が定めた年平均の環境基準値（0.05mg/m3）を超えている。これらの高汚染地域は、大規模な排出源に対応しており、NOxの空間分布の支配的な要因である。
広州にはおよそ1,000万人が居住している。住民の健康保護のためには、人口分布に基づく定量的な暴露評価と、それに対応した排出管理戦略が必要である。図４は、広州市周辺に住む人口を対象に、ADMERで推計したNOx濃度に暴露される人口の分布を濃度レベルごとに示したものである。排出抑制対策がとられていない現状（2003年）では、環境基準値である0.05mg/m3を超える濃度のNOxに暴露している人口は360万人を超えていることが分かる。さらに、0.1mg/m3を超える高濃度に暴露されている地域に住む人口がおよそ58,000人も存在しており、実効性のある排出抑制対策を検討する必要がある。香港の環境保護庁が作成した大気質に関する報告書によると、広州市周辺におけるNOx総排出量は、様々な排出源に対する一連の排出抑制戦略を実施することにより、現状の80％にまで削減することができることが示されている。そこで、ADMERに入力するNOxの排出量を現状から2割削減するという簡単な排出抑制シミュレーションを試みた。その結果得られた暴露人口分布を現状と比較し、図4に示した。排出抑制後では、環境基準値を超える汚染地域における暴露人口は、およそ140万人削減された。しかし、この地域は人口密度が高いために、それでも環境基準値を超える地域に住んでいる人口はおよそ220万人であり、なお多い。広州市の南西部のように、大規模な排出源と大きな人口を持つ地域が集まった場所では、さらに踏み込んだ排出抑制戦略が検討されるべきである。
図1．広州市におけるNOx月別平均実測濃度とADMERによる推計結果の比較
図2 広州市月別平均濃度推計値と実測値の比較
図3．広州周辺におけるNOx月平均濃度の計算値、2003年 1月、4月、7月、10月
図4．現状と2割排出抑制後の暴露人口比較
◆おわりに
中華人民共和国広東省広州市にある中山大学から来日し、昨年2月から産総研特別研究員として、CRMでADMERの中国への適用に関する研究に従事してきました。時が経つのは早いもので、あっという間に1年が過ぎ、この4月に帰国いたします。
私の研究を支援して下さったCRMのみなさんに心から感謝したいと思います。CRMという素晴らしい研究機関で仕事ができたことを非常に幸せに思っています。
CRMでは、とても多くのことを学びました。リスク評価の考え方や手法、ADMERやMETI-LISといった拡散モデル、RAMS気象モデルなどです。最も印象に残ったのは、みなさんの仕事の丁寧さとその努力です。
研究だけでなく、CRMのみなさんは日本文化に触れる様々な機会を与えてくださいました。春には美しい桜、夏には素敵な花火、秋には鮮やかな紅葉、冬には魅力的な雪。とても色鮮やかな生活を送ることができました。それに、たくさんの美味しい日本食を味わったことも忘れるわけにはいきません。みなさんのおかげで私の研究も生活もとても実り多いものとなりました。ありがとうございました。
最後に、日本の研究者の皆さん、中国に、広州に、そして私の母校であり職場である中山大学に是非おいでください。
