酸性雨／窒素酸化物（NOx）
調査プロジェクト 実践報告
神奈川県大和市立光丘中学校 中村孝夫
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酸性雨／窒素酸化物（NOx）
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近年、公害に対する関心が特に高まり、学校教育の中でも、理科、社会、保健体育、技術家庭科を中心にして、地球環境と人間活動の調和について取り上げられる機会が多くなってきた。
小学校では、地域観察が盛んに行われ、これを基にごみ問題、自然観察が多く取り上げられるようになってきた。
中学校以上では、科学的基礎もある程度ついてくるため、傾向的、定性的な観察から定量的な観測も取り入れられるようになり、関心のある教職員を中心に水質観測、大気汚染観測などの教材化が試みられてきた。
本校では、観測機器が安価で比較的測定が容易なものとして、酸性雨観測を継続して行っている。
学校周辺には、市の環境管理センター（ごみ焼却場）、アメリカ合衆国海軍厚木航空施設（通称・厚木基地）、主要国道など大気汚染物質排出源と予想される施設があり、その影響を測定することは、生徒の環境に対する関心を育てる上で適した課題といえる。
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学校の北側、繁華街 |
西側の厚木基地、丹沢山塊（屋上から） |
地域の環境測定値は、大和市役所構内の神奈川県一般大気観測局、国道２６７号線深見西自動車排気ガス測定局の汚染物質（二酸化硫黄、二酸化窒素、浮遊粒子状物質、オキシダント等）の濃度データがある。
これらは、本プロジェクトのNOｘ調査と関連があり、NOｘ測定期間は、本校測定値とWeb上に提供される測定局時間データの平均値との比較を行うことができた。
また、神奈川県環境科学センターからの２測定局の時間データ（汚染物質濃度と気象データ、自己解凍エクセル形式）の提供を受け、グラフ化を試みた。
環境を測る切り口はいろいろ考えられるが、多くの学校でアイディアに富んだ試みを実践し、広報することは、今後の取り組みを発展させる原動力になるものと確信している。
インターネットとリンクして、全国的観測ネットワークが立ち上がりつつある。
環境教育教材として、
等の特徴がある。
教育プロジェクトでの実践から「酸性観測」、「二酸化窒素測定」は環境教材として適したものであり、この２つの関連を探ることは知的好奇心をくすぐる対象になるのではないか。
今後、子供たちが、自分たちの回り環境変化を継続して調べていく対象として、酸性雨観測、二酸化窒素測定が広がり、全国的観測網が構築されることを期待している。
本校では、平成５年から２年間、コンピューターネットワークを使った学情研の遠隔共同学習「酸性雨共同観測プロジェクト」に参加し、降水のｐH、導電率測定を実施してきた。
このときは、携わった教員の担当クラスから希望者を募り、放課後等を利用して実施してきた。
測定結果は、専用パソコン通信を通して、鳴門教育大学に送り、さらに処理をして、参加各校に配信されるものであった。
このデータは視覚化されて、全国の降水状況が一目でわかるようになっており、当時としては画期的なものであった。
このプロジェクト終了後も観測を継続し続け、観測データを蓄積してきた。
１９９７年からは、酸性雨観測機器を製造する堀場製作所の運営する地球環境観測データベース「ＨＯＮＥＳＴ」に公開すると共に「酸性雨／NOx調査プロジェクト」に参加し、３年生選択理科「環境測定」で生徒が主体となって、測定を行ってきた。
パソコン通信、インターネットを介し、３つのデーターベース構築活動に参加する中で、全国の小・中学校及び高等学校との情報交換を行ってきた。
特に岩手大学教育学部付属中学校との共同学習交流は、活動に参加した生徒にとって、将来、社会人として生活するための貴重な体験であったと考えている。
また、１９９８年には、神奈川県環境科学センターから県内５市各自治体が採取した降水（６月～７月）のｐＨ、導電率、成分イオン分析結果の提供を受け、県内降水の傾向を分析してきた。
今後とも、観測を継続し、長期間の観測結果を基に降雨分析していく予定である。
光丘中学校１棟西屋上に転倒ます雨量計感知部と降水分割採取器２台を設置している。
降水分割採取器２台はそれぞれ、ｐHと導電率測定用降水とイオンクロマト分析用降水を採取しており、砂袋、コンクリート片で固定している
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降水分取器の外観 |
屋上に設置した降水分取器と転倒ます雨量計感知部 |
降雨の様子は、転倒ます雨量計計数器（階下のＰＣ教室に設置している。）の記録紙に記録される。
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転倒ます雨量計感知部（屋上に設置） |
転倒ます雨量計計数器（階下ＰＣ教室に設置） |
転倒ます雨量計記録紙から、降雨開始時間、終了時間、時間雨量等を読みとり、測定データに添えている。
転倒ます雨量計の「転倒ます」は定期的に清掃・注油などの整備をし、計数降水量と雨水分割採取器の量との整合性を確認している。
降水は、カップ毎に導電率計、ｐＨ計でそれぞれ、３回以上計測し、値が安定したところを決定値としている。
また、導電率計、ｐＨ計は、それぞれの標準校正溶液で、一ヶ月毎に校正して、測定値の正確さを保っている。
酸性雨の一般的な成分分析の測定項目は、ｐＨ、導電率、汚染イオン性物質類など１０項目であるが、指標的項目であるｐＨと導電率だけを測定することによっても、降水の概略の汚染状態を知ることができる。
ｐＨメータと、コンパクト導電率計は、小型軽量で誰にでも簡単に使用でき、微量のサンプルでも測定ができるため、モニタリングに威力を発揮すると考えられる。
分割採取降水は冷蔵庫で保存し、３年生選択の時間に生徒が測定している。
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雨水測定の様子（３年生選択理科「環境測定」での活動） |
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使用したカップは水道水、精製水の順で洗浄・乾燥して、分割採取器にセットしている。
降雨時の気象状況は、インターネットから気象庁自動観測ロボット「アメダス海老名」の観測記録を取り出し、記録に添えている。(http://tenki.or.jp/)
各分割採取降水のｐH、ECデータは表計算ソフト（マイクロソフトエクセル、ロータス１２３等）に入力し、内蔵関数で必要な数値が計算されるようになっている。
この際、雨量８ｍｍ以上は流出カップ降水とカップ８降水を混ぜ、ｐH、ECを測定し、これをもって「８ｍｍ以上の降水」の代表値として計算している。
降水毎の平均ｐＨは、各カップの水素イオン量を加算して、平均イオン濃度を求め、対数値に換算し、平均導電率は、単純平均で算出している。
さらに、各降水毎の平均値をまとめて月毎の平均値を求め、結果分析のため、各種グラフを作成している。
森林資源科学科の協力で８ｍｍ以上の降雨について、イオンクロマト分析（以下、ＩC法）を行ってきた。
本校では、ｐH、ECの測定のほかに、より詳しいデータを得るため、日本大学 生物資源科学部の協力で降水のイオンクロマト分析（ＩＣ法）を行っている。
イオンクロマトグラフ（日本大学 生物資源科学部 森林資源科学科）
このＩＣ分析結果を基に、観測データの傾向について述べてみたい。
降水のｐH測定は、酸性物質としての硫酸、硝酸、塩酸が電離した水素イオンが、中和成分により消費され、残った水素イオン量を測定していることとなる。
それでは、降水が本来もっていた水素イオンはどれほどかというと、降水中のＳＯ42－、ＮO３－、Cl－の当量和に等しいことになる。
また、各研究機関の分析から、酸性成分は日本全国ほぼ同じ程度存在するといわれている。
大和市は、地理的に海に近く、海水が飛沫として大気中に浮遊していており、人為的活動による汚染物質については、海洋塩成分を除いたもので議論しなければならない。
海洋由来の成分濃度の比率は、海洋→大気（雲）→降水で変化しないと仮定して算出する。
算出の際、Ｎａ+の量は全て、海洋成分と見なして、他の成分の中から海洋起源成分を求める指標としている。（海洋成分を除いたものにはnss（Non Sea Salt）を付けて表している。）
降水中のＳＯ42－、Cl－は、海水飛沫として、硫酸塩、塩化物として大気中にも浮遊している。
これら塩類のＳＯ42－、Cl－は水素イオンを電離しないので、降水中のＳＯ42－、Cl－から海洋起源のＳＯ42－、Cl－を差し引かなければならない。（海洋成分を除いたものには、サフックスnｓs（Non Sea Salt）を付けて表している）
降水中のＮａ+を基に、海洋起源の量を算出すると、Cl－は、ほぼ全て海洋成分であり、人為的な発生は無視してもよいようであった。
海洋起源ＳＯ42－の量を差し引いたＳＯ42－が、人間の経済活動によって排出されたもの、二酸化硫黄から作り出されたものと考えられるため、このＳＯ42－を非海洋起源ＳＯ42－、（nssＳＯ42－）とする。
ＮＯ３－は、海水中には存在しないので、（海藻、植物性プランクトンによって窒素固定されてしまう）全て、人為的に排出されたものからつくられた窒素酸化物からの生成された硝酸からの電離と考えられる。
そうすると、本来、降水の持っていた水素イオン量は、nssＳＯ42－とＮＨ３－の当量の和に等しいこととなり、この水素イオン量を入力酸性度（Ａｉ）と表わす。
このことに基づき、８ｍｍ以上の降水を１ｍｍ毎にＩＣ分析を行い、１８４のイオンクロマトグラムから、nssＳＯ42－とＮＯ３－の当量を計算した。
次のグラフは本校でのIC分析結果から入力酸性度（Ａｉ）の逆対数値ｐＡｉと降水のｐＨとの関係を表したもので、２０００年６月～８月の降水と９月～１１月の降水とに分けて示している。
グラフから、本来の降水のｐＡｉは３．２～５．０の１．８の範囲にあるのに対し、ｐＨは３．４～８．６の５．２の範囲にある。
６月～８月のｐＨは変動が大きく、中和成分量の変動が大きいことを示している。
９月～１１月は中和成分が少なく、ｐＡｉとｐＨがほぼ近い値となっている。
このように、ｐHが大きく変動することは、中和成分の量が変化することに原因があり、大都市部周辺に、人為的な汚染が大きく現われているものと予想される。
降水の中和成分として、主にＮＨ４＋とＣａ２＋とがあげられる。
ＮＨ４＋は、海水中には存在しないので、（海藻、植物性プランクトンによって窒素固定されてしまう）人為的な活動（飼育、し尿処理など）によって排出されたと考えられる。
降水中のＣａ２＋量から、Ｎａ+量を基に計算した海洋起源のＣａ２＋量を差し引いた非海洋起源Ｃａ２＋（nssＣａ２＋）とNH４＋の当量和と酸性成分のnssＳＯ42－とＮＯ３－との当量和との関係を次に示す。
グラフからは、６月～８月にかけては、中和成分＞酸性成分となり、測定したｐＨは高めに（アルカリ側）現れていた。
これは、黄砂、動植物活動等により中和成分が増加したものではないかと考えられる。
９月～１１月にかけては、逆に、中和成分＜酸性成分となり、ｐＨは低めに現れていた。
これは三宅島の火山ガス放出（二酸化硫黄など）の影響も考えられる。
つまり、中和成分が多いか少ないかでｐＨは高いか、低いか決まってくることが予想される。
このことは、大気汚染が大きいところでは、降水のｐＨが高かったり、低かったり、降雨によってｐＨの変動幅が大きく現われるということである。
この「ｐＨの変動幅の大きさ」から、汚染の程度を推定してみたい。
本プロジェクトのデータＷｅｂから、比較的データの多く学校、また、地理的、データ的に興味深い屋久島の北部、南部の学校など６校（６地区）のデータを利用して傾向を考えてみた。
都留市では、ｐＨの幅は小さく、雨量の増加とともに導電率が急激に下がり、ｐHも５～６の間に収束している。
大気の汚染状況は小さいと思われる。
大和市では、ｐＨの幅は３．０～８．５と大きく、雨量が多くても導電率が高いものがあり、汚染状況はまだまだ、改善されていない。
雨量が多い場合も低いｐHの場合があるのは、越境汚染の影響も大いに考えられる。
小松市では、ｐＨの幅は４．２～８．３と大きくい。雨量はレインゴ－ランドの貯水限界２８ｍｍ以上が観測されていないが、導電率が高い降水が多いようである。
大和市に匹敵する汚染状況ではないかと考えられる。
福山市では、ｐＨの幅は３．５～６．８と大きく、導電率が高い降水もある。
瀬戸内海という特有の地形による汚染があるのではないだろうか。
上屋久町（屋久島北部）では、ｐＨの幅は小さく、大気の状態は良好ではないかと考えられるが、雨量が多くても導電率の高い降雨がある。
データ他が少なくまだ状況を出せる時期ではないが、東アジアからの越境汚染の可能性も考えられる。
今後とも、データの推移を注目していきたい。
屋久町（屋久島南部）では、ｐＨの幅は上屋久町に比べ大きい。
同じ島内でありながら、北と南で降水状況が大きく違うようである。
データが少なくまだはっきりとしたことはいえないが、同じ島内でありながら北部と南部で降水傾向が違うことは興味深い。
「酸性雨／NOx調査プロジェクト」のデータWebを利用し、いろいろな切り口でグラフ化を試みてみた。
分析作業を行いながら、参加校からのｐH、EC、風向、雨量、気温など気象データが多ければ、はっきりした傾向分析ができるのではないかという感想を強くした。
ひとつひとつのデータの信頼性はそう高くなくても、多くのデータが集まれば、それを使っての分析から、地域の傾向、日本の傾向まで的確に把握できるのではないかと考えている。
現在、多くの酸性雨観測ネットワークが立ち上がり、それぞれがデータの公開をしているが、将来的にはこれを一本化していくことも必要ではなだろうか。
また、IC分析結果とｐＨ、ＥＣとの関係をはっきりさせることができれば、降水の汚染状況を明確に表すことができ、大気の汚染状況を把握することが可能であろう。
「降水は、大気状態を知らせるメッセンジャー」と捉え、今後も、関係機関に協力を求めながら、大和市の降水・大気の状態をより的確にしていくと同時に、もっと広い範囲（神奈川県、近隣県、関東地方）へと観測ネットを広げていきたいと考えている。
| 「大和市酸性雨観測ネットワークの立ち上げ」 | ２０００年１１月 神奈川県理科教育藤沢研究大会 |
| 「NO２の簡易定量及び気象要素との関係」 | ２０００年９月 神奈川県教育公務員弘済会研究助成論文 |
| 「環境水中のイオンのIC測定データ集」 | ２０００年８月 日本ＤＩＯＮＥＸ株式会社 |
| 「地域環境の変化を計測する試み」 | １９９９年９月 神奈川県教育公務員弘済会研究助成論文 |
| 「環境保全活動のための酸性雨ハンドブック」 酸性雨問題周知啓発企画検討委員会編 | １９９９年２月 酸性雨研究センター |
| 「酸性雨に関する調査研究報告書（Ⅱ）」環境研資料１３５ | １９９８年１２月 横浜市環境研究所 |
| 「神奈川県５市梅雨期降水分析デジタルデータ」 | １９９８年１０月 神奈川県環境科学センター |
| 「酸性雨調査法」酸性雨調査法研究会編 環境庁大気規制課監修 | １９９３年６月 ぎょうせい |
| 「酸性雨に関する調査研究報告書」環境研資料１０７ | １９９３年３月 横浜市環境研究所 |
| 「ＨＯＮＥＳＴ」堀場製作所 地球環境ネットワーク | http://honest.abiroh.com/ |
| 「酸性雨／NOx調査プロジェクト」 | http://pine.fukuyama.hiroshima-u.ac.jp/ |
| 「酸性雨研究センターEANET 」 | http://www.adorc.gr.jp/jpn/index.html |
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