懸念される新規化学物質および代替化学物質曝露評価のための環境多媒体モデルの構築

【背景・経緯】
　近年、新たに開発される化学物質や既存物質の代替として用いられる化学物質については、利用の進展に対して、環境中での挙動や人・生態系への影響に関する知見が十分に整備されていない課題があります。そのため、詳細な物性情報が十分に得られていない段階でも、迅速かつ合理的に安全性を評価できる手法の確立が求められています。これまでの環境多媒体評価では、物性値やモデル構造の違いにより評価結果が左右される課題があります。フガシティに基づく手法は全体把握に適する一方で空間的な詳細性に限界があり、移流分散方程式による手法は詳細解析が可能な反面、計算負荷が大きい問題があります。そこで本研究では、両手法の利点を組み合わせたハイブリッド型環境多媒体モデルの基礎構築を目的としました。
 

【成果】
　本研究では、土壌-大気-水の境界領域における物質移動を適切に表現するため、環境多媒体系における物質分配を多媒体フガシティ収支に基づいて記述しつつ、境界領域の輸送過程については移流分散方程式（advection-dispersion, ADE）を解く評価手法を採用しました。境界領域で得られた濃度解を適切に集約し、多媒体フガシティ収支へ反映させる入れ子構造を採用することで、詳細な移動過程と環境全体での挙動を両立して評価できる枠組みを構築しました。その結果、計算負荷の増大を抑えつつ、従来の評価では過大または過少に扱われていた可能性のある各媒体中の濃度を適切に評価できるとともに、経時的な濃度変動を考慮した、現実の物質移動をより詳細に反映した多媒体評価が可能となりました。さらに、境界輸送を明示的に考慮することで、空間平均的な多媒体フガシティ収支に基づく評価では捉えられない、時間の経過にともなう媒体中濃度挙動の差異が生じる場合があることを示しました。
 

図　環境多媒体モデルの概念図（左）と境界輸送の考慮による媒体中濃度の経時変化例（右）

 

【成果の意義・今後の展開】
　本成果は、環境中濃度の推定精度向上を通じて、化学物質の曝露評価やリスク評価に資する基盤的情報を提供するものです。今後は、各環境媒体における実測データと解析結果を照らし合わせた検証を進めるとともに、物質濃度の経時変化を曝露評価手法へどのように反映させるかについて検討していきます。さらに、短期的な濃度変動が長期的な蓄積挙動や曝露評価結果に及ぼす影響について検証することで、より高度で実務的な曝露評価手法へと展開していきたいと考えています。

 

※ この成果は、JSPS科研費（24K23934）の助成を受けて実施されたものです。

2026年02月04日