シラバス詳細

回	主題	コマシラバス項目	内容	教材・教具
1	土壌環境や湖沼・海域などの水環境を中心とした環境問題	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第1回は、導入として現在から江戸時代までの環境問題を学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　環境省（2020）令和3年度版環境白書　循環型社会白書/生物多様性白書、118-122頁コマ主題細目②　環境省（2020）、環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、289-294頁コマ主題細目③　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、46-49頁
		コマ主題細目	① 地球規模での環境問題 ② 人間の生産活動による公害問題 ③ 循環型社会の歴史
		細目レベル	① 地球規模の環境問題にはさまざまなものがあるが、気候変動は特に深刻な影響を世界中にもたらしている。気候変動の主な要因は、二酸化炭素（CO₂）やメタン（CH₄）、一酸化二窒素（N₂O）、代替フロン類などの温室効果ガスの大量排出とされている。これにより、気温上昇が進み、珊瑚礁の白化や海洋生態系の変化が懸念されている。また、陸域においても、生態系や生物多様性に影響を及ぼすことが示唆されており、植物の生育不良や生息地の変化が報告されている。こうした環境変化の要因の多くは人間の活動によるものであり、私たちの生活が気候変動を加速させていることは否定できない。そのため、温室効果ガスの排出削減や持続可能な資源利用を進めることで、気候変動の影響を最小限に抑える努力が求められる。
			② 産業の発展に伴い、人間の生産活動が地球環境に大きな影響を与えてきた。温室効果ガスの排出だけでなく、大気汚染、水質汚染、土壌汚染など、多くの環境問題が発生している。日本における代表的な公害問題として四日市ぜんそくがあり、これは四大公害病の一つとして知られる。四日市市の湾岸部に集積した石油精製や化学工業の工場群（コンビナート）から排出された硫黄酸化物（SOₓ）が主な原因とされ、大気汚染による健康被害が深刻化した。四日市ぜんそくは、複数の企業による大気汚染が重なった点で他の公害とは異なる特徴を持つ。その後、大気汚染防止法の制定や脱硫装置の導入などの規制・対策が講じられ、環境は改善された。この事例は、公害対策の重要性と、環境保全のための法規制や技術導入の必要性を広く広めることになった。
			③ 江戸時代の日本では、持続可能な循環型社会が構築されていた。当時の東京湾や大阪湾、瀬戸内海は、人口密度の高い河口域に位置しながらも、豊かな水産資源に恵まれていた。その要因の一つとして、し尿や生ごみなどの資源を農地の肥料として再利用する仕組みが確立され、水環境が汚染されにくかったことがある一方、同時期の西洋では、下水道の整備やし尿処理、衛生管理の技術が未発達であった。そのため、し尿や生活排水が河川や湖、海へ直接流れ込み、都市の水環境の悪化や感染症の流行が深刻化していた。現代では、化学肥料の普及や農業技術の発展、都市の衛生管理の強化によってし尿の肥料としての価値は低下し、戦後には農地への投入が禁止された。その結果として、適切に処理されなかったし尿は海洋に投棄され、富栄養化や赤潮の発生、水質汚濁といった新たな環境問題を引き起こす要因となった。
		キーワード	① 気候変動 ② 温室効果ガス ③ 四日市ぜんそく ④ 大気汚染 ⑤ 循環型社会
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。。
		復習・予習課題	復習：今回は本科目の導入として現在から江戸時代までの環境問題について、地球規模での環境問題と人間の生産活動による公害問題、循環型社会の歴史を取り上げた。キーワードであげた気候変動、温室効果ガス、四日市ぜんそく、大気汚染、循環型社会について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は生物が活動・移動するために必要なエネルギーと物質についての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
2	生物が活動・移動するために必要なエネルギーと物質	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第2回は、導入として生物が活動・移動するために必要なエネルギーと物質を学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　齋藤勝裕（2017）、ステップアップ大学の総合化学、裳華房、2200円＋税、121-128頁コマ主題細目②　齋藤勝裕（2017）、ステップアップ大学の総合化学、裳華房、2200円＋税、121-128頁コマ主題細目③　社団法人産業環境管理協会（2006）、新・公害防止の技術と法規2006、7000円＋税、274-279頁
		コマ主題細目	① 地球で使用できるエネルギー ② 地球上での熱移動と海流の関係 ③ 生物が関連するエネルギー物質
		細目レベル	① 地球規模でのエネルギー循環を考えるうえで、太陽エネルギーや地球が発するエネルギー、潮汐エネルギーは重要な要素となる。特に、太陽から得られるエネルギーは、地球が発するエネルギーや他の天体から得られる潮汐エネルギーと比較して約4000倍も大きいとされている。しかし、太陽エネルギーのすべてを利用できるわけではなく、大部分は地表や大気によって反射される。例えば、日食は、太陽エネルギーが一時的に遮断される現象であり、この間、地球へのエネルギー供給が減少する一方で、地球から宇宙への放射は継続する。その結果、日食の時間帯には気温が低下する。この現象は、太陽エネルギーが地球の気温や気象、エネルギー循環にとって極めて重要な因子であることを示している。
			② 地球規模のエネルギー循環を考える際には、太陽エネルギーや降水によって蓄積される水の位置エネルギー、化石燃料として蓄えられたエネルギーなども重要である。例えば、水力発電は、山岳地に蓄積された水の位置エネルギーを利用し、電気エネルギーへと変換する。しかし、水力発電で得られる電気エネルギーは、海や湖の水が太陽エネルギーによって蒸発し、降雨や降雪として山岳地に移動することで使用できる。また、エネルギーは高温の場所（暖かい地域）から低温の場所（寒冷な地域）へと移動する性質を持ち、この移動が風や海流の駆動力となる。海流は、熱だけでなく、塩分や栄養塩類、溶存ガスなどの物質も運び、生態系に影響を与える。このように、熱や物質の移動は、気候や海洋環境、生物活動に深く関係している。
			③ 多くの生物は、有機物からエネルギーを取り出し、生命活動を維持している。例えば、タンパク質や脂質、糖質は、生物のエネルギー源として利用される代表的な有機物である。また、メタンやメタノール、エタノールなどの炭化水素類もエネルギー資源として重要である。これらの有機物を生産する生物は、温度や酸素濃度、pH、栄養源などが適切であることが必要である。例えば、メタン生成菌が天然ガスの主成分であるメタンを生産する場合、温度は36～38℃または53～55℃、水中に酸素は存在せず、pHは中性である必要がある。さらに、メタンの原料となる有機物や微生物のエネルギー源となる物質が供給され続けることが不可欠である。エネルギーや物質の移動は、生物の代謝や生態系の維持、持続的なエネルギー利用にとって重要な役割を果たす。
		キーワード	① 太陽エネルギー ② 反射 ③ 熱 ④ 代謝 ⑤ 環境条件
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は本科目の導入として生物が活動するためのエネルギーについて、地球で使用できるエネルギーと地球上での熱移動と海流の関係、生物が関連するエネルギー物質を取り上げた。キーワードであげた太陽エネルギー、反射、熱、代謝、環境条件について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は水俣病で知られる水銀の環境での動きと環境問題に関する講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
3	水銀の環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第3回は、土壌環境や水環境における物質の動きと環境問題に関する元素として水銀の環境中での動きを学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　環境省環境保険部水銀対策推進室（2021）、不思議な水銀の話　翼を持った悪戯元素の秘密～第2版、環境省、4-11、14-15、46-47頁コマ主題細目②　環境省環境保険部水銀対策推進室（2021）、不思議な水銀の話　翼を持った悪戯元素の秘密～第2版、環境省、26-27、44-45頁コマ主題細目③　環境省環境保険部水銀対策推進室（2021）、不思議な水銀の話　翼を持った悪戯元素の秘密～第2版、環境省、18-21、30-37頁
		コマ主題細目	① 水銀とは ② 水銀の環境問題 ③ 水銀の環境中での動き
		細目レベル	① 水銀は、熊本県水俣市や新潟県東蒲原郡で発生した水俣病（新潟水俣病）の原因物質として広く知られている。常温で液体となる唯一の金属であり、その特異な性質から気圧計や血圧計、温度計に使用されてきた。しかし、器具の破損による水銀の飛散や人体への影響が懸念されるため、現在では使用が控えられている。現代において、水銀を用いる代表的な製品として蛍光灯があるが、発光ダイオード（LED）への転換が進み、水銀の使用量は年々減少している。使用済みの蛍光灯は、北海道のイトムカ鉱山などの施設に運ばれ、水銀の回収・貯蔵がされている。また、過去には硫化水銀（朱）を顔料として、神社仏閣の塗装や印鑑の朱肉に使用していたが、現在では安全な代替品が用いられている。さらに、水銀は金や銀、銅といった金属と合金（アマルガム）を形成し、この性質を利用して金の精錬や金めっきにも使用されてきた。
			② 水銀による環境問題の中で最も有名なのは水俣病である。合成樹脂の製造過程で使用された水銀が、化学反応によって毒性の高いメチル水銀へと変化し、排水とともに水俣湾へ流出した。このメチル水銀は水生生物に蓄積され、食物連鎖を通じて魚介類に高濃度で濃縮された。それらの魚介類を摂取した人々は、深刻な健康被害である水俣病を発症した。水俣病の対策として、水俣湾の底泥や汚染された魚類を回収し、水銀の除去作業が進められた。その結果、水俣湾の水銀濃度は他の海域と同程度まで回復した。また、水銀の生産や輸出入、使用を規制する水銀に関する水俣条約（水俣条約）が平成29年（2017年）に発効し、国際的な枠組みのもとで水銀による環境問題の防止が進められている。
			③ 水銀の利用は水俣条約によって制限されているが、環境中に放出される水銀は依然として存在する。人力小規模金製造と石炭の燃焼による水銀の大気中への排出が多く、この2つで50％を占めている。植物には微量の水銀が含まれており、そのため植物の化石である石炭の中にも水銀が含まれている。発電や製鉄などで石炭を大量に使用しているため、水銀の排出量に占める石炭の燃焼による割合は高くなっている。そのため、大気中に飛散した水銀は、地球の7割を占める海に降下し、生物濃縮によって海洋の高次消費者に蓄積されている。また、アマルガムを用いることで簡易な設備で金を回収できるため、小規模な金製造事業で水銀が用いられている。小規模な金製造事業では水銀の管理が不十分であり、大気や水環境に水銀の流出が生じる。そのため、小規模な金製造事業を行う地域の河川に生息する魚類からは高濃度の水銀が検出されている。
		キーワード	① 水俣病 ② アマルガム ③ メチル水銀 ④ 石炭 ⑤ 小規模金製造
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は第2部として生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きとして、水銀の環境中での動きを説明した。キーワードであげた水俣病、アマルガム、メチル水銀、石炭、小規模金製造について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回はイタイイタイ病で知られるカドミウムの環境での動きと環境問題についての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
4	カドミウムの環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第4回は、日本の土壌環境や水環境における物質の動きと環境問題として、カドミウムの環境中での動きを学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　環境省（2005）、製品中の有害物質に起因する環境負荷の低減方策に関する調査検討報告書、1-4頁コマ主題細目②　環境省（2022）、環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、257頁コマ主題細目③　環境省（2010）、カドミウムに係る土壌環境基準(農用地)及び農用地土壌汚染対策地域の指定要件等の見直しについて（参考資料）、8-13頁
		コマ主題細目	① カドミウムとは ② カドミウムの環境問題 ③ カドミウムの環境中での動き
		細目レベル	① カドミウムは、銅や亜鉛、鉛とともに土壌中に存在する重金属であり、亜鉛や鉛の製錬過程で副産物として分離・回収される。かつて銅や亜鉛の鉱山があった地域では、それらの鉱石とともにカドミウムも地中から掘り起こされ、環境中へ排出されていた。カドミウムは人体に有害な重金属の一つであり、長期間の暴露によって腎臓や肺、肝臓に障害を引き起こすことが知られている。特に、カルシウムの代謝を阻害し、栄養不足や加齢と複合して骨粗鬆症や骨軟化症を発症させる可能性が指摘されている。そのため、カドミウムはヨーロッパ連合（EU）の電気・電子機器における特定有害物質の使用制限指令（RoHS指令）の規制対象となっており、カドミウムを含む製品の製造や輸入、販売には厳しい制限が課せられている。
			② カドミウムによる環境問題として、四大公害病の一つであるイタイイタイ病が最も知られている。岐阜県や富山県を流れる神通川の下流域では、神岡鉱山から排出されたカドミウムによって水や土壌が汚染され、それらを摂取した住民がイタイイタイ病を発症した。神岡鉱山では、製錬過程で発生した排水や廃棄物に含まれるカドミウムが排水処理工程で十分に除去されず、神通川に流出した。流出したカドミウムは河川を通じて下流域へ拡散し、土壌や水環境の汚染を引き起こすとともに、農作物や水生生物への蓄積が進んだ。特に汚染された農地で栽培された米はカドミウムを高濃度で含み、長期間にわたって摂取した住民の健康被害が深刻化した。これを受けて、鉱山排水の浄化や汚染された農地の改良が行われ、現在では神通川の水質や土壌のカドミウム濃度は大幅に改善されている。
			③ カドミウムは、鉱山開発や製錬、工業排水を通じて環境中へ放出される。特に土壌中のカドミウム濃度が高まると、そこで栽培される植物（主に米）への蓄積が進む。日本人のカドミウム摂取量の約半分は米に由来するとされ、農地のカドミウム濃度を低減することが重要な課題となっている。カドミウムは、水中では陽イオンとして存在し、土壌表面の負電荷と結びついて土壌に吸着される。このため、通常は植物に取り込まれにくいが、pHの低下や土壌環境の変化によって脱離しやすくなる。一度土壌に吸着したカドミウムの除去は難しく、汚染された土壌を入れ替える方法（客土）や、特定の植物を利用して土壌中のカドミウムを吸収・回収する植物浄化法（ファイトレメディエーション）が実施されることもある。
		キーワード	① 副産物 ② RoHS指令 ③ イタイイタイ病 ④ 陽イオン ⑤ 吸着
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は第2部として生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きとして、カドミウムの環境中での動きを説明した。キーワードであげた副産物、RoHS指令、イタイイタイ病、陽イオン、吸着について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は主要な土壌汚染物質として知られる鉛の環境での動きと環境問題についての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
5	鉛の環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第５回は、世界規模の土壌環境や水環境における物質の動きと環境問題として鉛の環境中での動きを学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　石油天然ガス鉱物資源機構（2020）鉱物資源マテリアルフロー2019、21頁コマ主題細目②　環境省（2022）、環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、190頁コマ主題細目③　環境省（2022）、鳥類の鉛中毒の防止 > 令和４年３月22日検討会　資料1
		コマ主題細目	① 鉛とは ② 鉛の環境問題 ③ 鉛の環境中での動き
		細目レベル	① 鉛は、現在の日本では主に自動車用の蓄電池に使用されているが、過去には水道用配管やガソリンの添加剤、電気・電子機器のはんだなど、さまざまな用途で広く利用されていた。鉛が体内に入ると認識力や注意力に影響を及ぼすことが知られているため、ヨーロッパ連合（EU）の電気・電子機器における特定有害物質の使用制限指令（RoHS指令）の規制対象となり、鉛を含む製品の製造や輸入には厳しい制限が課せられている。この規制により、電気・電子機器に使用されるはんだは、従来の鉛を含むものから鉛を含まないものへと転換されている。これらの鉛を含んだ電化製品の廃棄処理や水道管の置き換えは進んでいるが、市中には依然として過去に製造された鉛を使用した電化製品や水道管が残っている。
			② 鉛による環境問題は、主に土壌汚染と大気汚染である。土壌汚染防止法による措置が指定された対象物質の中で、鉛が最も多かった。このように鉛汚染は広範囲で生じているが、その要因は様々である。鉛による土壌汚染の事例としては射撃場が挙げられる。射撃場では、鉛が環境中に流出しないよう対策が講じられているが、完全な防止は難しく、付近の土壌や地下水の鉛濃度が監視されている。また、古い家電の電子基板には鉛を含有するはんだが使用されている場合があり、不法投棄された家電から鉛が溶出して土壌汚染を引き起こすことが懸念されている。大気汚染は、主にガソリンに添加された有機鉛に由来するが、1980年代にガソリンが完全無鉛化されたため、現在では鉛による大気汚染はほとんど問題とされなくなった。
			③ 北海道など一部の地域を除き、鉛を使用した銃弾の使用は依然として禁止されていない。そのため、狩猟で使用される銃弾の多くは鉛製である。水鳥が餌や小石と間違えて鉛散弾を摂取したり、猛禽類がシカなどの哺乳類に含まれる鉛弾を摂取したりすることで、鳥類の体内に鉛が吸収される事例が報告されている。銃弾の鉛含有率は95%以上であり、少量の摂取でも生物への影響は小さくない。土壌や水環境の汚染に対しては法規制による対策が進められているが、野生動物への鉛汚染に関する法規制が特定の地域を除いて整備されておらず、対策が十分ではない。環境汚染の主な原因として産業活動が挙げられるが、これ以外にも鉛による野生動物への影響が問題となっている。
		キーワード	① RoHS指令 ② はんだ ③ 不法投棄 ④ 鉛弾 ⑤ 鉛の誤飲
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は第2部として生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きとして、鉛の環境中での動きを説明した。水銀やカドミウムは4大公害病の原因として知られているが、鉛もそれらと同様に重要であることを理解する必要がある。としてキーワードであげたRoHS指令、はんだ、不法投棄、鉛弾、鉛の誤飲について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は第2部のまとめを行うため、第2部の水銀とカドミウム、鉛の回で使用した資料を確認しておくこととする。
6	ヒ素の環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第6回は、ヒ素の環境中での動きを学ぶ。	コマ主題細目①　畑明郎（2006）、非鉄金属鉱業の公害、まてりあ、第45巻、第4号、252-255頁コマ主題細目②　石油天然ガス鉱物資源機構（2012）鉱物資源マテリアルフロー2011　ヒ素（As)、400-404頁コマ主題細目③　富岡祐一、広吉直樹、恒川昌美（2005）、ヒ素含有鉱物に由来する環境汚染と修復に関する研究の動向―特に鉱滓堆積場におけるヒ素の溶出と固定について―、環境資源工学、第52巻、145–150頁
		コマ主題細目	① ヒ素とは ② ヒ素の環境問題 ③ ヒ素の環境中での動き
		細目レベル	① ヒ素は有害性が高く、微量であっても長期間の摂取によって皮膚疾患や発がんなどの健康被害が生じる。ヒ素は銅と岩石中に共存していることが多く、石見銀山でのねずみ捕りに使用された亜ヒ酸を主成分とする殺鼠剤は近隣の鉱山で採取されたヒ素を含む銅鉱石を原料としていた。日本の公害の原点とされる足尾鉱毒事件でも、銅鉱石とともに産出されたヒ素が原因の一つとされている。銅精錬、すなわち鉱石から金属銅を抽出する過程では、ヒ素が副産物として発生する。これらのヒ素は有効な用途が見つかっておらず、銅精錬に伴う「負の遺産」となっている。ヒ素による環境汚染は、鉱山由来だけでなく、自然由来の土壌や地下水の汚染も多く報告されており、もともと土壌に存在するヒ素が原因と考えられている。
			② ヒ素は毒性物質であり、古くからその毒性が知られていた一方で、農薬や防腐剤としても使用されてきた。主に亜ヒ酸（As(Ⅲ)）とヒ酸（As(Ⅴ)）として存在し、ヒ酸はリン酸と類似した構造や特性を持つ。地殻中に存在する亜ヒ酸は、井戸水などに流入した酸素によってヒ酸に酸化されるため、水環境中では主に地下水に存在する。日本でも地下水のヒ素汚染が確認されているが、バングラデシュの地下水汚染は特に深刻で、飲料水の確保が困難な地域では大きな問題となっている。ヒ素は土壌中では鉱石に化合物として含まれているか、あるいは鉱石に吸着して存在している。ヒ素は酸素と接触することで亜ヒ酸からヒ酸に変化し、溶出する可能性があるため、除去や対策が困難な元素として、土壌環境や水環境において大きな問題となっている。
			③ ヒ素は、地殻変動規模のサイクルで環境中を循環している。地殻中では無機態のヒ素（ヒ酸や亜ヒ酸）として存在しているが、ヒ素を多く含む食品として知られるヒジキを除き、多くの生物の体内では有機態のヒ素として存在する。河川から海域に流入するヒ素は無機態であり、海洋生物の体内では有機態へと変換される。無機態から有機態への変換は、植物プランクトンや藻類によって最初に行われ、それが捕食されることで食物連鎖を通じてより大きな生物へと移行する。生物が死後に海底に沈降し堆積物となったヒ素は、微生物によって再び無機態に変換され、堆積物中に蓄積される。その後、地殻変動による隆起で地表に現れたヒ素は、酸素や水と接触して河川に流出する。
		キーワード	① ヒ酸 ② 亜ヒ酸 ③ 鉱山 ④ 足尾鉱毒事件 ⑤ 地殻変動
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は第2部として生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きとして、ヒ素の環境中での動きを説明した。水銀やカドミウムは4大公害病の原因として知られているが、ヒ素もそれらと同様に重要であることを理解する必要がある。としてキーワードであげたヒ酸、亜ヒ酸、鉱山、足尾鉱毒事件、地殻変動について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は第2部のまとめを行うため、第2部の水銀とカドミウム、鉛、ヒ素の回で使用した資料を確認しておくこととする。
7	重金属の環境中での動きのまとめ	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第7回は、重金属の環境中での動きのまとめを行う。	コマ主題細目①　環境省環境保険部水銀対策推進室（2021）、不思議な水銀の話　翼を持った悪戯元素の秘密～第2版、環境省、4-11、14-15、18-21、26-27、30-37、44-47頁コマ主題細目②　環境省（2005）、製品中の有害物質に起因する環境負荷の低減方策に関する調査検討報告書、1-4頁　環境省（2022）、環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、257頁　環境省（2010）、カドミウムに係る土壌環境基準(農用地)及び農用地土壌汚染対策地域の指定要件等の見直しについて（参考資料）、8-13頁コマ主題細目③　石油天然ガス鉱物資源機構（2020）鉱物資源マテリアルフロー2019、21頁　環境省（2022）、環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、190頁　環境省（2022）、鳥類の鉛中毒の防止 > 令和４年３月22日検討会　資料1 コマ主題細目④　　畑明郎（2006）、非鉄金属鉱業の公害、まてりあ、第45巻、第4号、252-255頁、石油天然ガス鉱物資源機構（2012）鉱物資源マテリアルフロー2011　ヒ素（As)、400-404頁、富岡祐一、広吉直樹、恒川昌美（2005）、ヒ素含有鉱物に由来する環境汚染と修復に関する研究の動向―特に鉱滓堆積場におけるヒ素の溶出と固定について―、環境資源工学、第52巻、145–150頁
		コマ主題細目	① 水銀 ② カドミウム ③ 鉛 ④ ヒ素
		細目レベル	① 水銀は熊本県水俣市や新潟県東蒲原郡で発生した水俣病（新潟水俣病）の原因物質として知られている。合成樹脂の製造過程で水銀が使用され、その反応の過程で毒性の高いメチル水銀が生成され、水俣湾に流出した。流出したメチル水銀は水生生物に取り込まれ、食物連鎖を通じて魚介類に蓄積し、それを摂取した人々が水俣病を発症した。特に底泥に水銀が多く存在するため、水俣湾では底泥の回収や魚類の回収が行われ、水銀濃度は他の海域と同程度まで回復した。水銀の生産や輸出入、使用は2017年に発効した水俣条約によって国際的に制限され、環境への影響を抑える枠組みが整備された。しかし、アマルガムを用いた小規模な金製造事業において依然として水銀が使用され、大気中への排出量が多い。この影響で、金製造地域の河川に生息する魚類からは高濃度の水銀が検出されている。
			② カドミウムは銅や亜鉛、鉛とともに土壌中に存在し、亜鉛や鉛の製錬過程で分離され、副産物として回収される。カドミウムはRoHS指令の規制対象であり、カドミウムを含む製品の製造や輸入には厳しい制限が課せられている。カドミウムによる環境問題として最も有名なのはイタイイタイ病である。神岡鉱山から排出されたカドミウムが神通川に流出し、汚染された水や農地で生産された米などを摂取した住民が発症した。土壌中のカドミウム濃度が増加すると、作物（特に米）に蓄積される傾向がある。日本人のカドミウム摂取量の約半分は米に由来しており、土壌中のカドミウム濃度の低減が求められる。しかし、土壌に吸着したカドミウムを除去することは困難であり、汚染された土壌を取り除き、新たな土壌を敷くことで耕作地のカドミウム濃度を低下させる対策が行われている。
			③ 鉛は、現在の日本では主に自動車用蓄電池に使用されているが、かつては水道配管やガソリンの添加剤、電気・電子機器のはんだなどに広く用いられていた。鉛が体内に入ると、認識力や注意力に影響を及ぼすことが知られており、RoHS指令の規制対象となっている。この規制により、鉛を含む製品の製造や輸入には厳しい制限が課せられている。鉛による環境問題は主に土壌汚染と大気汚染があるが、鉛が最も土壌汚染の報告が多かった。近年では、鳥獣の鉛汚染が問題視されている。北海道などの一部地域を除き、狩猟で用いられる銃弾の多くは鉛製であり、水鳥が餌や小石と誤って鉛散弾を摂取したり、猛禽類がシカなどの哺乳類に含まれる鉛弾を摂取したりすることで、鳥類の体内に鉛が蓄積される事例が報告されている。
			④ ヒ素は毒性が高く、古くからその有害性が知られていた一方で、農薬や防腐剤として利用されてきた。主に亜ヒ酸（As(Ⅲ)）とヒ酸（As(Ⅴ)）として存在し、ヒ酸はリン酸と類似した構造や特性を持つ。地殻中に存在する亜ヒ酸は、井戸水などに流入した酸素によってヒ酸に酸化されるため、水環境中では主に地下水に含まれる。ヒ素は銅とともに鉱石中に存在することが多く、足尾鉱毒事件では、銅鉱石とともに産出されたヒ素が原因の一つとされている。自然由来の土壌や地下水のヒ素による汚染も多く報告されており、バングラデシュでは特に深刻である。ヒ素は地殻変動のサイクルを通じて環境中を循環している。河川から海へ流入した無機態のヒ素（ヒ酸や亜ヒ酸）は、植物プランクトンや藻類によって有機態に変換され、食物連鎖を通じてより大きな生物へと移行する。海洋生物が死後に海底に沈殿し堆積物となると、微生物の作用で再び無機態に戻り、地殻変動によって再び地表に現れる。このように、ヒ素は長い時間をかけて環境中を循環している。
		キーワード	① 水俣病 ② イタイイタイ病 ③ RoHS指令 ④ 土壌汚染 ⑤ 地殻変動
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は第2部のまとめとして水銀やカドミウム、鉛、ヒ素土の環境中での動きについて確認をした。キーワードであげたについて例をあげて説明できる様に改めて確認をしておくとよい。特に何か別の形に変化されて物質が動くことが多いため、その物質が何でできているかを把握することが物質循環では重要である。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は主に微生物等に分解されやすい炭素を含む物質の環境中での動きについての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
8	炭素を含む物質の環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第8回は、炭素を含む物質の環境中での動きを学ぶ。	コマ主題細目①　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、121-122頁、竹内健祐（2019）、化審法における分解性及び蓄積性評価、1-24頁コマ主題細目②　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、178-180、190-200頁、北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、135-136頁コマ主題細目③　北尾高嶺（2003）、生物学的排水処理工学、コロナ社、4200円＋税、47-49頁コマ主題細目④　北尾高嶺（2003）、生物学的排水処理工学、コロナ社、4200円＋税、158-167頁
		コマ主題細目	① 生分解性 ② 炭素化合物 ③ 異化・同化 ④ 増殖速度
		細目レベル	① 生分解性とは、土壌や水環境に存在する微生物によって分解されやすい特性のことであり、易生分解性ともいわれる。このとき用いる微生物は特殊な環境ではなく、我々の住んでいる環境にいる微生物である。難生分解性は易生分解性の対義語であり、微生物によって分解されにくい物質を指す。難生分解性を示す有機物には、健康や環境に悪影響を及ぼすPCBやダイオキシンに加え、土壌腐植やリグニンがある。また、農薬や医薬品、抗生物質にも難生分解性のものが多い。特に医薬品は生体内で一定時間以上安定して存在することが求められるため、生分解性が低いことが必要とされる。しかし、排泄物とともに水環境中に放出されるため、河川や湖沼では微量汚染物質として水生生物への影響を含め監視対象となっている。
			② 糖類やデンプン、タンパク質、脂肪は、一般的に易生分解性有機物に分類される。糖類の中ではショ糖（砂糖）やグルコースが代表的である。脂質には大豆油や牛脂などがあり、水には溶けにくいが、有機溶媒との親和性が高い。農薬や殺虫剤は多様な化学構造を持ち、その性質はさまざまである。近年は環境影響や残留性を抑えた農薬や殺虫剤が使用されているが、過去に使用されたものの中には水に溶けにくいものがあり、それらが土壌や水環境に残留している場合がある。水に溶けにくい物質は脂質と相互作用しやすく（親油性、疎水性）、野生生物の体内に蓄積されやすい。また、これらの農薬や殺虫剤には毒性が高いものが多い。土壌や水環境には多くの微生物が存在するが、こうした物質は微生物による分解が進みにくいため、難生分解性を示す。
			③ 生物が生きるためにはエネルギーの獲得と消費が不可欠であり、また、細胞の新陳代謝に伴い新しい細胞を作り出す必要がある。エネルギーの獲得と細胞の合成は生物の基本的かつ必要不可欠な活動である。生物が有機物からエネルギーを獲得する過程を異化といい、細胞の合成を行う過程を同化という。生体が消費するエネルギーには、生体維持のための代謝エネルギーと細胞の合成に必要なエネルギー、細胞成分を構成するエネルギーの三つがある。異化は代謝エネルギーや細胞合成に関わる一方、同化は細胞合成や細胞成分の構築に関係する。異化と同化は、生体で生じる化学反応である。また、これらのエネルギーの流れは、生態系における物質循環にも大きく影響を及ぼしている。
			④ 難生分解性の物質を分解できる微生物は存在するが、その増殖速度は遅いことが示されている。増殖速度とは、微生物が一定時間内にどれだけ増殖するかを表す指標である。易異生分解性有機物を分解する微生物は増殖速度が速いため、環境中ではそれらの微生物が優勢となる。増殖速度は微生物の代謝方法にも影響を受ける。有機物からエネルギーと生体成分の炭素を得る微生物は従属栄養微生物と呼ばれ、増殖速度が速いものが多い。一方で、二酸化炭素から炭素を獲得し、有機物以外の物質からエネルギーを得る微生物を独立栄養微生物といい、従属栄養微生物と比較して増殖速度が遅い。これは、独立栄養微生物のエネルギー獲得効率が低いためである。このように、微生物の代謝経路やエネルギー獲得手段は、その生息環境や分解能力に大きく関わっている。
		キーワード	① 微生物 ② 有機物 ③ 易生分解性有機物 ④ 異化・同化 ⑤ 増殖速度
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は主に炭素を含む物質の環境中での動きを生分解性、炭素化合物、異化・同化、増殖速度を取り上げて説明した。キーワードであげた微生物、有機物、易生分解性有機物、異化・同化、増殖速度について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は肥料等に使用される窒素を含む物質の環境中での動きについての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
9	肥料等に使用される窒素を含む物質の環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第9回は、肥料等に使用される窒素を含む物質の環境中での動きを学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　公害防止の技術と法規　編集委員会（2020）公害防止の技術と法規　編集委員会2020水質編、9000円＋税、346-360頁コマ主題細目②　嶋田正和・上村慎治・増田建・道上達男（2019）生物学入門、2200円＋税、80-82頁コマ主題細目③　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、152-153頁
		コマ主題細目	① 窒素化合物 ② 土壌や水環境での変化 ③ ハーバー・ボッシュ法
		細目レベル	① 窒素には、様々な物質に含まれている。タンパク質やアミノ酸などの有機物に含まれる有機態窒素やハーバー・ボッシュ法によって合成されるアンモニア態窒素に加えて、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素、一酸化窒素、一酸化二窒素（N₂O、亜酸化窒素）、分子状窒素がある。分子状窒素は大気の主成分であり、約80%を占める。また、水に溶解する窒素化合物としては、アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素、硝酸態窒素が挙げられる。アンモニア態窒素は水中でアンモニウムイオン、亜硝酸態窒素は亜硝酸イオン、硝酸態窒素は硝酸イオンとなる。一酸化窒素や一酸化二窒素は水への溶解度が低い。一酸化二窒素（N₂O）は温室効果ガスとして知られ、二酸化炭素の約300倍の温室効果係数を持ち、農業生産が主な排出源となっている。
			② 窒素は大気中に分子状窒素として存在するが、生物が直接利用することはできない。そのため、有機態窒素やアンモニア態窒素などの窒素化合物を生体合成やエネルギー獲得に利用する。分子状窒素をアンモニア態窒素に変換する生物として、マメ科植物の根に共生する根粒菌が知られている。また、化学的な手法としてハーバー・ボッシュ法があり、現在の窒素化合物供給の大部分を担っている。ハーバー・ボッシュ法では、大気中の分子状窒素と水素を反応させてアンモニアを合成するため、資源の制約を受けずに生産できる。しかし、安定な分子状窒素をアンモニアに変換するには高温高圧が必要であり、エネルギー消費が大きいという課題がある。原料である水素は天然ガスから製造されることが多く、アンモニアの製造には化石燃料が必要である。
			③ 土壌や水環境では、窒素化合物は大きく変化しながら循環する。生物に由来する窒素化合物は有機態窒素として存在し、微生物によって分解されることでアンモニア態窒素へと変換される。農地に施肥される窒素肥料にはさまざまな種類があるが、代表的なものとして硫酸アンモニウム（硫安）があり、アンモニア態窒素を主成分とする。降雨によって窒素化合物は地下へと移動し、地下水の窒素汚染の原因となるが、特に硝酸が問題視されている。アンモニア態窒素はカドミウと同様に土壌に吸着され、土壌中で微生物の作用により硝酸態窒素へと変換される。この様にして土壌中でアンモニア態窒素から変換された硝酸態窒素は、分子状窒素に戻らずに地下水へ流入することで地下水の硝酸汚染が発生する。
		キーワード	① イオン ② 一酸化二窒素 ③ 硝化 ④ 脱窒 ⑤ 高温・高圧
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は肥料等に使用される窒素を含む物質の環境中での動きを窒素化合物、土壌や水環境での変化、ハーバー・ボッシュ法を取り上げて説明した。キーワードであげたイオン、一酸化二窒素、硝化、脱窒、高温・高圧について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は日本の規模での土壌環境や水環境における物質の動きと環境問題についての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
10	肥料等に使用されるリンを含む物質の環境中での動き	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第10回は、肥料等に使用されるリンを含む物質の環境中での動きを学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　石油天然ガス鉱物資源機構（2019）鉱物資源マテリアルフロー2018　リン（P)、1-18頁コマ主題細目②　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、89頁コマ主題細目③　環境省（2010）平成22年度版環境白書第1部2章2節
		コマ主題細目	① リン化合物 ② 土壌や水環境での変化 ③ グアノ
		細目レベル	① リンには、遺伝子情報をもつDNAやRNA、生体のエネルギー物質であるATPなどの有機物に含まれる有機態リン、水中で安定な形態であるリン酸イオン（PO₄³⁻）、五酸化二リン（P₂O₅）がある。肥料の分野では、リン成分を五酸化二リン（P₂O₅）の形で表すことがある。水中ではリン酸イオンが最も安定であり、様々なリン化合物の形で存在する。例えば、食品添加物として使用されるポリリン酸やメタリン酸や、骨と歯の主成分であるリン酸カルシウムがある。リン酸は化学実験でpHを一定に保つ緩衝液としても広く用いられている。また、生物系の実験でも細胞と同じ組成の緩衝液として使用されることが多い。そのため、生物系の実験でもリン酸を用いた緩衝液は広く使用されている。
			② 土壌や水環境では、リン酸は主にリン酸イオンとして存在するか、カルシウムやマグネシウムと結合して水に溶けにくい難溶性の化合物を形成する。リン肥料として最も一般的なものは過リン酸石灰であり、これはリン酸カルシウムと石膏の混合物である。リン酸カルシウムは、歯や骨の主成分であり、難溶性の化合物である。そのため、リン酸カルシウムを施肥した後に土壌中で大きく移動することは少なく、窒素化合物のアンモニアとは異なり、リン酸が地下水汚染を生じさせるリスクは低い。さらに、肥料から溶出したリン酸が植物に吸収されなかった場合、再びカルシウムなどと結合することで難溶解性の化合物を生成する。これも、リン酸の土壌中での移動が制限される要因の一つである。
			③ リンはすべての生物が必要とする必須元素であり、DNAやRNA、ATPの構成成分として利用される。動物や微生物の乾燥重量の約2%がリンであり、リンは広く生態系内に分布している。農業ではリンを高濃度で含む肥料が施用されるが、植物が利用できる形態のリンは限られるため、効率的な施肥と回収が求められる。生物は捕食によってリンを取り込み、糞として排出する。海鳥や海獣の糞が長期間にわたり風雨にさらされ、微生物などによる糞中の易生分解性成分の分解が進んだ結果、難溶解性のリン化合物が濃縮されたものがグアノである。グアノは生態系の営みによって形成されたリン資源であり、かつては肥料として広く利用された。渡り鳥の営巣地である離島に多く産出し、日本では沖縄県の北大東島、世界的にはナウル共和国が有名であったが、採掘が進んだ結果、多くの鉱床で枯渇している。
		キーワード	① リン酸イオン ② 緩衝液 ③ 難溶性 ④ 肥料 ⑤ 濃縮
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は肥料等に使用されるリンを含む物質の環境中での動きについてリン化合物、土壌や水環境での変化、グアノを取り上げて説明した。キーワードであげたリン酸イオン、緩衝液、難溶性、肥料、濃縮について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は炭素や窒素、リンなどの生物に必要な元素の環境中での動きのまとめを行うため、これまでの内容について講義で用いた資料などを確認することとする。
11	炭素や窒素、リンなどの生物に必要な元素の環境中での動きのまとめ	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第11回は、を第3部として炭素や窒素、リンなどの生物に必要な元素の環境中での動きのまとめを行う。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、121-122、135-136頁　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、178-180、190-200頁　北尾高嶺（2003）、生物学的排水処理工学、コロナ社、4200円＋税、47-49、158-167頁　竹内健祐（2019）、化審法における分解性及び蓄積性評価、1-24頁コマ主題細目②　公害防止の技術と法規　編集委員会（2020）公害防止の技術と法規　編集委員会2020水質編、9000円＋税、、346-360頁　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、152-153頁　嶋田正和・上村慎治・増田建・道上達男（2019）生物学入門、2200円＋税、80-82頁コマ主題細目③　石油天然ガス鉱物資源機構（2019）鉱物資源マテリアルフロー2018　リン（P)、1-18頁　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、89頁　環境省（2010）平成22年度版環境白書第1部2章2節
		コマ主題細目	① 炭素 ② 窒素 ③ リン
		細目レベル	① 易生分解性とは、土壌や水環境に存在する微生物によって分解されやすい特性を指し、これに対して微生物によって分解されにくい物質は難生分解性と呼ばれる。このとき使用する微生物は、特殊な環境に生息するものではなく、私たちが生活している環境に自然に存在するものである。一般的に、デンプンを含む糖類、タンパク質、脂肪は易生分解性有機物に分類される。一方、難生分解性を示す有機物には、健康や環境に悪影響を与えるポリ塩化ビフェニル（PCB）やダイオキシンのほか、土壌中に長期間残留するリグニンや腐植質がある。また、農薬や医薬品、抗生物質なども難生分解性を示すものが多い。特に疎水性の高い難生分解性物質は野生生物の体内に蓄積されやすく、環境中での残留性が高いことが懸念されている。しかし、どのような生物でもエネルギーを獲得することが必要であり、難生分解性物質を利用できる微生物も存在し、それらは分解速度が遅いながらも環境中で徐々に有機物を分解している。
			② 窒素には、タンパク質やアミノ酸などの有機物に含まれる有機態窒素や、無機態の窒素化合物であるアンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素がある。また、一酸化窒素や一酸化二窒素、分子状窒素も窒素の重要な形態である。水に溶解してイオンとなる窒素化合物は主にアンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素であり、これらは微生物の働きによって相互に変換される。アンモニア態窒素は独立栄養微生物によって酸素が存在する環境下で硝酸態窒素へと酸化される。この酸化過程は硝化反応と呼ばれる。一方、硝酸態窒素は嫌気性環境で従属栄養微生物によって還元され、亜硝酸態窒素を経て、一酸化窒素や一酸化二窒素が生成される。この過程では窒素化合物中の酸素が次第に減少し、最終的に分子状窒素となって大気中へ放出される。この還元過程を脱窒反応と呼び、窒素循環において重要な役割を果たしている。
			③ リンは、主に渡り鳥の営巣地である離島に蓄積した海鳥や海獣の糞が長期間にわたって風化・鉱化されたグアノとして採取される。リンには、DNAやRNA、ATPなどの有機物に含まれる有機態リン、水中で安定な形態であるリン酸イオン（PO₄³⁻）、酸化された形態の五酸化二リン（P₂O₅）がある。水中ではリン酸イオンが最も安定な形態であり、生物の細胞内にもリン酸イオンが広く含まれている。このため、実験や医療分野では、生体と同じ成分のリン酸緩衝液が広く使用される。リン酸イオンは水に溶解しやすいものの、カルシウムや鉄、アルミニウムなどと反応して難溶性のリン酸塩を形成しやすいため、土壌中では移動しにくい性質を持つ。そのため、施肥されたリン酸は、窒素化合物のように地下水へ流出しにくく、地下水汚染のリスクが低い。一方、湖沼や閉鎖性水域ではリンが蓄積しやすく、富栄養化の原因となる。
		キーワード	① 異化・同化 ② 難生分解性 ③ 硝化・脱窒 ④ リン酸イオン ⑤ 難溶性化合物
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は炭素や窒素、リンなどの生物に必要な元素の環境中での動きのまとめを行った。各元素のよく用いられる物質や土壌や水環境での生物等による変化、特に重要となる反応について取り上げた。化学反応が出てくるが、各元素の土壌や水環境で重要な現象を説明できることが需要であり、その時に化学反応を示して説明できるとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は炭素と窒素、リンの環境問題の変遷についての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
12	炭素と窒素、リンの環境問題の変遷	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第13回は、養分である窒素とリンの環境問題の変遷を学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、121-122頁コマ主題細目②　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、59-61頁コマ主題細目③　環境省（2021）令和３年版環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、222-227頁コマ主題細目④　環境省（2021）令和３年版環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、226-227頁
		コマ主題細目	① 酸素 ② 富栄養化 ③ 水質汚濁防止法 ④ 貧栄養化
		細目レベル	① 炭素を主成分とする有機物が環境中に放出されると、それを分解する微生物が活発に活動する。微生物の活動には異化や同化があるが、いずれも酸素を必要とするため、有機物の分解には酸素が消費される。大気中には約20％の酸素が存在しており、換気が十分に行われる地上では酸欠になることはほとんどない。しかし、酸素の供給が限られる地中や水中では、有機物の分解による酸素消費が酸欠を引き起こすことがある。特に水中では酸素の溶解度が低く、25℃で1気圧の条件下では約8mg/L程度の溶存酸素しか含まれない。そのため、河川や湖沼のように酸素供給が水面からのみに制限される環境では、有機物の流入によって容易に酸欠が発生し、生物への影響が懸念される。さらに、温度が上昇すると水中の酸素溶解度は低下し、夏場には酸欠がより深刻化することがある。
			② 富栄養化とは、窒素やリンなどの栄養塩が湖沼や内湾などの閉鎖性水域に過剰に流入し、藻類が異常繁殖することで水質が悪化する現象を指す。閉鎖性水域とは、水が入ってから出るまでに数十日から数百日かかる水域のことであり、瀬戸内海や伊勢湾も閉鎖性水域に分類されることがある。窒素やリンの濃度が高い状態を、富栄養化が進行していると表現することもある。藻類は光合成を行うが、夜間や水中の光が遮られる環境では呼吸を行うため、増殖しすぎた藻類が水中の酸素濃度を低下させることがある。結果として、魚類や貝類などの水生生物が酸欠によって死滅し、水質のさらなる悪化を引き起こす。加えて、藻類の死骸が分解される過程でも酸素が消費されるため、低酸素化が進み、硫化水素などの有害物質が発生することもある。
			③ 水質汚濁防止法（昭和45年法律第138号）は、事業所（大学を含む）から排出される排水の水質基準を定め、環境保全を目的とした法律である。この法律には罰則規定があり、基準を超えた排水を継続して流すと、企業や個人が法的責任を問われる可能性がある。また、自治体が独自に厳しい基準を設けることも可能であり、これを上乗せ基準と呼ぶ。例えば、愛知県では1日50立方メートル以上の排水を行う施設に対して、濃度基準だけでなく、総量規制として汚濁負荷量の許容限度が定められている。水質汚濁防止法は排水の濃度を基準にしているため、水で薄めて基準を満たす行為を防ぐための仕組みが必要とされる。また、基準の達成が技術的に困難な業種には暫定基準が設けられる場合があり、温泉施設では天然の温泉水に含まれるフッ素の影響を考慮し、特例が認められている。
			④ 水質汚濁防止法に基づき、下水処理施設、農業集落排水処理施設、浄化槽などの排水処理施設が整備され、閉鎖性水域の水質は改善傾向にある。しかし、一部の海域では、排水処理によって栄養塩（窒素やリン）が不足し、貧栄養化が進行している。これに対応するため、「瀬戸内海環境保全特別措置法」が一部改正され、養分を豊富に含む排水の一部を意図的に海域へ供給する取り組みが開始された。この養分供給により、植物プランクトンや藻類の生育を促進し、食物連鎖の基盤を強化することが目的とされている。こうした試みは瀬戸内海に限らず、全国に広がりつつあり、愛知県の三河湾でも実証実験が行われている。貧栄養化と富栄養化のバランスをとることが求められており、環境保全と水産資源の維持の両立が課題となっている。
		キーワード	① 閉鎖性水域 ② 藻類 ③ 罰則規程 ④ 総量規制 ⑤ 法律改正
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は養分である窒素とリンの環境問題の変遷を富栄養化、水質汚濁防止法、貧栄養化を取り上げて説明した。キーワードであげた閉鎖性水域、藻類、罰則規程、総量規制、法律改正について例をあげて説明できる様にしておくとよい。特に法律の改正は非常に大きな転換点であることから理解をすることが重要である。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は炭素や窒素、リンを環境中から除去するための方法についての講義を行うため、その内容について化学や生物の教科書やインターネットなどで確認することとする。
13	炭素や窒素、リンを環境中から除去するための方法	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第13回は、炭素や窒素、リンを環境中から除去するための方法を学ぶ。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、153-156頁コマ主題細目②　嶋田正和他（2019）生物学入門、2200円＋税、80-82頁コマ主題細目③　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、172-174頁
		コマ主題細目	① 炭素の無機化 ② 生物学的窒素除去 ③ 肥料化
		細目レベル	① 炭素は主に有機物に含まれ、私たちは食品として有機物を摂取し、し尿として有機物を排出している。摂取した有機物の一部は体の細胞を構成するとともに、二酸化炭素として排出される。このように、生物が有機物を無機物である二酸化炭素へと変換する過程を無機化と呼ぶ。無機化は人間や動物だけでなく、微生物によっても行われている。我々の生活で発生するし尿を含む排水は、微生物の作用を利用した生物学的処理によって浄化される。微生物が有機物を分解し、炭素成分を二酸化炭素へと無機化することで水が浄化される仕組みである。こうした微生物の働きは、排水処理施設だけでなく、土壌や河川、湖沼、海域などの自然環境においても同様に行われており、水質浄化に寄与している。
			② し尿には窒素が高濃度に含まれており、微生物による生物学的排水処理では、有機物成分とともに窒素も除去される。微生物を用いた窒素除去を生物学的窒素除去と呼び、硝化と脱窒の二つのプロセスによって行われる。アンモニア態窒素が酸素の存在する条件（好気条件）下で独立栄養微生物の作用で硝酸態窒素へと酸化されるプロセスを硝化反応とよぶ。一方で、硝酸態窒素は酸素が存在しない条件（嫌気）で活動する嫌気性従属栄養微生物によって亜硝酸態窒素を経て温室効果ガスである亜酸化窒素を経由して分子状窒素に還元されるプロセスを脱窒反応とよぶ。脱窒反応では、有機物も消費される。溶存酸素量の制御だけでなく、有機物濃度の制御も硝化・脱窒反応を進めるために重要である。
			③ リンは、カルシウムと結合すると骨の成分であるリン酸カルシウムとなり、マグネシウムとリン酸、アンモニア態窒素が結合するとリン酸マグネシウムアンモニウムとなる。リン酸カルシウムとリン酸マグネシウムアンモニウムはともに肥料として利用可能な物質であり、この2つの化合物を合成することで水中のリン酸イオンを除去することができる。このとき、カルシウム源としては溶解度の高い塩化カルシウムが使用されることが多い。また、アルミニウムや鉄も、水に溶解度の低い化合物を形成しやすいため、塩化アルミニウムや塩化鉄などもリン除去に使用される。微生物によってリン酸イオンを除去することは可能だが、微生物によるリン除去は操作が複雑であるため、実用化された事例は限られている。
		キーワード	① 生物学的排水処理 ② 硝化 ③ 脱窒 ④ 溶解度 ⑤ リン除去剤
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は炭素や窒素、リンを環境中から除去するための方法を、炭素と窒素、リンを取り上げて説明した。キーワードであげた生物学的排水処理、硝化、脱窒、溶解度、リン除去剤について例をあげて説明できる様にしておくとよい。化学反応を示しながら説明したが重要な物質がどれであるかを明確にして理解するとこが重要である。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は炭素や窒素、リンの除去方法のまとめを行うため、この内容に関して講義で用いた配付資料で確認することとする。
14	炭素や窒素、リンの除去方法のまとめ	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第14回は、炭素や窒素、リンを環境中から除去方法のまとめを行う。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。コマ主題細目①　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、121-122頁　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、153-156頁コマ主題細目②　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、59-61頁　嶋田正和他（2019）生物学入門、2200円＋税、80-82頁コマ主題細目③　環境省（2021）令和３年版環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、222-227頁　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、172-174頁
		コマ主題細目	① 炭素 ② 窒素 ③ リン
		細目レベル	① 炭素を主成分とする有機物が環境中に放出されると、それを分解する微生物が活発に活動する。微生物の活動には異化と同化があり、いずれも呼吸によって酸素を取り入れ、有機物中の炭素を二酸化炭素に無機化する。我々が排出した有機物も、微生物の作用によって二酸化炭素へと分解されることで、排水が処理される。微生物の活動は排水処理施設に限らず、土壌や河川、湖沼、海域でも進行しており、自然環境の浄化に寄与している。しかし、水中の酸素供給は大気中に比べて制限されているため、有機物の分解による急激な酸素消費は酸欠を引き起こす可能性がある。水中の酸素溶解度は低く、25℃・1atmの条件下では約8mg/Lである。河川や湖沼などの水域では、酸素供給が主に水面からの拡散に依存しているため、少量の有機物が流入するだけで急激な酸欠を招くことがある。
			② 富栄養化は、湖沼や内湾などの閉鎖性水域において、窒素やリンが過剰に蓄積することで発生する。富栄養化が進行すると、藻類が異常に増殖し、これが死滅して有機物として分解される際に大量の酸素が消費されるため、水中の溶存酸素濃度が低下する。これにより、水生生物の生息環境が悪化し、場合によっては大量死を引き起こすことがある。窒素の除去は主に微生物による硝化と脱窒のプロセスを通じて行われる。アンモニア態窒素は、好気条件下で独立栄養微生物によって硝酸態窒素へと酸化され、この反応を硝化反応とよばれる。一方、硝酸態窒素は嫌気条件下で嫌気性従属栄養微生物によって還元され、亜硝酸態窒素と亜酸化窒素を経由して分子状窒素に還元され、この反応を脱窒反応と呼ぶ。
			③ リンは水中では主にリン酸イオン（PO4³⁻）として存在し、カルシウムと結合してリン酸カルシウム、マグネシウムと結合してリン酸マグネシウムアンモニウムなどの肥料成分を生成できる。また、アルミニウムや鉄とも水に溶けにくい化合物を生成しやすく、これらの性質を利用することで排水処理施設ではリンを効率的に除去することができる。その結果、処理水中のリン濃度は低下し、放流先の海域ではリンが不足する現象が報告されている。特に瀬戸内海などの閉鎖性水域では、過度な栄養塩の除去によって貧栄養化が進み、植物プランクトンの減少に伴う漁業資源の低下が懸念されている。この問題に対応するため、瀬戸内海環境保全特別措置法が改正され、養分供給を目的とした排水の放流が一部認められるようになった。この取り組みは、瀬戸内海だけでなく三河湾などの他の海域でも実証実験として実施されている。
		キーワード	① 生物学的排水処理 ② 溶存酸素 ③ 硝化・脱窒 ④ リン除去 ⑤ 貧栄養
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は炭素や窒素、リンの除去方法のまとめについて炭素と窒素、リンごとに説明した。キーワードであげた生物学的排水処理、溶存酸素、硝化・脱窒、リン除去、貧栄養について例をあげて説明できる様にしておくとよい。化学反応を示しながら説明したが重要な物質がどれであるかを明確にして理解するとこが重要である。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。予習：次回は全体のまとめを行うため、これまで本科目で講義してきた内容についてこれまでの配付資料で確認することとする。
15	全体のまとめ	科目の中での位置付け	自然環境や生物に配慮した人間活動を行うためには、環境や生物内での物質のふるまいに関する知識を習得することが必要である。そのため、森林生態系や河川生態系などの系内における物質の動きに注目し、主要な元素を例にして環境中の物質循環に対する理解を深める必要がある。本科目では、主要な元素について、地球上での存在形態や動き、生物の活動による存在形態の変化や動き、そして生じている環境問題とその対策について学ぶ。具体的には、第1回と第2回は導入として環境問題の歴史や土壌や水環境における生物とエネルギーの動きについて説明する。第3回から第7回を第2部として、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動きを学ぶ。第8回から第11回を第3部として、炭素や窒素、リンの生物との関係と動きを学ぶ。第12回から第14回を第4部として、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について学ぶ。第7回と第11回、第14回には第2部と第3部、第4部のまとめとして演習を行い、第15回では全体のまとめを行うことで知識の定着を図る。第15回は、全体のまとめを行う。	各細目レベルに対応する資料は以下のものである。 ①　環境省（2020）令和3年度版環境白書　循環型社会白書/生物多様性白書、118-122、289-294頁　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、46-49頁 ②　齋藤勝裕（2017）、ステップアップ大学の総合化学、裳華房、2200円＋税、121-128頁　社団法人産業環境管理協会（2006）、新・公害防止の技術と法規2006、7000円＋税、274-279頁 ③　環境省環境保険部水銀対策推進室（2021）、不思議な水銀の話　翼を持った悪戯元素の秘密～第2版、環境省、4-11、14-15、18-21、26-27、30-37、44-47頁　環境省（2005）、製品中の有害物質に起因する環境負荷の低減方策に関する調査検討報告書、1-4頁　環境省（2022）、環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、190、257頁　環境省（2010）、カドミウムに係る土壌環境基準(農用地)及び農用地土壌汚染対策地域の指定要件等の見直しについて（参考資料）、8-13頁　石油天然ガス鉱物資源機構（2020）鉱物資源マテリアルフロー2019、21頁　環境省（2022）、鳥類の鉛中毒の防止 > 令和４年３月22日検討会　資料1 ④　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、121-122、135-136頁　春⼭志郎（2017）、⾼専の化学、森下出版株式会社、1900円＋税、89、152-153、178-180、190-200頁　北尾高嶺（2003）、生物学的排水処理工学、コロナ社、4200円＋税、47-49、158-167頁　竹内健祐（2019）、化審法における分解性及び蓄積性評価、1-24頁　公害防止の技術と法規　編集委員会（2020）公害防止の技術と法規　編集委員会2020水質編、9000円＋税、、346-360頁　嶋田正和・上村慎治・増田建・道上達男（2019）生物学入門、2200円＋税、80-82頁　石油天然ガス鉱物資源機構（2019）鉱物資源マテリアルフロー2018　リン（P)、1-18頁　環境省（2010）平成22年度版環境白書第1部2章2節 ⑤　北尾高嶺他（1996）、浄化槽の基礎知識、日本環境整備教育センター、4362円＋税、121-122頁　松尾友矩他（2004）水環境工学、2800円＋税、59-61、153-156、172-174頁　嶋田正和他（2019）生物学入門、2200円＋税、80-82頁　環境省（2021）令和３年版環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書、222-227頁
		コマ主題細目	① ①環境問題の変遷 ② エネルギーと環境 ③ 生物に影響を及ぼす物質の環境中での動き ④ 炭素や窒素、リンの生物との関係 ⑤ 炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術
		細目レベル	① 地球規模の環境問題にはさまざまなものがあるが、現在では気候変動が大きな課題となっており、過去には公害が深刻な問題とされていた。気候変動は二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスの増加が主な原因とされ、気温上昇によって生態系への影響が懸念されている。過去に発生した公害としては四大公害病が知られ、特に四日市ぜんそくは工場から排出された排気ガスが原因で発生した。複数の企業が汚染を引き起こし、硫黄酸化物がぜんそくの主な原因となったとされる。大気汚染防止法の制定や企業の排ガス対策により改善が進められた。江戸時代には高度な循環型社会が形成され、し尿を肥料として再利用することで水質汚染が抑制されていた。これにより、東京湾や大阪湾は豊かな水産資源を維持していたが、近代化とともに水質の悪化が進行した。
			② 地球上のエネルギー循環を考える際、太陽からのエネルギーは最も重要な要素の一つである。しかし、太陽から届くエネルギーの大部分は未利用のまま宇宙に反射されてしまうため、地球に到着した大洋からのエネルギーの全てを利用できるわけではない。エネルギーは温度の高い場所から低い場所へ移動し、この移動が風や海流の形成につながる。さらに、熱の移動とともに物質も移動し、環境中の循環に関与する。生物は有機物を分解することでエネルギーを獲得するが、これには適切な温度や酸素濃度、pHなどの条件が必要となる。例えば、メタンを生産する微生物は酸素がない環境で活動し、特定の温度範囲でのみ増殖する。こうした生物の活動が、地球のエネルギーと物質の循環に大きく寄与している。
			③ 水銀は水俣病の原因物質として知られ、熊本県水俣市や新潟県東蒲原郡で発生した公害の一因となった。工場排水に含まれていたメチル水銀が水生生物に蓄積し、食物連鎖を通じて人間に影響を与えた。2017年には水銀に関する水俣条約が発効され、水銀の使用や輸出入が規制された。カドミウムは亜鉛や鉛の製錬過程で副産物として生成され、イタイイタイ病の原因となった。土壌中のカドミウム濃度が高まると、作物を通じて人間に取り込まれるリスクがある。鉛は過去にガソリンや水道管に使用されていたが、現在では規制が進められ、環境中の鉛濃度は減少している。しかし、狩猟に使用される鉛弾による野生動物の鉛汚染が依然として問題となっている。カドミウムと鉛、水銀はRoHS指令の規制対象となっており、それらを含む製品の製造や輸入には厳しい制限が課せられている。ヒ素は地殻中に広く分布し、自然由来の地下水汚染の原因となることがある。
			④ 易生分解性とは、環境中の微生物によって分解されやすい性質を指し、これに対して微生物による分解が困難な物質を難生分解性物質と呼ぶ。難生分解性物質にはポリ塩化ビフェニルやダイオキシン、農薬、医薬品などが含まれる。これらの物質は疎水性が高く、生物の体内に蓄積されやすいため、長期的な環境汚染を引き起こすことがある。窒素化合物は生物の代謝に関与し、硝化反応と脱窒反応によって環境中を循環する。硝化反応ではアンモニアが硝酸へと酸化され、脱窒反応では硝酸が窒素ガスに還元される。リンは生態系にとって不可欠な元素であり、海鳥の糞が化石化したグアノが天然のリン資源となる。水中ではリン酸イオンが安定な形態で存在するが、カルシウムやマグネシウムと結合して難溶性の化合物を形成しやすい。
			⑤ 炭素を主成分とする有機物が環境中に放出されると、微生物の活動によって分解が進行する。微生物は有機物を二酸化炭素に変換することで、炭素の無機化を行う。この過程には酸素が必要となるため、酸素供給が限られる環境では分解が遅れ、酸欠が生じることがある。富栄養化は、窒素やリンが水域に過剰に流入することで発生し、藻類の異常増殖を引き起こす。これによって水中の酸素が消費され、魚介類の大量死を招くことがある。富栄養化の防止策として、窒素やリンの除去が行われるが、排水処理によってこれらの養分が不足し、貧栄養化が進む水域も存在する。このため、一部の地域では養分を適度に供給する試みが行われている。瀬戸内海では、環境保全のために養分の適切な管理が求められており、貧栄養化の抑制に向けた実証実験が進められている。
		キーワード	① 公害の歴史 ② エネルギーの収支 ③ 生体濃縮 ④ 生物反応 ⑤ 富栄養化と貧栄養化
		コマの展開方法	社会人講師 AL ICT PowerPoint・Keynote 教科書コマ用オリジナル配布資料コマ用プリント配布資料その他該当なし
		小テスト	「小テスト」については、毎回の授業時間内に、LMS上において当該コマの小テスト（難易度表示付き）を実施します。
		復習・予習課題	復習：今回は全体のまとめとして、環境問題の変遷とエネルギーと環境、生物に影響を及ぼす物質の環境中での動き、炭素や窒素、リンの生物との関係、炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術について説明した。キーワードであげた公害の歴史、エネルギーの収支、生体濃縮、生物反応、富栄養化と貧栄養化について例をあげて説明できる様にしておくとよい。また、小テストによって理解状況を把握し、理解が不足している部分については改めて進捗確認のための課題を課す場合もある。講義の内容には化学と生物の内容を含むため、各回のシラバスを確認して高校・中学の教科書や参考書を事前に復習しておくとよい。化学を高校で学んでいない学生もいるためにできる限り化学に関する専門用語を少なくしているが、必要な専門用語は存在する。また、生物反応は化学反応であるため、反応式も説明では排除できない。今回示した化学に関する内容は生物を学ぶ上で最低限必要なものであるため、理解することが必要である。

履修判定指標

履修指標	履修指標の水準	キーワード	配点	関連回
物質の循環と環境問題	時代によって環境問題は変化してきたが、これまで様々な環境問題を社会背景とともに理解し、その要因について事例を示しながら説明できる。人間の活動は自然から得られるエネルギーによって営まれており、その主たるエネルギーである太陽のエネルギーがどのように変化されて我々が使用しているのかについて説明できる。生態系での物質の動きを理解するために重要な有機物についてどのようなものが有機物であるかなど、具体的な事例を示して説明できる。	気候変動、循環型社会、太陽エネルギー	10	1-2, 15
生物に影響を及ぼす物質の環境中での動き	水銀やカドミウム、鉛、ヒ素が生物に影響を及ぼす事例について、その原因と対策を説明できる。また、水銀やカドミウム、鉛、ヒ素が環境中に放出される発生源について、その用途を示して説明できる。水銀によって生じた公害病を基に制定された条例について、その対象や規制を説明できる。さらに、カドミウムや鉛の使用を制限する法規制についても説明できる。ヒ素が土壌や地下水でどのように存在し、その循環について説明できる。そして、水銀、カドミウム、鉛、ヒ素が蓄積しやすいと報告されている動植物について示し、その蓄積が生じる理由を説明できる。	水俣病、イタイイタイ病、生体濃縮	30	1-7, 15
炭素や窒素、リンの生物との関係と動き	炭素や窒素、リンは生物にとって必須元素であるが、生物のどのような形で含まれているかを説明できる。有機物を取り込むことは生物のエネルギーと生体保持にとって必要不可欠であるが、その生物反応について説明できる。また、微生物によって分解しやすい物質について例を示して説明できる。窒素では、環境を汚染する要因とその移動について説明できる。リンでは、環境汚染が少ない理由についてリン化合物の特性を示して説明できる。	異化・同化　難生分解性　硝化・脱窒	30	1-2, 8-11, 15
炭素や窒素、リンの環境問題とその対策技術	環境中に有機物などが混入するとその酸化分解による貧酸素や富栄養化が生じるが、その物質の動きについて有機物の組成を示して説明できる。炭素の除去では微生物が主に分解するが、その時に生じる二酸化炭素と消費される酸素について反応式を示して説明できる。窒素では微生物の反応によってアンモニアから分子状の窒素にするが、どのような反応であるかについて反応時の環境と関連する微生物を示して説明できる。リンでは水に溶解しにくい物質を作ることでリンは除去されるが、リンの除去に伴って生じた新たな問題について説明できる。	生物学的排水処理、溶存酸素、硝化・脱窒、栄養	30	1-2 12-15

評価方法

期末試験(100%)により行う。

評価基準	評語
学習目標をほぼ完全に達成している・・・・・・・・・・・・・	S (100～90点)
学習目標を相応に達成している・・・・・・・・・・・・・・・	A (89～80点)
学習目標を相応に達成しているが不十分な点がある・・・・・・	B (79～70点)
学習目標の最低限は満たしている・・・・・・・・・・・・・・	C (69～60点)
学習目標の最低限を満たしていない・・・・・・・・・・・・・	D (60点未満)

教科書

参考文献

実験・実習・教材費