区分 環境データサイエンス科目　環境情報科目　環境情報展開科目 ディプロマ・ポリシーとの関係 専門性 理解力 実践力 カリキュラム・ポリシーとの関係 専門知識 教養知識 思考力 実行力 カリキュラム全体の中でのこの科目の位置づけ 多様化する環境問題や地域社会の諸問題に関心を持ち、環境・情報・社会に関連する幅広い基礎知識と専門的な理解を深めると共に、学際的な柔軟性を有し、実践的な能力を有する。グローバルな視野と研究調査力を持ち、昨今の情報社会に貢献できる力を有する。企業・地域社会などのあらゆるコミュニティに寄与する組織的な活動能力を有する。 科目の目的 環境リスク概論で学んだ通り、地球環境問題への対応やその解決においては、科学的知見を得ると共に、問題への柔軟な解釈と策を見出す能力が求められる。また、環境調査分析でも学んだ通り、環境影響を評価する際には客観的指標を使いこなし、かつ世界的な環境保全に向けた動向もおさえる必要がある。化学物質は私たちの身近なものである。そのような化学物質がどのような過程を経て環境中で使用されることになるのかを知ることは、個人がその化学物質とどう向き合うかを考える上で重要である。過程を知り、実際に実習を通してそのリスクを自身で考える力を身に付けることが本講義の目的である。 到達目標 物質循環の仕組みを理解した上で、人の活動が加わった際の環境への影響を、データと確率論的な手法を用いて評価する能力を養う。その上で、環境保全に対して目的を明確にし、適切な手法を用いて対処できる能力を養う。 科目の概要 本講義は、自然環境中における物質の流れである物質循環について、基礎的な知識から、人工物が関与した場合といった応用的な知識を修得するものとする。講義では、座学による知識と、実習による体験によって段階を追って展開していく。第1回の講義では、ガイダンスとして講義の趣旨や到達目標、実習における注意事項を説明する。第2回の講義では、地球規模における物質循環のフローを概観する。第3回の講義では、地球規模の物質循環フローに人工物が投入された際に起こる影響である『環境リスク』について、2019年以降の国内での考え方や動向を中心に説明する。第4回の講義では、環境リスクを考える上での専門知識である『毒性学』について、専門用語や数理モデルについて解説する。第5回の講義では、第2回から第4回までに学んだ概念や専門用語の理解を確認するとともに、第4回で紹介した数理モデルについてデータを用いて解析の実習をする。第6回と第7回の講義では、『環境中の濃度』をテーマに講義と実習を行う。具体的には、第6回の講義において環境中における物質の濃度の調査方法と予測技術を説明する。第7回の講義においてPCを用いて環境中濃度予測の実習を行う。第8回から第11回の講義では、『生物への影響濃度』をテーマに講義と実習を行う。具体的には、第8回の講義において毒性学の視点をベースに生物影響の考え方と解析、実験方法について解説する。第9回の講義において実験室の見学と実験生物としてオオミジンコを使った簡単な成長評価実験を行う。第10回の講義において藻類を用いた生態毒性試験の実習を行う。第11回の講義において毒性試験結果の解析を行う。第12回と第13回の講義では、多くの生物が持つ異なる感受性をもとに、種間の感受性などのばらつきを考慮した評価方法について学ぶ。具体的には、第12回の講義において概念を説明する。第13回の講義において数理モデルを用いてリスク評価への適用方法を学ぶ。第14回の講義では、『環境中の濃度』と『生物影響』を組み合わせた環境リスク評価について、数理モデルを使った実習を通して理解を深める。第15回の講義では、これまで学んできたしたいリスクを基礎とした物質循環の概念や影響評価手法について、演習と講義を通して理解を確実なものとする。第1回の講義から第5回の講義までを考え方の理解として第1部に位置づける。第6回の講義から第7回の講義までを環境中の濃度の理解として第2部に位置づける。第8回の講義から第13回までの講義を生物への影響濃度の理解として第3部に位置づける。第14回の講義と第15回の講義は環境リスクの考えをもとにした物質循環の考え方のまとめとして第4部に位置づける。 科目のキーワード ①物質循環　②環境リスク　③環境中濃度　④生物影響濃度　⑤モデル推定 授業の展開方法 第1回の講義から第8回の講義と、第11回の講義から第15回の講義は、教員がパワーポイント等に資料を投影しながら解説をする授業とする。これらの回における配布資料は、パワーポイントを一部空欄などにした資料を用いる。教員の解説を聞きながら、スライド投影されたパワーポイントと同様の資料に書き込みすることで、学生は当該箇所を確認しながら授業に参加できる。また、第5回、第7回、第11回、第13回、第14回は、PCを用いた数理モデルによるデータ解析を実施する。架空のデータではなく、データベース上で公開されているデータや教員が調査や実験によって得たデータを用いることで、現実に発生している環境中での物質の動きを把握する。第9回の講義と第10回の講義は、実験室での実習形式とする。簡易な実験を通して、知識のみでは理解が困難となる、生物の扱い方や実際にデータを得るまでの手順、苦労、おもしろさについて、身を持って学ぶことができる。 なお、第6回の講義と題7回の講義テーマである『環境中の濃度』は、担当教員の前職である国立研究開発法人農業環境技術研究所特別研究員において開発した予測技術を用いて実施される。この技術により、日本全国の河川水中の化学物質濃度を簡便に予測可能となった。また、第8回の講義から第11回の講義のテーマである『生物影響』は、担当教員の前職である国立研究開発法人農業環境技術研究所特別研究員において実施していた生物影響調査手法を実演・紹介する。 【15回の授業内容】 1. 暮らしと物質循環①_講義の全体説明と注意事項 2. 暮らしと物質循環②_自然環境における物質循環 3. 暮らしと物質循環③_人工物による環境リスク 4. 暮らしと物質循環④_毒性学の基礎 5. 暮らしと物質循環⑤_まとめ 6. 環境中の濃度①_調査と予測の技術 7. 環境中の濃度②_数理モデルを用いた予測の演習 8. 生物への影響濃度①_生態影響評価実験の概説 9. 生物への影響濃度②_オオミジンコを用いた成長評価実験 10. 生物への影響濃度③_藻類を用いた生態毒性試験 11. 生物への影響濃度④_結果解析演習 12. 生物への影響濃度⑤_種間感受性差を考慮した評価手法 13. 生物への影響濃度⑥_SSD解析演習 14. まとめ①_物質循環へのリスクについて確率論的な解釈 15. まとめ②_総合演習 オフィス・アワー 【火曜日】昼休み・4時限目、【水曜日】1時限目、昼休み（会議日は除く）、【木曜日】1時限目、2時限目、昼休み、3時限目、4時限目、【金曜日】2時限目・昼休み、3時限目（後期のみ） 科目コード ENS524 学年・期 3年・前期 科目名 物質循環解析 単位数 2 授業形態 講義 必修・選択 選択 学習時間 【授業】90分×15　【予習】90分以上×15　【復習】90分以上×15 前提とする科目 環境調査分析 展開科目 なし 関連資格 なし 担当教員名 谷地俊二

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 1. 自然環境中の物質循環の理解 ＜1. 自然環境中の物質循環の理解＞ 自然環境中における物質循環について、基本的な物質の流れおよび人の暮らしとの繋がりについての理解を確認する。物質循環とは、自然界における土、水、大気、太陽光といった基盤と、動植物や微生物など生物圏が相互に関係し合い、その中で物質が循環していくことで成立するシステムを指す。その循環は、人の暮らしにも関与し、生態系サービスとして人の社会は恩恵を受けている。しかしながら、人の活動によって過剰に排出される物質は、そのシステムでは許容しきれない状況に至るケースもある。そのため、近年では世界規模でシステムを維持するために、カーボンニュートラルやネイチャーポジティブといった動きを起こしている。ここでは、システムの流れを理解できているかを確認するとともに、例として二酸化炭素を挙げた際に、人の活動によって環境負荷がどのように増加し、その対策としてどのような行動がとられているかを理解しているかを確認する。 ＜1. 自然環境中の物質循環の理解＞ 自然資本、生態系、炭素循環、生物ポンプ、生物資源、有機物、無機物 80 1, 2, 3, 5, 15 2. 環境リスク評価の理解 環境リスク評価の概念の理解を確認する。化学物質のリスク評価は、その物質の毒性の強さと、それをどの程度の濃度で曝露されるのかによって評価される。結果から、リスクが無視できないとされれば、規制がなされる。流れとして、シナリオを設定し、それに基づき、毒性の影響評価試験と曝露評価が並行して行われ、それらを合わせてリスク判定となる。日本国内では2003年の化審法改正により生態リスク評価が始まり、その手続きも示されている。この一連の流れとシナリオづくり、手続きについての理解を確認する。これらに加えて、「問題志向リスク評価」と「解決志向リスク評価」について、両者の違いのポイントをおさえ、理解できているかを確認する。 リスクシナリオ、悪影響シグナル、コスト、プロセス 1, 3, 4, 5, 14, 15 3. 用量−反応関係の理解 用量−反応関係の基本概念の理解と、専門用語の理解を確認する。毒性学には、「全ての物質は用量次第で毒になる」「毒となるか薬となるかは量次第」といった基本原理がある。つまり、毒とはその量で決まる。ある物質が有害な作用を及ぼすかは、その摂取量に依存する。どの量の物質を摂取すると、どの程度影響がでるかは、用量-反応関係を把握することが重要となる。用量−反応関係の専門用語の代表的なものとして、毒性の指標に対する項目を示す「エンドポイント」、毒性の指標として「無毒性量、NOAEL：No observed adverse effect level」、「最小毒性量、LOAEL：Lowest observed adverse effect level」、「無影響濃度、NOEC：Non observed effect concentration」、「最低影響濃度、LOEC：Lowest observed effect concentration」「半数致死濃度、LC50：Lethal concentration, 50%」、「半数致死量、LD50：Lethal dose, 50%」、「半数影響濃度、EC50：Effective concentration, 50%」がある。用量-反応関係について、用量を横軸にとり、反応を縦軸にとって図示することで、用量-反応曲線を描くことができる。これにより、物質の用量から影響を予測することが可能となる。この曲線は2パラメータの対数ロジットモデルに最小二乗法を用いて非線形回帰で解析され、その結果からシグモイドカーブ（S字曲線）描く。例えば、半数影響度（EC50）と呼ばれる指標は、縦軸に影響を受ける割合を置いた際の、カーブの0.5となる値のことを示す。用いられる関数は「Y = 1/(1 + exp(a + b×logX))」で示される。これらが理解できているかを確認する。 パラケルスス、エンドポイント、用量-反応曲線、指標値 1, 4, 5, 8-13, 15 4. 環境中の物質濃度の評価手法の理解 環境中にはさまざまな化学物質が存在しており、その濃度を評価する方法がある。曝露量を得る際に、実際に調査して濃度を得る方法（実測値）と、予測する方法（予測値）がある。実測値は、その地点の濃度を得るために重要な手法である。よく用いられる方法として、橋上からバケツを落として採水するグラブサンプリング方がある。ただし、多大な労力が発生することや、同時に複数の地点を調査することが不可能といった問題もある。予測値は、予測モデルを用いることで、同時に多数の濃度を得ることが可能となる。これは、予測環境中濃度（Predicted environmental concentration：PEC）と呼ばれ、パラメータごとに数値を決定して予測される。ただし、そのパラメータの値に不確実性が多く伴う場合は予測精度への懸念が問題となる。これらの内容が理解できているかを確認する。 実測値、予測値、PEC、パラメータ、不確実性 1, 4, 5, 6, 7, 14, 15 5. 生物を用いた試験の方法および結果解釈の理解 生物を用いた試験の方法および結果解釈の理解について確認する。水産動植物の毒性試験では、魚類、甲殻類等、藻類について試験が実施され、その影響濃度が登録基準値を設定する際に用いられる。試験は、何を評価したいのかといった目的を設定した後に、エンドポイントを決め、その目的に沿ったOECDテストガイドラインに準拠して実施される。まず、方法の理解として、目的に沿った適切な試験実施方法を選定できるかを確認し、その手順に間違いはないかを確認する。結果解釈では、例えばEC50といった指標値を得た場合に、それが何を意味するのかを理解できているかを確認する。ここでは、先行研究との比較が目的となる。よって、得られたEC50で考えるべきは、試験の妥当性となる。妥当性評価には、コントロール区を用いた妥当性評価項目もあるが、それとも合わせて、この試験の目的を理解できているかも確認する。 水界の生態系、ムレミカヅキモ、オオミジンコ、試験妥当性評価 8-13 6. 確率論的リスク評価の考え方の理解 確率論的リスク評価では、環境中濃度側と生物影響濃度側の両方に対して、バラツキを示す分布といった考えを取り込んで計算を行う。環境中濃度側ではPECの地域分布、生物影響濃度側では種の感受性分布（SSD）における、計算理論の理解と、気を付ける点の理解が求められる。さらに、これらを組み合わせた評価としての影響を受ける種の割合（PAF）および期待影響割合（EPAF）の理解も確認する。PAFやEPAFでは、従来のハザード比（HQ）での決定論的リスク評価に比べて、定量的なリスク評価が可能となる。その理由が理解できているかがポイントとなる。つまり、HQがどのような評価で、どこに課題があるかも説明できるかも合わせて確認することとなる。また、これらの指標値を利用する際の注意点についても確認する。 地域特異性、種の感受性差、分布、HQ 20 6, 7, 12-15

評価方法	期末試験による（100%）。
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	なし（プリントを配布する）
参考文献	加茂将史 (2017)「共立スマートセレクション18 生態学と化学物質とリスク評価」共立出版。 Millennium Ecosystem Assessment編（2007）「国連ミレニアム　エコシステム評価　生態系サービスと人類の将来」オーム社。熊谷嘉人ら (2014)「毒性の科学 分子・細胞から人間集団まで」東京大学出版会。井出利憲・田原栄俊 (2010)「無敵のバイオテクニカルシリーズ　改定　細胞培養入門ノート」羊土社。谷地ら（2016）藻類の化学物質曝露期間とその後の回復期間におけるクロロフィル遅延発光の変動，環境毒性学会誌19, 35-46。藤田正一編 (1999)「毒性学-生体・環境・生態系-」朝倉書店￥9,800（ISBN978-4-254-46022-3）。日本農薬学会編 (2004)「農薬の環境科学最前線-環境への影響評価とリスクコミュニケーション-」ソフトサイエンス社￥8,000（ISBN4-88171-110-5）。永井孝志（2013）リスク評価とリスク管理の位置付けを再構成する解決思考リスク評価，日本リスク研究学会誌23, 145-152。谷地俊二と林義貴（2019）東海地方における水田使用農薬の河川水中予測濃度の妥当性の検証．地域活性化研究18, 96-104。Yabukiら(2018) Determining the suitability of a polar organic chemical integrated sampler (POCIS) for the detection of pesticide residue in the Ishikawa River and its tributary in Osaka, Japan. Japanese Journal of Pesticide Science. 43, 18-23。環境省 (2019)「水産動植物の被害防止に係る農薬登録保留基準」。OECD (2011) OECD guidelines for the testing of chemicals: 201 Freshwater alga and cyanobacteria growth inhibition test. Organisation for Economic Co-operation and Development, Paris。農業環境技術研究所　化学物質環境動態・影響評価リサーチプロジェクト (2014)「河川付着藻類を用いた農薬の毒性試験マニュアル」。OECD (2012) OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2: Test No. 211: Daphnia magna Reproduction Test. Organisation for Economic Co-operation and Development, Paris。国立研究開発法人農業環境技術研究所化学物質環境動態・影響評価リサーチプロジェクト (2016)「【技術資料】農薬の生態リスク評価のための種の感受性分布解析」。
実験・実習・教材費	なし