成果⽬標︓⽔質事故や化学物質爆発事故、地震災害等における環境の異常検知と影響予測に関する⼿法の開発を⾏う。１）⾮定常状態の汚染について、連続モニタリングの異常検知の⼿法検討を⾏い、関係者らのネットワークにより情報共有を⾏うと共に、２）実際の試料の迅速分析、３）迅速な影響予測、４）周辺情報等と統合し不確実性解析等が実施できるプラットフォームを開発する。

事故・災害

連続監視、通報の活⽤

テーマ2-1災害・事故時の⾮定常環境汚染の異常検知と影響予測に関する研究

サブテーマ2-2⽔質事故迅速モニタリング⼿法の開発と拡充

サブテーマ2-3災害・事故事象に対応する迅

速拡散予測⼿法の開発

サブテーマ2-4迅速予測⼿法の統合プ

ラットフォームの開発

⽔道事業体・検査機関ネットワーク形成

インターフェース開発・試⾏シナリオ共有

テーマ1,3,4等との連携

テーマ間連携

S17-2災害・事故における異常検知と影響予測⼿法の開発テーマリーダー︓国⽴保健医療科学院 ⽣活環境研究部 浅⾒真理

研究メンバー（主な研究協⼒者含む）

２－１災害・事故時の⾮定常環境汚染の異常検知と影響予測に関する研究浅⾒ 真理（国⽴保健医療科学院⽣活環境研究部上席主任研究官）市川 学 （芝浦⼯業⼤学 システム理⼯学部環境システム学科准教授）林 広宣（⼤阪市⽔道局⽔質試験所副所⻑）越後 信哉（京都⼤学⼤学院⼯学研究科都市環境⼯学専攻准教授）⼩坂 浩司（国⽴保健医療科学院⽣活環境研究部上席主任研究官）

２－２ ⽔質事故迅速モニタリング⼿法の開発と拡充⼩林 憲弘（国⽴医薬品⾷品衛⽣研究所⽣活衛⽣化学部室⻑）⼟屋 裕⼦（国⽴医薬品⾷品衛⽣研究所⽣活衛⽣化学部派遣研究員）

２－３ 災害・事故事象に対応する迅速拡散予測⼿法の開発恒⾒ 清孝（産業技術総合研究所安全科学研究部⾨研究グループ⻑）⼩野 恭⼦（産業技術総合研究所安全科学研究部⾨主任研究員）⽯川 百合⼦（産業技術総合研究所安全科学研究部⾨主任研究員）

２－４ 迅速予測⼿法の統合プラットフォームの開発⾼橋 邦彦（名古屋⼤学医学系研究科准教授）若井 建志（名古屋⼤学医学系研究科教授）菱⽥ 朝陽（名古屋⼤学医学系研究科講師）⼤⾕ 隆浩（名古屋⼤学医学系研究科特任助教）

1

⽔質異常の影響を受けた⽔道事業等数の推移

2

この他にも・・・・2018.12 利根川におけるホルムアルデヒド⽣成能⼀時的増加2019.5 PFCsに関する汚染についてテレビ報道2019.6 利根川における過塩素酸流出事故（⼯場からの通報）2019.10 浸⽔⼯場からのシアンの流出

＜厚⽣労働省＞

⽬標１ ⼯場排⽔、下⽔経由の放流⼝と取⽔⼝の関係解明

⽬標２ 浄⽔場関係の連続モニタリングデータと異常検知

⽬標３ 事故時の試料の精密質量分析

⽬標４ 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発

個別⽬標とその⽅向性

3

⽬標１ ⼯場排⽔、下⽔経由の放流⼝と取⽔⼝の関係解明

⽬標２ 浄⽔場関係の連続モニタリングデータと異常検知

⽬標３ 事故時の試料の精密質量分析

⽬標４ 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発

個別⽬標とその⽅向性

4

PRTR届け出事業所と排出先情報の統合•淀川⽔系内に存在するPRTR届出事業所2424事業所のうち、231事業所は下⽔道への移動を報告しているが、報告された下⽔道終末処理施設の名称と国環研が作成した下⽔道DBとの関連付けを⾏うと、報告されている下⽔道施設が異なる場合があった。（12＋6事業所）

5S1-1、S2-4との連携へ

＜国⽴保健医療科学院 協⼒︓国⽴環境研究所＞

⽬標１ ⼯場排⽔、下⽔経由の放流⼝と取⽔⼝の関係解明

⽬標２ 浄⽔場関係の連続モニタリングデータと異常検知

⽬標３ 事故時の試料の精密質量分析

⽬標４ 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発

個別⽬標とその⽅向性

6

浄⽔処理⼯程の理解 約10年分の毎分データ 浄⽔データの収集 天候と各項⽬の相互相関 浄⽔処理制御の関連項⽬の抽出

1year = 1 Double Side DVD ≒ 10GB19種類、3864個のセンサー項⽬毎分のデータ記録があり、総計70GB以上

浄⽔場におけるビッグデータの解析

＜芝浦⼯業⼤学・⼤阪市⽔道局・国⽴保健医療科学院＞7

mm/h濁度（左軸）と降⾬量（右軸）

天気と原⽔⽔質と処理過程のデータの関係性

8

pHデータ例 濁度（左軸）とpH（右軸）

＜芝浦⼯業⼤学・⼤阪市⽔道局・国⽴保健医療科学院＞

京都の降⾬との時間差⽬的︓降⾬から原⽔の濁度に影響する

時間差を把握する結果︓2012/7/15と2014/8/16に京都で⼀時的な強い⾬が降ると、約9時間後に濁度の上昇が始まり、約10時間後に濁度が200を超える事象が発⾒された

結論︓約9時間後に原⽔の濁度に影響し始める⾼濁度となる時間を予測できるようになる

河川流下到達時間早⾒図表

9豪⾬情報等との連携へ

＜芝浦⼯業⼤学・⼤阪市⽔道局・国⽴保健医療科学院＞

⽬標１ ⼯場排⽔、下⽔経由の放流⼝と取⽔⼝の関係解明

⽬標２ 浄⽔場関係の連続モニタリングデータと異常検知

⽬標３ 事故時の試料の精密質量分析

⽬標４ 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発

個別⽬標とその⽅向性

10

⽔質事故の場合の対応の流れ（１／２）

汚染源情報

汚染物質

流達時間

予測流達時間の取⽔停⽌・オイルマットなどの対応・粉末活

性炭の注⼊

汚染源探索（ソーストラッキング）明らか

明らか

詳細不明

汚染物質候補分析

他部局との連携等で情報⼊⼿

不明

除去後のデータ取得

終息・事後対策

a)汚染源情報がある場合 b)汚染源情報がない場合（定期検査、異臭味苦情など原⽔・浄⽔異常から発覚した場合など（総括項⽬、前駆物質対象））

給⽔栓の汚染では、範囲を早急に特定し洗浄

明らか

毒性情報・危害因⼦で評価

専⾨機関に相談

標準物質

PT/HS/SPME-GC/MS、直接導⼊LC/MS/MSのScan分析によ

るライブラリ検索

固相やエバポレータ濃縮し、GC/MS(/MS)、LC/MS/MS

Scan分析によるライブラリ検索

候補物質ピーク

濃縮・分画

試料⽐較

⾼濃度試料

精密質量による組成式の推定値によるライブラリ検索

あり

なし

異臭、揮発性あり 親⽔性⾼い

危害因⼦能の評価

危害因⼦能の評価

汚染物質候補同定標準物質と同じRT、MS必要な場合は、TOF、精

密質量等により確認

データベース照合

c)物質同定が必要な場合

浄⽔処理性塩素との反応・活性炭吸着

11＜国⽴保健医療科学院＞

⽔質事故の場合の対応の流れ（２／２）

毒性情報・危害因⼦で評価

専⾨機関に相談

標準物質

PT/HS/SPME-GC/MS、直接導⼊LC/MS/MSのScan分析に

よるライブラリ検索

固相やエバポレータ濃縮し、LC/MS/MS、GC/MS(/MS)、Scan分析によるライブラリ検索

候補物質ピーク

濃縮・分画

試料⽐較

⾼濃度試料

精密質量による組成式の推定値によるライブラリ検索

ありなし

異臭、揮発性あり 親⽔性⾼い

危害因⼦能の評価

危害因⼦能の評価

汚染物質候補同定標準物質と同じRT、MS

必要な場合は、TOF、精密質量等により確認

データベース照合

c)物質同定が必要な場合浄⽔処理性塩素との反応・活性炭吸着

12＜国⽴保健医療科学院＞

精密質量分析による⽔道原⽔の⼈為由来化学物質の異常検知

13

1. 同⼀マトリクスでの差異解析による検知

河川⽔ 同じ河川⽔＋模擬汚染物質

別の⽇の河川⽔ 河川⽔＋模擬汚染物質

検知条件有意⽔準︓99.9 %検出強度︓100 倍以上

2. 別の⽇の⽔を対象とした再解析による検知

検出感度対象物質間の⽐較

⽔質マトリクスの違いの影響今回は同⼀地点で約1ヶ⽉採⽔時期が異なる試料を使⽤

＜京都⼤学＞

平時との⽐較により異常検知

（同定とは限らない）

対象とした模擬化学汚染物質

14

名称 分⼦式 モノアイソトピック質量(g/mol) 構造式

ヘキサメチレンテトラミン C6H12N4 140.1062

ε-カプロラクタム C6H11NO 113.0841

ヘキサメチレンジアミン C6H16N2 116.1313

p-クロロ安息⾹酸 C7H5ClO2 155.9978

（S17-1との連携） ＜京都⼤学＞

解析⽅法︓差異解析

15

2つの試料（3回ずつ注⼊）の精密質量シグナルを全て⽐較 ボルケイノプロットに表⽰

ブランク＞試料

試料が⾼いBが増加

試料とブランクにおける差異解析

ブランクが⾼い

値が信頼できない

試料＞ブランク

値が信頼できる

検知︕

＜京都⼤学＞

結果︓同⼀マトリクス内での差異解析

16

モード 分⼦量 化学式 物質名 1mg/L

0.1mg/L

0.01mg/L

ネガティブ 155.99702-155.99704 C7 H5 Cl O2 p-クロロ安息⾹酸 ○ ○

ポジティブ 113.08447 C6 H11 N O ε-カプロラクタム ○ ○

ポジティブ 116.13196-116.13198

分⼦式の推測不可能

ヘキサメチレンジアミン ○

ポジティブ 140.10645-140.10678 C6 H12 N4 ヘキサメチレンテトラミン ○ ○ ○

汚染物質毎に検出可能な下限濃度が異なる ⾼濃度であっても化学式が推測できないものがあった ヘキサメチレンテトラミンについては，実⽤的な濃度レベルで検知

＜京都⼤学＞

結果︓別の⽇の⽔を対象とした差異解析

別の⽇の⽔を対象試料とした場合でも汚染物質の検知が同じ濃度レベルで可能

17

モード 分⼦量 推定分⼦式 物質名 1mg/L

0.1mg/L

0.01mg/L

ネガティブ 155.99702-155.99704 C7 H5 Cl O2 p-クロロ安息⾹酸 ○ ○

ポジティブ 113.08447 C6 H11 N O ε-カプロラクタム ○ ○

ポジティブ 116.13196 ヘキサメチレンジアミン ○

ポジティブ 140.10645-140.10678 C6 H12 N4 ヘキサメチレンテトラミン ○ ○ ○

化学式の推測不可能

＜京都⼤学＞

課題︓検知のしきい値

検知の条件を緩めればより⾼感度での検知の可能性があるが，誤検知の可能性も⾼くなる

対象サンプルを複数⽤意することで誤検知を減らすことができるか要検討注︓各物質複数のプロットがあったが，これは同⼀物質が別ピークとして検知されている場合がある

18

ポジティブモードでの異なる採⽔⽇の河川⽔を⽤いた⽐較（模擬汚染物質濃度︓0.1 mg/L）

Log

p va

lue

Log

p va

lue

＜京都⼤学＞

⽬標１ ⼯場排⽔、下⽔経由の放流⼝と取⽔⼝の関係解明

⽬標２ 浄⽔場関係の連続モニタリングデータと異常検知

⽬標３ 事故時の試料の精密質量分析

⽬標４ 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発

個別⽬標とその⽅向性

19

サブテーマ2-4 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発

プロテインケミカル福井⼯場爆発（2018/7/2）

国盛化学⼩牧本社⼯場⽕災（2018/10/7）

環境および健康への影響が重⼤な問題に 拡散状況を迅速に把握することが重要

ひと⽬で拡散状況がわかる⼈⼝等の情報を重ねて視覚化⼈への健康影響を把握無償で簡単な操作で実⾏できる

様々なツールを利⽤できる『迅速対応統合プラットフォーム』

利根川⽔系ホルムアルデヒド⽔質事故（2012/5/18）

20＜名古屋⼤学＞

サブテーマ2-4

⼤気拡散状況マッピングツール

21

空間分布を推計し視覚化

・簡単なExcelデータ形式 ・経時変化を把握可能なアニメーション表⽰機能

＜名古屋⼤学＞

河川流出状況マッピングツール

22・取⽔⼝，浄⽔場施設，給⽔⼈⼝等の表⽰ ・経時変化を視覚化

河川内濃度等を視覚化

＜名古屋⼤学＞

サブテーマ2-3との連携

化学物質・健康影響情報検索ツール

23

エビデンス情報を提示

・健康影響情報を迅速に表示 ・詳細エビデンス情報へのリンク

＜名古屋⼤学＞

⼈の健康への影響評価

24

• 数理統計モデルを⽤いて⼈への曝露量を推計する

(⾼橋・和泉・⽵内, 統計数理, 2014, 62(1), 3-24)

例：放射線セシウム曝露量の推定（抜粋） External Exposure Model （例）

𝑬𝐞𝐱𝐭𝒊 𝒙,𝒀𝑪 𝒊 𝒙 ⋅ 𝚽𝒊 ⋅ 𝝉 𝒀 𝑪 𝒊 𝒙 ⋅ 𝚽𝒊⋅ 𝟏 𝝉 𝒀 ∑ 𝒃𝒋 ⋅ 𝑩𝒋𝒋

outdoor staying time for each age category (USEPA)

Age category 5thpercentile 50th

percentile0–1 0.05 0.70 1–6 0.08 2.10

7–15 0.01 3.00 16– 0.02 4.30

Building type Proportion Shielding

factorWooden 0.37 0.4

Non-wooden 0.63 0.2

Building status

＜名古屋⼤学＞

25

空間線量の推計（メッシュに落とし込む）

⼈への曝露量に変換

地域（例︓市町村）・年齢階級別推計曝露量の分布

(c)

(b)(a)

＜名古屋⼤学＞

曝露量推計の検討（市区町村，給⽔区域，メッシュ，etc）他データ，システムとの⼊出⼒形式の検討へ

本研究の途中成果の発表（2018〜、⼀部抜粋）＜書籍＞１） Ruth Bevan and John Fawell. Contributed by Asami M, et al., Chemical Mixtures in Source Water and Drinking-Water. WHO, 2017, Geneva. ISBN 978-92-4-151237-4.２）浅⾒真理（分担）．上下⽔道のリスク．リスク学事典．丸善．2019．３）⽔質異常の監視・対策指針．公益社団法⼈ ⽇本⽔道協会．2019（改訂委員会副委員⻑として⼀部執筆）<査読付き論⽂・総説>１）川瀬悦郎，⾼橋英司，庭⼭秀⼀，福⽥圭佑，⼩坂浩司，浅⾒真理．⼯場排⽔中の未知物質に由来する阿賀野川⽔系における原⽔の異常臭気への対応．⽔道協会雑誌．2019;88(2)：2-11.２）浅⾒真理，⼩坂浩司．⽔道に関連する化学物質の環境汚染とその対応．⟨総説⟩環境化学，2019;29(3):107-115．＜解説＞１）浅⾒真理．⽔道に関係するクライシスコミュニケーションと⽔道法改正（⽇本の事例）．公衆衛⽣情報．2019;3:13-15.２) 浅⾒真理．⽔道に関係するクライシスコミュニケーション（⽶国の事例）．公衆衛⽣情報．2019;4:13-15.＜「国⺠との科学・技術対話」の実施＞１）浅⾒真理．⽔環境に関する規制とその課題．第31回環境⼯学連合講演会「レギュラトリーサイエンスと環境⼯学」⽇本学術会議講堂．2018年5⽉．東京．抄録集 p.41-44．２）浅⾒真理、⼩林憲弘、⽇本⽔道協会会議室、2019年3⽉、⽔質事故に対応する新しい⽔質分析． 26

本研究の途中成果の発表（2018〜 、⼀部抜粋）＜学会発表＞１）浅⾒真理，⾦⾒拓．⽔のリスクコミュニケーション．⽇本公衆衛⽣学会．郡⼭．2018年10⽉．２）⼤⾕隆浩，⾼橋邦彦，若井建志，浅⾒真理．災害・事故に伴う化学物質汚染の迅速視覚化ツールの開発：福島第⼀原発事故を例として．⽇本公衆衛⽣学会．郡⼭．2018年10⽉．３）Takahiro Otani, Kunihiko Takahashi1, Ayano Takeuchi and Mari Asami.Comparison of spatial interpolation methods based on exposure assessments of air pollutants: A case study on nuclear substances in Fukushima. 12th International Conference on Health Informatics. Prague -Chzech Republic.February 2019.４）⼤⾕隆浩，⾼橋邦彦，⽵内⽂乃，浅⾒真理．空間線量率の測定に基づく放射性セシウム曝露量推計の検討．2019年2⽉．⽇本疫学会学術総会．東京．５) Otani T and Takahashi K. Development of chemical risk assessment and management system in environmental accidents. 3rd International Conference on Econometrics and Statistics, EcoSta 2019 “Statistics for Environmental Risk Assessment and Management ” Takahashi K. Organizer and Chair（2019年6⽉, 台湾）６) Ichikawa, M, Asami M, Arai T, Nakai Y, Tanaka K. Anomaly detection by analysis of water quality data of Osaka City waterworks bureau in Japan, 3rd International Conference on Econometrics and Statistics (EcoSta2019) 2019.6.25-27, A0594. （2019年6⽉, 台湾）７) 浅⾒真理，越後信哉，⾼橋邦彦，市川学，⼩坂浩司，⼤⾕隆浩．環境分析における異常検知について．第22回⽇本⽔環境学会シンポジウム講演集．2019.9.5-6．札幌．271-272．８）浅⾒真理，⾦⾒拓. ⽔のリスクコミュニケーション．第77回⽇本公衆衛⽣学会総会抄録集. 2018年10⽉; 郡⼭. p.106９）⾦⾒拓、浅⾒真理、秋葉道宏、⼤野浩⼀．⽔道の⽔質異常時の給⽔停⽌や飲⽤制限に対する住⺠意識調査．⽇本リスク学会．2019年11⽉．G4-3．東京．10）⾼橋邦彦, ⼤⾕隆浩. 化学物質等の空間拡散推計と健康リスク評価のための曝露量推計リスク研究学会第32回年次⼤会（2019年11⽉，東京）11）⼤⾕隆浩, ⾼橋邦彦, 菱⽥朝陽, 若井建志, 浅⾒真理. 化学物質流出・拡散への迅速対応統合プラットフォームの開発に向けた検討.第79回⽇本公衆衛⽣学会総会（2019年10⽉，⾼知）

27

本研究の途中成果の発表（2018〜 、⼀部抜粋）＜学会発表＞（続き）12）⼩林憲弘，⼟屋裕⼦，⾼⽊総吉，宮脇崇，⾨上希和夫，五⼗嵐良明：⽔道⽔中農薬のGC/MSスクリーニング分析法の開発と実試料への適⽤．第21回⽇本⽔環境学会シンポジウム（2018.9.4 島根県松江市）．13) ⼩林憲弘，⼟屋裕⼦，⾼⽊総吉，宮脇崇，⾨上希和夫，五⼗嵐良明：GC/MSスクリーニング分析による⽔道原⽔・⽔道⽔中の176農薬の実態調査．環境科学会2018年会（2018.9.10 東京都北区）．14) Norihiro Kobayashi, Yuko Tsuchiya, Sokichi Takagi, Takashi Miyawaki, Kiwao Kadokami, Yoshiaki Ikarashi: Monitoring of 176 agricultural chemicals in raw water and tap water by GC/MS screening analytical method. SETAC North America 39th Annual Meeting (2018.11.5 Sacramento, CA, USA).15）⼟屋裕⼦，⼩林憲弘，⾼⽊総吉，五⼗嵐良明：⽔道⽔中農薬のGC/MSターゲットスクリーニング分析法に⽤いる検量線の定量精度に関する検討．第28回環境化学討論会（2019.6.12 埼⽟県さいたま市）．16) ⼩林憲弘，⼟屋裕⼦，⾼⽊総吉，宮脇崇，⾨上希和夫，五⼗嵐良明：GC/MSターゲットスクリーニング分析法を⽤いた⽔道⽔・⽔道原⽔中農薬の実態調査とその定量精度の検証．第28回環境化学討論会（2019.6.13 埼⽟県さいたま市）．17) ⼩林憲弘，⼟屋裕⼦，⾼⽊総吉，五⼗嵐良明：GC/MSターゲットスクリーニング分析法による⽔道⽔・⽔道原⽔中農薬の実態調査とその分析精度の評価．第22回⽇本⽔環境学会シンポジウム（2019.9.6 北海道札幌市）．18) Norihiro Kobayashi, Yuko Tsuchiya, Sokichi Takagi, Yoshiaki Ikarashi: Application and quantitative accuracy evaluation of GC/MS target screening analytical method for agricultural chemicals in raw and ground water. SETAC North America 40th Annual Meeting (2019.11.4 Toronto, ON, Canada). 28

⽬標１ ⼯場排⽔、下⽔経由の放流⼝と取⽔⼝の関係解明→S2-4 プラットフォーム、S1-1 と連携

⽬標２ 浄⽔場関係の連続モニタリングデータと異常検知→今後SIP4Dへの情報提供⽅法等について検討

⽬標３ 事故時の試料の精密質量分析（特に平常時との⽐較、異臭物質、浄⽔処理）

→異常試料のピークの検出等→S3,4と連携

⽬標４ 『迅速対応統合プラットフォーム』の開発→有効性、利便性向上、曝露量推計等の検討

個別⽬標とその⽅向性

29