Transcript ppt - 長岡技術科学大学 都市交通研究室

「地球環境と技術」
2008.09.03
社会経済活動と環境
環境・建設系
佐野 可寸志
問題（出席替わり）
０． 地球温暖化は二酸化炭素によって引き起こされるというのは，
どの程度確からしいか?
１. 空気の中で割合の高い気体２種類の名称とその割合を述べよ．
２． 二酸化炭素の空気全体に占める割合を示せ。
３． ガソリン１リットルを燃焼させるときに発生する二酸化炭素の
量（重さ）を示せ。
炭 化 水 素
芳香族
ベンゼン
トルエン
キシレン
枝のあるパラフィン
2-メチルペンタン
3-メチルヘキサン
2,3-ジメチルペンタン
2,4-トリメチルペンタン（イソオクタン）
ナフテン
シクロヘキサン
メチルシクロペンタン
オレフィン
1-ブテン
1-ペンテン
1-ヘキセン
n-パラフィン
n-ブタン
n-ペンタン
n-ヘキサン
n-ヘプタン
分子式
C6H6
C7H8
C8H10
C6H14
C7H16
C7H16
C8H18
C6H12
C6H12
C4H8
C5H10
C6H12
C4H10
C5H12
C6H14
C7H16
比重 (密度) は，レギュラガソリンで 0.73
オクタン価
120*
105.8*
116.4*
73.4
52.0
91.1
100.0
83.0
91.3
97.5
90.9
76.4
93.8
61.7
24.8
0.0
1
2
3
4
5
6
7
1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
8
1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B
H
0
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
M
g
Al
Si
P
S
Cl
Ar
44/13*0.73＝2.47
地球環境問題
影響が国境を越えて波及する環境問題
ある国内で環境保護のための法整備を進めても、他国での環境
破壊行為によって環境被害を受けることもあるため、地球環境問題
は国際的な枠組みでの対策が必要。
・河川の上流地域（例：ネパール)で森林を伐採することにより、上
流の山が保水力を失い、下流（例：バングラデシュ、カルカッタなど）
で洪水が発生する。
・旧東欧諸国での、無害化が不十分な排煙によって、欧州全体に
酸性雨被害が発生する。
・先進国での二酸化炭素排出が地球温暖化を招くことで、島嶼諸国
が海面上昇による水没の危機にさらされる。
地球環境問題
・地球温暖化
・オゾン層の破壊
・酸性雨
・熱帯林の減少
・野生生物の種の減少
・砂漠化
・海洋汚染
・有害廃棄物の越境移動
地域環境問題
環境基本法（1993年）による「公害」の定義は、『環境の保全上
の支障のうち、事業活動その他の人の活動に伴って生ずる相当
範囲にわたる①大気の汚染、②水質の汚濁（水質以外の水の
状態又は水底の底質が悪化することを含む）、③土壌の汚染、
④騒音、⑤振動、⑥地盤の沈下（鉱物の掘採のための土地の掘
削によるものを除く）及び⑦悪臭によって、人の健康又は生活環
境（人の生活に密接な関係のある財産並びに人の生活に密接
な関係のある動植物及びその生育環境を含む）に係る被害が生
ずること』をいう。
このほか広義の用法として、食品公害・薬品公害・交通公害・
基地公害などもある。また、一部の自治体では、煙草のポイ捨て
などによる廃棄物も美観を損ねるとしている、より広い意味で公
害の一種ととらえる場合もある。
地球環境問題の元凶は人間
人口の爆発的増加は甚大な影響を与える
＋
大量生産大量消費の文明が発展したこと
世界の人口は、産業革命以降、特に第二次大戦後、
爆発的ともいえる急激な増加を見せている
科学技術により
①病原体などからの淘汰圧力が減少
②太古の太陽energyの蓄積である化石資源を消費
↓
生活条件が著しく改善された
生活条件の改善？
－特に第二次大戦後－
－考えてみよう
生態系における一つの生物種の急激な増殖
↓
他の生物種の生息圏を浸食し、
その生存を危険に晒す
熱帯雨林の面積は毎年約11万km2 ずつ減少
野生生物種は毎年、
約４万種の速度で絶滅しつつある
生態系だけではなく、影響は物理化学系にも及ぶ
地球環境問題の元凶は人間
人口の爆発的増加は甚大な影響を与える
＋
大量生産大量消費の文明が発展したこと
人口と環境の関連
①食糧増産
人口増加の圧力
②工業化
③都市化
（特に途上国）
①食糧増産
・農用地の拡張
・肥料・農薬の
大量使用
・灌漑の拡大
・水産資源への
依存強化
森林の減少、生態系の攪乱
地質の低下
食品汚染
河川・湖沼・海洋の汚染
地下水位の低下、塩害化
水産資源の乱獲
農作物の質・量の低下
水産資源の低下
②工業化
・汚染物質の発生
・エネルギーの
消費
・原材料の消費
環境汚染
気候変化
資源の枯渇
農作物の生産減少
③都市化（特に途上国）
・住居の不足・
犯罪・社会不安
スラム出現
疫病の流行
・環境衛生施設
水質汚濁
等の不足
ごみの散乱
・交通麻痺
騒音
・災害の多発
大気汚染
社会の安定度の低下
地球環境問題の全体像
本質：
世界各国に程度の差はあるが、ほぼ共通して見られる
国境を越え、全地球規模で被害が生じる
共通する性格：
①長い時間をかけて進むプロセス
→悪影響は生活、産業、自然と広範囲に及ぶ
②個々の問題が、大気、水、土や生態系の動きと
世界経済を通じて、相互に連携していて、全体
として一つの問題群を形成している
①オゾン層の破壊
②地球温暖化
③酸性雨
④有害廃棄物の越境移動
⑤海洋汚染
⑥野生生物の種の減少
⑦熱帯林の減少
⑧砂漠化
⑨開発途上国の公害問題
地球環境問題の背景と原因
先進国による高度な経済活動
途上国の増大する貧困
等の問題が
複雑に絡み合って引き起こされてきた
地球の大きさが限られているのと同様に、
資源の量や環境の持っている能力も限られている
Ex. 一定面積の牧草地で飼育できる家畜の頭数
河川が自浄能力で浄化できる汚濁物質量
「環境容量」を越えて生物は生存できない
人口の爆発
先進国
人口の増加は
少ない
途上国で
著しい
人間活動の拡大
1940年代以降、急激に増加
工業生産などの人間活動が拡大し、
「成長」したため
消費量、生産量、貿易量が急激に増加
物の成長だけでなく
交通・運輸や情報伝達のスピードの増加も
著しい
↓
科学技術の進歩がもたらした
自然環境の開発と資源の消費を意味する
先進国も途上国も地球環境を破壊
先進国
物質的豊かさ、経済発展を追求してきた
↓
その結果
汚染物質、廃棄物、余熱等を環境中に大量放出
し、蓄積してきた
ごく普通の何気ない生活自体が多数の人によって
蓄積され、地球環境に少なからぬ影響を与える
社会経済活動と環境
Virtual Water (仮想水)
-Virtual Water(仮想水)とは?トイレ，風呂，洗濯など，洗浄のための水，そして，飲料水や
料理に使う水など，目に見える形で直接的に消費しています．
その一方で，水資源は，私たちの生活に関わる様々なものを
生産する過程においても利用されています．したがって，その
ような生産物を使うということによって，私たちは間接的にも水
を消費しているのです．このように間接的に消費される水のこ
とをVirtual Water(仮想水)と呼びます．
http://hydro.iis.u-tokyo.ac.jp/OpenHouse/
必要Virtual Water
2 500
2 000
1 500
1 000
500
0
100ｇ当たり必要Virtual Water[ℓ]
必要Virtual Water
ファーストフードのVirtual Water[ℓ]
必要Virtual Water
日本人1人あたりのVirtual Water消費量の推移
必要Virtual Water
現実投入水の移動 (輸出国ベース)
日本の仮想水輸入状況
アメリカ
389億トン
オーストラリア
89億トン
カナダ
49億トン
ブラジルおよび
アルゼンチン
25億トン
中国
22億トン
デンマーク
14億トン
タイ
13億トン
南アフリカ
その他
合計
3億トン
36億トン
640億トン
逼迫度の変化
http://www.mlit.go.jp/tochimizushigen/mizsei/hakusyo/H20/3-1.pdf
地球温暖化とは
地球温暖化とは、人間活
動の拡大により二酸化炭
素、メタン、亜酸化窒素な
どの温室効果ガスの大気
中の濃度が増加し、地表
面の温度が上昇すること
をいう。 IPCC（気候変動に
関する政府間パネル）の
報告によれば、温室効果
ガスの濃度が現在の増加
率で推移した場合、21世
紀末までに地球全体の平
均気温が 1.4～5.8℃上昇
することがありうるとしてい
る。
地表面温度？
温室効果ガス？
温室効果ガス（二酸化炭素）
二酸化炭素は、著しく増加している温室効果ガスで、そ
の多くが石炭や石油、天然ガスなどの化石燃料の燃焼
により発生します。
産業革命以前の濃度は、約280ppmvでしたが、1994年
には358ppmv(約1.3倍)に達しました。このまま対策が現
状程度で実施されていった とすれば、2050年には、
500ppmv、2100年には700ppmv、その後も数世紀にわた
り増え続けると予想されています。
しかし、全地球的な規模で人為的な二酸化炭素の排出
量を現在より十分に低いレベルに抑えることによって、
大気中の濃度を安定化することができます。地球温 暖
化に与える影響は、急激な濃度の上昇のため最も強く、
温暖化への寄与度は温室効果ガス(人為的なものに限
る。)の約64%を占めています
二酸化炭素濃度の観測（Mauna Loa，Hawaii, USA)
温室効果ガス（メタン）
メタンは、湿原や湖沼などで自然発生するほか、天然
ガスの漏出、家畜・水田・廃棄物埋立などの人間活動に
よって発生するものがあります。
産業革命以前は、約700ppbv(ppbvは、容量比で１O億分
の1を表す単位)でしたが、人間活動の活発化に伴い
1994年には、約1720ppbv(約2.5 倍)に増えています。
濃度は低いものの温室効果の強さ(地球温暖化指数)が
大気中の残留期間を考慮して20年間の効果の総体でみ
ると、二酸化炭素の56倍と大きいため、温暖化への寄与
率は、温室効果ガスの約20%となっています。
温暖化による凍土融解でさらに増
える可能性が高く、正のフィード
バックを有する。
温室効果ガス（寄与の度合い）
このグラフからわかるように先進国が上位をしめています。
日本はとても小さな国土でも４番目に二酸化炭素を排出していま
す。
今後、発展途上国の産業・経済が発展していくと二酸化炭素の排出
量は、ますます増加していくと思われます。
環境問題の原因は、先進国、発展途上国の両方に原因がありま
す。
先進国は、活発な経済活動のなかで、有害な物質を出したり、森林
を伐採したりします。
発展途上国は、人口が急激に増加しているので、農地や放牧地の
拡大のために、土地を開拓しています。
近年の森林破壊によって、バイオマス中に蓄えたくわえられていた
炭素が大気中に放出され、地球温暖化を加速している可能性があ
ります。
（小学４年生からの時事
問題２５を参考）
1992年データ
社会経済活動と環境
国別CO２排出量
CO2部門別排出量の推移
温室効果ガスは悪者か
ー地球放射を通さない大気のある地球の温度ー
現在の平均気温１５度
なし
地球の平均気温３０度
地球の平均気温ー18度
あり
地球温暖化の影響と取り組み
IPCCが第３次レポートで発表したように、このまま温暖化が進み、
2100年に地球の平均気温が最大5.8度上昇したとき、地球はどう
なるのでしょうか？
（1）海水の熱膨張や氷河が融けて、海面が
最大88センチ上昇します。南極の氷が融け
るとさらに海面が上昇します。
（2）現在絶滅の危機にさらされている生物
は、ますます追い詰められ、さらに絶滅に
近づきます。
（3）マラリアなどの熱帯性の伝染病の発生
範囲が広がります。
地球温暖化の影響と取り組み
（4）降雨パターンが大きく変わり、内陸部
では乾燥化が進み、熱帯地域では台風、
ハリケーン、サイクロンといった熱帯性の
低気圧が猛威を振るい、洪水や高潮など
の被害が多くなります。
（5）気候の変化に加えて、病害虫の増加で
穀物生産が大幅に減少し、世界的に深刻
な食糧難を招く恐れがあります。
地球温暖化の
影響と取り組み
■頻発する異常気象
1999年8月から2000年8月
の1年間に起こった主な自
然災害
７・１３水害－その１－
三条市の浸水状況
７・１３水害－その６－
刈谷田川中之島破堤
地球温暖化の影響と取り組み
・年間3000億ドル（約35兆円）以上の損害！？
国連環境計画（ＵＮＥＰ）が2001年2月に発表した報告では、2050年に二酸化炭素
の濃度が2倍になると、繰り返される異常気象や海面上昇による土地 の喪失、漁
業や農業への悪影響、水不足などで年間3000億ドル（約35兆円）以上の損害が
発生すると予測しています。
・大規模で急激な変化の可能性
地球温暖化によって、北大西洋の海洋の大規模な循環が変わり、グリーンランド
や南極の氷床が崩壊し、シベリアなどの永久凍土や沿岸の堆積物から大量の温
室効果ガスが放出されるなど、予測できない急激な変化を引き起こす可能性さえ
あります。
・気がついたときには手遅れに
地球温暖化による気温や水温の上昇、降水量の変化などによって、自然の生態
系も深刻な影響を受けます。しかし目に見える変化は、気候が変化した後、数
年、 数十年、数百年と遅れて起こります。ですから今明確な変化がないからと
いって、地球温暖化の影響は大したことがないと思っていると、いずれ取り返し
のつかない変化が生じることになるかもしれません。
地球温暖化の影響と取り組み
・地球環境のモニタリング
地球規模の環境、たとえば森林を把握する。
・環境に優しい技術の開発
環境にやさしい技術、リサイクル、燃料電池などを開発する。
・環境に優しい社会のあり方
環境にやさしい都市や交通システムを研究する。
・水資源、水害はどう変わるか
水資源、水害はどう変わるか、社会はどう対応すべきかについて研
究する。
二酸化炭素主犯説への疑問
地球大気の主成分
気体
質量比（％）体積比（％）
窒素
73.350
78.08
酸素
23.070
20.95
アルゴン
1.283
水蒸気
0.330
二酸化炭素
0.054
0.04
オゾン
0.001
水に対する溶解度
温度（℃）
酸素の溶解度
二酸化炭素の溶解度
0
20
40
60
80
100
0.049
0.031
0.023
0.019
0.018
0.017
1.71
0.88
0.53
0.36
-
-
気体の溶解度は1cm3の水に溶解したときの
容積を１気圧の時の容積に換算したもの
（理科年表、東京天文台編から引用）
二酸化炭素濃度の観測（Mauna Loa，Hawaii, USA)
ヘンリーの法則
「気体の液体(海水)に対する溶解度は気体圧力に比例する」
溶媒に溶け込む気体の質量ないし溶解度をm、溶媒に接する気体の圧力をp、比
例定数をCとすると、
m = Cp
何らかの原因で大気中の二酸化炭素濃度（分圧）が上昇すれば海水への二酸化
炭素の溶解度は大きくなり、大気中の二酸化炭素が海水に吸収され、逆に大気中の
二酸化炭素濃度が低下すれば海水から大気中へ二酸化炭素が放出されて平衡状
態が回復する。
溶解度mは、一般に温度の関数となるので、C=F(t)とおくと
m = F(t)p
F(t)は１気圧の下での水に対する二酸化炭素の溶解度を示す。
ヘンリーの法則
F(19) = 0.0402
F(21) = 0.0379
つまり、海面水温を20℃程度とすると、1℃の海水温の変化で、二酸化炭素の溶解度
は３％程度変動する
エルニーニョ／ラニーニャと
大気中二酸化炭素濃度
エルニーニョ（海面水温の上昇、桃色の着色部分）が発生すると大気中二酸化炭素濃度
は急激な上昇傾向を示し、ラニーニャ（海面水温の低下、水色の着色部分）がおこると逆
に低下傾向を示す。
水温と二酸化炭素濃度の相関
気温とCO2濃度の経年変化
http://env01.cool.ne.jp/global_warming/report/buturigakkai/kondoh06.pdf
因果関係
次の3つの条件が成り立たなければ、X が Y の原因である
と結論できない。
X は Y に先行して発生しなければならない
Y は X が起きないときは発生してはならない
Y は X が起きたら必ず発生しなければならない
これら3つの条件の1つでも破られた場合に、擬似相関であ
ることが判明することが多い。
※ 参考文献 すぐわかる統計解析 （東京図書 石村貞夫著）
相関係数
n
r
 (x
i 1
n
 (x
i 1
i
i
 x )( yi  y )
 x)
n
2
(y
i 1
i
 y)

2
Sx y
S xx S yy
相関係数の絶対値の範囲
0 ≦ | r | ≦0.2
0.2 ≦ | r | ≦0.4
0.4 ≦ | r | ≦0.7
相関のある無し
ほとんど相関がない
やや相関がある
かなり相関がある
0.7 ≦ | r | ≦1
強い相関がある
※ すぐわかる統計解析 （東京図書 石村貞夫著）
相関係数
12.00
14.00
A nscom beの教訓問題
10.00
12.00
ｹｰｽ１
Ｘ
Ｙ
6.00
10.00 8.04
4.00
8.00 6.95
2.00
13.00 7.58
0.00
9.00 8.81
0.00
5.00
11.00 8.33
14.00 9.96
10.00
6.00 7.24
9.00
8.00
4.00 4.26
7.00
12.00 10.82
6.00
7.00 4.87
5.00
5.00 5.68
4.00
3.00
R =0.818
8.00
ｹｰｽ2
ｹ10.00
ｰｽ3
Ｘ
Ｙ
Ｘ8.00 Ｙ
10.00 9.14 10.006.00 7.46
8.00 8.14 8.004.00 6.77
13.00 8.74 13.002.0012.74
9.00 8.77 9.000.00 7.11
10.00
15.00
11.00 9.26 11.00 0.007.81
14.00 8.10 14.0014.00 8.84
6.00 6.13 6.0012.00 6.08
4.00 3.10 4.00 5.39
10.00
12.00 9.13 12.00 8.15
7.00 7.26 7.008.00 6.42
5.00 4.74 5.006.00 5.73
4.00
R =0.816
R =0.
816
2.00
ｹｰｽ4
Ｘ
Ｙ
8.00 6.58
8.00 5.76
8.00 7.71
8.00 8.84
5.00
8.
00 8.4710.00
8.00 7.04
8.00 5.25
19.00 12.50
8.00 5.56
8.00 7.91
8.00 6.89
R =0.817
15.00
2.00
1.00
0.00
0.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
データの見方のまとめ
データの見方
データの出典を確認しよう。
データの前提を確認しよう。
いろんな角度・スパンからデータを眺めよう。
思いこみ（仮説）を排除しよう。
常識（科学的な知識・およその値）を増やそう。
自分の頭で考えよう。
富山ライトレール
交通機関別CO２排出量
（交通エコロジー・モビリティ財団等資料参照）
http://www2.kankyo.metro.tokyo.jp/jidousya/kotsuryo-taisaku/sustainable-traffic.html
富山ライトレール
１編成：
車両価格
カローラ アクシオ basic
カローラ アクシオ LUXEL
Step Wagon
Bentz C 180 KOMPRESSOR
AVANTGARDE
Bentz S 550 4MATIC
バス
E231系常磐快速
JR
富山LRT
新幹線
重量（ｔ） 価格（万円）
1.1
145
1.19
230
1.5
250
1.5
2
10
25
25
25
40
410
1,300
2,000
6,600
10,000
23,000
25,313
価格/ｔ
132
193
167
273
650
200
264
400
920
633
現在の二酸化炭素の増加が確実に地球温暖化を引き起こすのかどうか理論的に疑問の余
地はあるでしょう。
そこで将来
A) 二酸化炭素の増加は地球温暖化の原因でないとして、二酸化炭素発生削減をせずにいた
とする、ところがやはり温暖化は進行した。二酸化炭素説が正しかった。このときに対策を講ず
る。
B) いっぽう、二酸化炭素の増加は地球温暖化の原因ではなく、二酸化炭素の増加にもかか
わらず、
温暖化はおさまった。二酸化炭素説が正しくなかった。二酸化炭素削減のための経費は無駄
だった。どっちになるかわからないとした場合、
A)の場合の損害と対策経費、B)の場合の損害両者を較べたとき、A)のほうが遙かに大きいは
ず。増えてしまった二酸化炭素を短期間に減らすのは不可能に近い。
危機が予測されるとき、その危機が”科学的に確実に証明”されなくても、
危機をさけるための対策は講じておくべきです。危機が証明されてからでは遅いのです。一部
の“科学者”は”科学的に証明する”ことについての限界と、それに対する人類の対処法の基
本”危機は証明されてからでは遅い”という原則を忘れているのではないでしょうか？つまり、”
人間の知りうることは限られている。しかし、知らないことでも対処しなければならない”
という原則が理解できない人がいるようです。専門バカにはなりたくないものです。
社会経済活動と環境
CO2排出量
生物レベル
0.8～1.0ｋｇ/人･日
家庭レベル
5～6ｋｇ/人･日
社会レベル
13億トン/年
２８ｋｇ/人･日
地球大気の主成分
気体
質量比（％）体積比（％）
窒素
73.350
78.08
酸素
23.070
20.95
アルゴン
1.283
水蒸気
0.330
二酸化炭素
0.054
0.04
オゾン
0.001
CO2排出量
社会レベル
計算に含まれていない排出量
国際交通（貨物・旅客）
原材料製造時に発生するCO2量
・フードマイレッジ
（Food Mileage）
・カーボンフットプリント
(Carbon Footprint)
13億トン/年
２８ｋｇ/人･日
Food Mileage
輸入食料に係るフード・マイレージ
＝輸入相手国別の食料輸入量×輸出国から我が国までの輸送距離
食料輸入総量
約5,300 万t
フード・マイレージ 約5,000 億t・km
国内の全ての貨物輸送量にほぼ匹敵
平均輸送距離は１万キロメートル弱
「フード・マイレージ」の試算について 中田 哲也
一人あたりフードマイレージ
フードマイレージ 約4,000 t・km/人
食料輸入量
約420 kg /人
c.f. 食料廃棄量 150kg/人
カーボンフットプリント
Carbon Footprint
カーボンフットプリントとは、一つの商品における原料の採掘や栽
培、製造、加工、包装、輸送、および、購買・消費されたあとの廃
棄に至るまでの、それぞれの段階で排出された二酸化炭素
(CO2) の総合計を重量で表したもの。
CO2の総合計重量を商品の包装の外側に書き表し、その商品の
原料を作る段階から商品の廃棄に至るまでに関係する事業者
と、その商品の消費者の双方にCO2排出量の自覚や認識をさせ
て排出量の削減を促すことを目的としている。
2007年5月、イギリスでポテトチップの包装に表示されたのが最
初である。これには一袋でCO2排出量75gであると記された。75g
の各段階での割合は、じゃがいもの栽培44%、製造30%、包装
15%、配送9%、廃棄2%とされた。
カーボンフットプリントの計算
http://www.carbonfootprint.com/calculator.aspx
カーシェアリング
２００８．０９．０９
プリウス 5,500kg 年間10,000km 燃費23km/㍑ CO2 0.1kg/km 1t
普通の車4,000kg 年間10,000km 燃費11.5km/㍑ CO2 0.2kg/km 2t
レポート
課題：
家庭レベルでのあなたの１日の二酸化炭素排出量を求め
よ。
１日の行動を記録し，それぞれの行動に対応する二酸化炭
素排出量を求める．各活動の排出量原単位はインターネット
等で調べること．
注意：
・課程名、学年、学籍番号、氏名、提出日を記入（２点×５）
・A4レポート用紙、片面、ホッチキスは使わない，表紙無し
（2.5点×4）
・考察をすること（20点）
・提出期日（9月30日午後5時）を厳守（10点）