「雰囲気作りの10のルール」は効果抜群！中国の大気中の水銀濃度が39%低下

2013年9月に「大気汚染防止及び管理行動計画」（「大気十措置」と呼ばれる）が実施されて以来、中国の人為的大気汚染物質の排出は効果的に抑制され、従来の大気汚染物質の濃度は大幅に低下しました。水銀は国境を越えて運ばれる可能性のある地球規模の大気汚染物質である。信頼できる観測データが不足しているため、中国における大気中の水銀濃度と人為的排出量の長期的傾向は依然として不明である。

最近、中国科学院地球化学研究所の研究員である馮新斌氏と傅学武氏が国内外の研究者らと共同で『国家科学評論』に研究論文を発表した。中国と北半球の他の背景地域の大気中の水銀の長期連続観測データに基づき、過去15年間の中国の大気中の水銀の変化傾向と推進要因を分析し、「大気汚染防止十カ条」の実施以来の中国の人為的発生源からの大気中の水銀排出量の減少を推定した。

この研究では、研究者らは、

中国における大気中の水銀濃度の長期的傾向を明らかにする

長期継続観測データに基づくと、中国の大気中の水銀濃度は2013年の「大気汚染防止十カ条措置」の実施前後で上昇傾向と下降傾向を示していることがわかった。その中で、中国の大気中の水銀濃度は2013年から2022年にかけて38.6%±12.7%減少し、これは同時期の北半球の他の背景地域の減少率（5.7-13.5%）の約4倍である（図1）。 2022年の中国の背景地域の大気中の水銀の平均濃度は1.48 ng m-3で、これは北半球の他の背景地域の平均濃度と基本的に一致しています。

図1. 2008年以降の中国の大気中の水銀およびその他の汚染物質の濃度の傾向。(A) 中国と北半球の他の地域における大気中の水銀濃度の傾向の比較。 （B）中国の地表付近の大気中の従来の汚染物質の濃度と人為的発生源からの水銀排出量の傾向

人為的排出の削減が中国の大気中の水銀濃度の低下を促す重要な要因であることが判明した。

発生源と吸収源の関係モデルに基づいて、人為的な水銀排出が中国の背景地域の大気中の水銀濃度の変化に影響を与える主な要因であることが判明しました（図2）。中国の大気中の水銀濃度の変化傾向と振幅は、2008年以降、従来の大気汚染物質のものと基本的に一致していることが判明しました（図1）。著者らは、地球全体の大気中の水銀の背景、植物による吸収、地表水銀の再放出、大気化学などの変数の相関分析を組み合わせて、「大気のための10の措置」の実施により、人為的発生源からの大気中の水銀排出量の協調的な削減が達成され、中国の大気中の水銀濃度の大幅な低下を促す重要な要因であったことを証明した。

図 2. 人為的水銀排出が地域の大気中の水銀濃度の変化に与える影響。 （A）青海省ワリグアン全球大気基準ステーション（B）吉林省長白山地域大気背景観測所（C）雲南省哀牢山地域大気背景観測所（D）浙江大梅山地域大気背景観測所

2013年以降の中国における人為的発生源による大気中水銀排出量の推定削減

畳み込みニューラル ネットワーク (CNN) のディープラーニング研究手法を使用して、人為的水銀排出量と大気中の水銀濃度の変化との間の定量的な関係を決定しました。機械学習と経験式モデルに基づいて、「大気汚染防止十カ条」の実施以降の中国における人為的水銀排出量の時間的および空間的変化が推定されました。 2013年から2022年にかけて、中国の人為的大気中水銀排出量は約38～50％減少した。減少の大部分は2013年から2019年にかけて発生し、最も顕著な減少は中国北部、中国南西部、中国東部で発生しました（図3）。

図3. 中国における人為的大気中水銀排出量の推定時空間変動特性。 （A）2013年以降の中国の人為的大気中水銀排出量の年間変化（2013年を基準とする）。 (B) 2022年から2013年にかけての中国の人為的大気中水銀排出量の変化の空間分布特性

この研究は、中国の排出削減措置が世界の大気中の水銀排出量の削減に重要な貢献を果たし、過去10年間の北半球の大気中の水銀濃度の低下の重要な要因となっていることを示している。従来の地球規模の水銀循環モデルでは、人為的な排出が地球の大気中の水銀排出量のごく一部（約 25%）を占めると考えられています。しかし、この研究では、人為的排出を制御することで大気中の水銀濃度を効果的に低減できることが判明し、人為的水銀排出が地球の大気中の水銀循環に与える影響は従来の理解よりもはるかに大きいことが示唆されました。