NIAES-CERAP2: 水稲作における農薬生態リスクの評価ツールの使い方

種の感受性分布を用いて農薬の生態リスクを定量的に評価する手法に既存の複合影響予測モデルを組み合わせて、 多数の農薬の複合影響を計算できるように新たなリスク評価ツールを開発したものが 「複数農薬の累積的生態リスク評価ツール: NIAES-CERAP （Institute for Agro-Environmental Sciences, NARO ― Cumulative Ecological Risk Assessment of Pesticides）」です。 各農薬の河川水中濃度を入力すると生態リスク評価の結果が表示されます。

今回新しく公開したNIAES-CERAP2における改良点は以下の2点です。

1. 濃度予測モデルと組み合わせることで濃度の情報を入力する必要がなくなったこと、
2. ユーザーインターフェースをMicrosoft Excelベースからブラウザで使用できるWEBアプリケーションに変更して利便性を向上させたこと

使用する農薬のラベルから使用量や使用方法を入力すると、河川水中予測濃度を計算して生態リスク評価が可能となり、濃度の情報を持っていない場合でも活用できます。

NIAES-CERAP2を使うことで、水稲一作期を通して使用する農薬全体の生態リスクを見える化できます。 さらに、環境保全型の栽培体系に切り替えた場合にその生態リスクがどの程度低減できるかを事前にシミュレーションできます。

河川や湖沼などの水圏生態系には多種多様な生物が生息していますが、農薬の毒性は対象となる生物種によって極端に異なることが知られています。 しかしながら、環境中に生息する全ての幅広い生物種に対する毒性試験を行って、毒性データを得ることは現実的には不可能です。 一方で経験則により、多数の生物種の感受性は対数正規分布に適合することが知られており、以下の図のように累積確率分布で表現できます。 このように種間の感受性差を統計学的に表現したものが「種の感受性分布」です。 詳しくは公開されている技術マニュアルをご覧ください。

マニュアルはコチラからダウンロードできます。

種の感受性分布の曲線は、農薬の濃度が上昇するにつれて影響を受ける生物種の割合が高くなっていくという関係を表現しており、 環境中の農薬の濃度から「影響を受ける種の割合」を計算して、これを生物多様性（種の多様性）に対する定量的なリスク指標とします。 ここでは室内急性毒性試験によって求められた半数致死濃度もしくは半数影響濃度値を超えた曝露を受けた場合に「その種は農薬による影響を受けた」と定義します。

種の感受性分布に既存の複合毒性モデルを適用して、複数の農薬による複合毒性を考慮した生態リスクを評価することも可能です。 この評価を簡便に行うために開発されたのが、Microsoft Excelをベースとした生態リスク評価ツールであるNIAES-CERAPです。 以下の図のように、手持ちの環境中濃度をG列のセルにそれぞれ入力すると、影響を受ける種の割合がC2のセルに表示され、その判定が表示されます。 全68農薬の種の感受性分布についてのパラメータがすでに入力されているため、必要な情報は濃度のみとなります。 また、殺虫剤・殺菌剤・除草剤は別々の計算シートとなっています。これは、感受性の違いから種の感受性分布の対象となる生物種がそれぞれ異なるためです。 すなわち、殺虫剤は節足動物、殺菌剤は全水生生物、除草剤は藻類等の一次生産者に対して影響を受ける割合を計算しています。 詳しくは公開されている技術マニュアルをご覧ください。

マニュアルはコチラからダウンロードできます。

これまでのNIAES-CERAPは河川水中の濃度を自分で入力するものであったため、濃度の分析やモデルによる濃度予測を行うことのできる専門家向けのツールでした。 しかしながら、各地域で自分たちの行っている農業のリスクを評価してその大きさに基づいた管理を行いたいというニーズや、 スマートフォンからでも使えるような簡便なツールに対するニーズもあったため、 濃度予測モデルと組み合わせることで濃度の情報を入力しなくても使えるように改良し、 さらにユーザーインターフェースをMicrosoft Excelベースからブラウザで使用できるWEBアプリケーションに変更することとしました。

濃度予測モデルとして、農薬取締法に基づく水域の生活環境動植物の被害防止に係る農薬登録基準の設定に用いられている予測環境中濃度（Predicted Environmental Concentration, PEC）の計算方法を用いています。 先行研究において、NIAES-CERAPで計算可能な68農薬の濃度予測をこのモデルを用いて行っており、 予測に必要な農薬毎のパラメータ（水中半減期や土壌吸着係数などの物理化学性、水質汚濁性試験結果などの環境動態データ）が整理されています（論文へのリンク）。 それらのパラメータを用いて、以下の図に示すような10km×10km四方のモデル流域において、標準的なシナリオ（500haの水田の10%の面積に農薬を散布し、河川本川の流量は3m³/s）に基づいて濃度を計算します。 また、PECは水田での使用を想定し（畑作や果樹は未対応）、Tier2で3日間の最大濃度を計算します。 同じ農薬の有効成分であっても散布方法や農薬製剤中の有効成分濃度、面積当たりの散布量が異なるため、 これらの情報（すべて農薬製品のラベルに記載している情報）を入力してPECを計算するようになっています。 最終的に計算したPECと既存のNIAES-CERAPを組み合わせて影響を受ける種の割合が出力されます。

水稲作において慣行の栽培体系と環境保全型の栽培体系（化学農薬の使用を5割以上低減した特別栽培）の生態リスクを比較する場合を例に使用方法を説明します。 それぞれの防除体系を以下の図のように設定します。慣行栽培では有効成分として15剤、特別栽培では有効成分として5剤使用します。 この事例は先行研究（論文へのリンク）で解析された事例と同様のものです。

最初に慣行栽培の計算事例を示します。まず、スミチオン乳剤・モミガードCドライフロアブル・タチガレエースM液剤は苗の移植前に使用する剤であり、水田に持ち込まれる量が非常に少ないため評価対象から除外します。 また、アミスターエイトの成分であるアゾキシストロビンはNIAES-CERAP2が対応していないためこれも評価対象外とします。 残りの8成分について、ブラウザで以下の画面のように入力していきます。入力に必要な情報は農薬のラベルに記載してあります。必要な行数だけ行追加ボタンを押して行を追加することができます。

• グランドオンコル粒剤は有効成分としてベンフラカルブ8%を含む殺虫剤であり、育苗箱1箱あたり50g使用します。標準的に水田10aあたり20箱分の苗が必要になるため、使用量は1000g/10aになります。
• スタークル液剤10は有効成分としてジノテフラン10%を含む殺虫剤であり、無人ヘリコプターにてカメムシ類を防除する場合には8倍に希釈した後に0.8L/10a使用します。希釈前の液の使用量は0.1L≒100g/10aになります。
• ダントツ粒剤は有効成分としてクロチアニジン0.5%を含む殺虫剤であり、本田茎葉散布にてカメムシ類を防除する場合には3～4kg/10a使用します。ここでは4kg/10a（4000g/10a）使用した場合を仮定して入力します。
• トップガンGT1キロ粒剤51はピリミノバックメチル0.45%、ブロモブチド9.0%、ベンスルフロンメチル0.51%、ペントキサゾン2%を含む除草剤であり、本田湛水散布で1kg/10a（1000g/10a）使用します。
• バサグラン粒剤はベンタゾン11%を含む除草剤であり、本田湛水散布で3～4kg/10a使用します。ここでは3kg/10a（3000g/10a）使用した場合を仮定して入力します。

必要な情報を入力した後に決定ボタンを押すと評価結果が以下の図のように表示されます。

まず、使用した有効成分全体の複合影響を考慮して生態リスクを評価した結果として、「影響受ける種の割合」が殺虫剤、殺菌剤、除草剤の種類毎に表示されます。 例えばその環境に100種の生物がいた場合に、どのくらいの種が農薬散布時に一時的に影響を受けるか、という割合を表したものです。 殺虫剤は甲殻類や水生昆虫などの節足動物、除草剤は藻類や水草などの植物に対して特に毒性が強く、影響を受ける生物の分類群が異なるため別々に評価をしています（殺菌剤は水生生物全般）。 殺虫剤、殺菌剤、除草剤の生態リスクの値を平均して全体の生態リスクも計算されます。

判定は暫定的に以下の4段階で示されます：50%>→リスク高; 5～50%→リスク中; 0.1～5%→リスク低; <0.1%→不検出。 判定の意味づけについては上記にリンクしたNIAES-CERAPのマニュアルを参照してください。 ただし、影響を受ける種の割合の数字はあくまでリスク同士の比較目的に使用するもので、その絶対値への意味づけは慎重になるべきです。

表では成分毎の予測濃度や、影響を受ける種の割合が示されます。どの成分の生態リスクが高いかを見ることで、どの農薬を優先的に減らすべきかを判断できます。

次に特別栽培の計算を行います。ダコニール1000は苗の移植前に使用する剤であり、水田に持ち込まれる量が非常に少ないため評価対象から除外します。 バッチリ1キロ粒剤とダントツ粒剤については慣行栽培と同様の考え方で入力します。

計算結果は以下の図のようになり、殺虫剤では慣行栽培の0.1%から0.0%（ゼロではなく0.1%未満であることを示す）に生態リスクは低減しましたが、 除草剤では慣行栽培の1.4%から特別栽培では1.6%と逆に増加しました。 これは、除草剤は4成分の使用から3成分の使用に減っているにもかかわらず、成分の使用量や毒性の違い、作用機作の組み合わせによりリスクが低減しなかった事例となります。

このように、ある防除体系で使用する農薬全体の生態リスクを見える化し、さらにそれに代わる防除体系を行った場合の生態リスクの低減効果も見える化できます。

注意するべき点として、この解析では農薬の使用時期の相違や河川水中の濃度変化など、時系列の変化は考慮していません。 すなわち、全ての農薬が一斉にまかれ、そのピーク濃度時における急性毒性の積み上げのみでリスクを評価している、ということになります。 また、河川水中濃度は架空のモデル流域における標準的シナリオ（全国の流域の平均的なもの）を基に計算しており、特定の河川の特定の地点における生態リスクを表しているわけではありません。 この前提は実態とは異なる点ですが、防除体系毎の生態リスクを同じ前提で計算して、相対的に比較するという目的においては十分に実用的と考えられます。 一方で、絶対値の過度な意味付けには十分に注意する必要があります。

リスクの定量的な評価は、便利であると共に様々な誤解も生みやすく、数字が一人歩きする懸念もあります。 累積リスクの評価結果を用いて適切な管理対策を考え、適切にコミュニケーションをとるためには、その意味を正しく理解する必要があります。 このために種の感受性分布の技術マニュアル（リンクはコチラ）を熟読することを推奨します。

本ツールの現時点での最適な利用方法は、あくまでも効率的なリスク管理対策を考える上で有用であるもので、 値がいくつ以下であれば安全、いくつ以上なら危険、などの判断に用いるものではありません。 また、ある特定の農薬のリスクのみを評価して、何かの判断をすることは誤った判断につながります。 ある特定の農薬の使用を低減しても、他の農薬に切り替えが起こった場合に、リスクが下がるのかどうかは明らかではなく、むしろ増えてしまう場合もあります。 農薬全体の生態リスクを評価することは、どんな管理をすればどのようなことが起こるのか、ということを考え適切な判断をするための手段となります。

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