窒素は肥料・原料・燃料として人類に大きな便益をもたらします。しかし、我々の窒素利用は意図せずに窒素汚染を引き起こし、人と自然の健康を脅かしています。このプロジェクトでは、未知が多く残る窒素の動態を解明し、窒素利用に伴う環境への負荷と影響を定量し、窒素利用の便益・脅威や対策・行動変容の効果を評価し、持続可能な窒素利用の実現に向けた将来設計を行います。

なぜこの研究をするのか

窒素はタンパク質や核酸塩基などの生体分子に必須の元素です。地球大気の78%は窒素ガス（N₂）であり、窒素はどこにでもある物質ですが、人類を含む生物の大半は安定なN₂を利用できず、N₂以外の形の窒素（反応性窒素、Nr）を必要とします。我々の食事はタンパク質として窒素を摂取する手段でもあります。限られた土地から多くの食料を得るには肥料となるNrが必要です。20世紀初期に実現したアンモニア合成技術（ハーバー・ボッシュ法）は、望むだけのNrを手に入れることを可能にしました。合成されたNrは肥料に加えて工業原料にも用いられ、人類に大きな便益を与えてきました。一方、人類が利用するNrの多くが反応性を有したまま環境へと排出されています。特に食料システムの窒素利用効率（NUE）が低いことが大きな原因です。食料生産のNUEが低いことに加え、食品ロスやNUEが相対的に低い畜産物を好むといった消費面の課題もあります。化石燃料などの燃焼もNrの排出源となります。環境へのNr排出の結果、地球温暖化、成層圏オゾン破壊、大気汚染、水質汚染、富栄養化、酸性化といった多様な窒素汚染が生じ、人と自然の健康に被害を及ぼしています。窒素利用の便益が窒素汚染の脅威を伴うトレードオフを「窒素問題」と呼びます（図1）。我々の将来可能性が健全であるように、窒素問題を解決に導き、将来世代の持続可能な窒素利用を実現する統合知を得るためにこの研究を行います。

これまでにわかったこと

この研究は、窒素問題の解決に向けて3つのブレイクスルーを目指します。1つは窒素利用と窒素汚染の因果関係の定量解析を可能とするツールの開発、2つ目は他の地球環境問題と比べて十分に知られていない窒素問題の認識の浸透、3つ目は持続可能な窒素利用を実現するための将来設計の実践です。2023年度のFR1では、自然・人間社会の窒素循環に関する解析やレビューを出版し、窒素問題の認識浸透のために制作したリーフレット（図3）も用いての多数のアウトリーチ活動を行い、国内外の窒素管理に関する活動の支援を積極的に行いました。

特筆すべき事項

専門家グループの国際窒素イニシアティブ（INI）東アジア地域センター代表として、INIが主催する第9回国際窒素会議（ニューデリー、2023年2月）の開催に貢献しました。また、環境省の要請に基づき、国連環境計画（UNEP）の栄養塩管理グローバルパートナーシップ（GPNM）が設置した窒素作業部会（WGN）の第4回・第5回会合に参加して、専門家として国際窒素管理の推進に寄与しました。この活動を受けて地球研もGPNMに参画することとなりました。さらに、環境省が他省庁と連携して取り組む「持続可能な窒素管理に関する国家行動計画」の検討にも貢献しています。

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