StudyMed医師国家試験

フロンと光化学スモッグをつなぐ「紫外線」―原因と結果を仕組みでたどる地球環境問題

第105回医師国家試験 G問題 第9問

国試問題にチャレンジ

第105回 G問題 第9問

環境問題とその影響の組合せで正しいのはどれか。

  1. a.砂漠化 ―― マラリア分布域の拡大
  2. b.酸性雨 ―― 皮膚癌の増加
  3. c.地球温暖化 ―― 白内障の増加
  4. d.熱帯林伐採 ―― 花粉症の増加
  5. e.フロン類放出 ―― 光化学オキシダント生成の増加

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、地球規模の環境問題とその影響の組合せを問う問題だ。公衆衛生ではよく出るテーマだけれど、原因と結果を「途中の仕組み」でつないで考えるのがコツになる。どの環境問題が、何を介して、どんな健康影響を起こすのか。そこに注目して見ていこう。
医学生医学生
皮膚癌とか白内障とか、紫外線っぽい影響が並んでいますね。でも原因側にオゾン層破壊という言葉がそのままは出てこないのが厄介です。
ドクタードクター
いいところに気づいたね。まず整理しよう。フロン類が成層圏に達すると紫外線で分解されて塩素原子を出し、この塩素が連鎖的にオゾンを壊す。オゾン層が薄くなると地表に届く有害な紫外線、特にUV-Bが増える。その結果として増えるのが皮膚癌、白内障、免疫機能の低下だ。
医学生医学生
じゃあ、酸性雨と皮膚癌の組合せは違いますね。酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物が原因で、紫外線とは関係ないはずです。
ドクタードクター
その通り。酸性雨はSOxやNOxが雨に溶けてpH5.6以下になったもので、影響は主に生態系と建造物に及ぶ。湖沼の酸性化による魚類の減少、土壌から養分が流れ出たりアルミニウムなどの金属イオンが溶け出したりすることによる森林の衰退、大理石やコンクリートの建造物の腐食などだ。
医学生医学生
白内障も紫外線なら、地球温暖化と白内障の組合せも入れ替えということでしょうか。温暖化って暑くなるイメージなので、目にも悪そうに思えてしまいました。
ドクタードクター
直感的には結び付けたくなるけれど、環境問題として白内障と結び付くのはオゾン層破壊による紫外線増加だ。紫外線は水晶体のタンパク質を変性させる。温暖化の健康影響は、熱中症や暑熱による死亡の増加、洪水や台風などの異常気象による被害、それから感染症を媒介する動物の生息域拡大が代表だ。
医学生医学生
媒介動物の生息域拡大ということは、マラリアの分布拡大も温暖化の影響ですよね。砂漠化と結び付けるのはおかしいと。
ドクタードクター
そう。マラリアはハマダラカが媒介する原虫感染症で、気温が上がると蚊の生息域が高緯度や高地へ広がり、蚊の体内での原虫の発育も速くなる。逆に砂漠化は乾燥が進んで水辺が減る変化だから、蚊の繁殖にはむしろ不利だ。砂漠化の主な影響は、農地・牧草地の喪失による食料不足や貧困、栄養不良、環境難民の発生などだね。
医学生医学生
熱帯林伐採と花粉症も、なんとなく森林つながりで作られた組合せに見えます。
ドクタードクター
その見立ては正しい。日本の花粉症の主因はスギやヒノキで、戦後に大量に植林された人工林が成熟して花粉の飛散量が増えたことが大きい。熱帯林伐採の影響は、二酸化炭素の吸収源が減ることによる温暖化の促進、生物多様性の喪失、土壌流出、砂漠化の進行だ。開発で人と野生動物の接触が増え、新しい人獣共通感染症が出てくる危険も指摘されている。
医学生医学生
残るのはフロン類の放出と光化学オキシダントですが、フロンがスモッグの原料になるわけじゃないですよね。そこがピンときません。
ドクタードクター
そこがこの問題の核心だ。光化学オキシダントは、工場や自動車から出る窒素酸化物と揮発性有機化合物が紫外線を受けて光化学反応を起こし、生じる酸化性物質の総称で、大部分はオゾンだ。フロン類がオゾン層を壊して地表の紫外線が増えれば、この反応が進みやすくなる。つまり、フロン類は原料ではなく、紫外線の増加を介して間接的に光化学オキシダントの生成を増やすわけだ。これが正しい組合せになる。
医学生医学生
フロン、オゾン層破壊、紫外線増加、光化学反応の促進、という一本の鎖でつながるんですね。オゾンを壊したのにオゾンが増えるというのが面白いです。
ドクタードクター
成層圏のオゾンは紫外線を防ぐ盾、地表付近のオゾンは呼吸器を刺激する汚染物質、と場所によって役割がまるで違うんだ。光化学スモッグでは目のちかちか感、のどの痛み、咳、呼吸困難などが起こる。日差しが強く風の弱い夏の日中に高濃度になりやすく、環境基準の達成率が極めて低い状態が続いている物質でもある。
医学生医学生
小学生のころ、光化学スモッグ注意報で校庭に出られなかったことを思い出しました。公衆衛生学の講義でも環境基準の表を見た覚えがあります。
ドクタードクター
身近な話だね。最後に発展知識を一つ。オゾン層を守るためにモントリオール議定書でフロン類が規制され、オゾン層を壊さない代替フロンが普及した。ところが代替フロンは二酸化炭素の数百から数千倍もの温室効果を持つため、キガリ改正で削減対象になった。フロン類はオゾン層破壊と温暖化の両方に関わる物質なんだ。
医学生医学生
温暖化対策では京都議定書やパリ協定、オゾン層ではウィーン条約とモントリオール議定書、と条約もセットで覚えておきます。
ドクタードクター
それがいい。国家試験では原因物質、仕組み、健康影響、対策の4点をつなげて覚えておけば、入れ替えの選択肢にも迷わなくなるよ。

まとめ

フロン類は成層圏のオゾン層を破壊して地表に届く紫外線(UV-B)を増やし、その紫外線が窒素酸化物と揮発性有機化合物の光化学反応を促すため、間接的に光化学オキシダントの生成を増やします。紫外線の増加は皮膚癌や白内障の増加にもつながる一方、マラリア分布域の拡大や熱中症は地球温暖化、湖沼の酸性化や森林衰退、建造物の腐食は酸性雨の影響として整理されます。熱帯林伐採は温暖化の促進や生物多様性の喪失に関わりますが、日本の花粉症の主因はスギ・ヒノキ人工林の成熟です。代替フロンが強い温室効果を持つことも含め、原因物質・仕組み・健康影響・国際的な対策を一連の流れで理解しておくことが、環境保健の問題を解く力と、患者や地域の健康リスクを考える視点の両方につながります。

解答・解説

正解はeです

地球規模の環境問題と、それが健康や環境に及ぼす影響の対応を問う一般問題である。 解くうえでは、原因と結果を途中の仕組みでつないで考えるとよい。主な流れは次のとおりである。 ・オゾン層の破壊:フロン類などが成層圏のオゾンを分解する → 地表に届く有害な紫外線(UV-B)が増える → 皮膚癌、白内障、免疫機能の低下などが増える。紫外線が増えると、大気中の光化学反応も進みやすくなる。 ・地球温暖化:二酸化炭素などの温室効果ガスが増える → 気温上昇・気候変動 → 熱中症、異常気象による災害、蚊などの感染症媒介動物の生息域拡大(マラリア、デング熱など)。 ・酸性雨:硫黄酸化物(SOx)や窒素酸化物(NOx)が雨に溶ける → 湖沼や土壌の酸性化、森林の衰退、建造物の腐食。 ・砂漠化・熱帯林の減少:気候変動と過剰な放牧・耕作・伐採などが原因 → 食料不足・貧困、生物多様性の喪失、二酸化炭素吸収源の減少による温暖化の促進。 選択肢はいずれも、ある環境問題の影響を別の環境問題に入れ替えて作られている。「皮膚癌・白内障 → 紫外線 → オゾン層破壊」「マラリア分布の拡大 → 温暖化」という対応を押さえれば、フロン類の放出が紫外線の増加を通じて光化学オキシダントの生成を増やすという組合せだけが成り立つことがわかる。

選択肢考察

  1. ×a.  砂漠化 ―― マラリア分布域の拡大

    誤りである。マラリアの分布域拡大が懸念されているのは地球温暖化の影響としてである。マラリアはハマダラカが媒介する原虫感染症であり、気温が上がると蚊の生息域が高緯度・高地へ広がり、蚊体内での原虫の発育も速まる。一方、砂漠化は水辺が減り乾燥が進む変化であり、蚊の繁殖には不利に働く。砂漠化の主な影響は、農地・牧草地の喪失による食料不足と貧困、それに伴う栄養不良や乳幼児死亡の増加、環境難民の発生、砂塵の増加などである。

  2. ×b.  酸性雨 ―― 皮膚癌の増加

    誤りである。皮膚癌の増加は、オゾン層の破壊により地表に届く紫外線(特にUV-B)が増えることで起こる。紫外線はDNAを傷つけ、基底細胞癌、有棘細胞癌、悪性黒色腫などの危険因子となる。酸性雨は、化石燃料の燃焼で出る硫黄酸化物や窒素酸化物が雨に溶けてpH5.6以下の酸性となったものである。影響は主に生態系と建造物に及び、湖沼の酸性化による魚類の減少、土壌からカルシウム・マグネシウムなどの養分が流れ出ることや、植物に有害なアルミニウムなどの金属イオンが溶け出すことによる森林の衰退、金属やコンクリート・大理石の建造物の腐食などがある。

  3. ×c.  地球温暖化 ―― 白内障の増加

    誤りである。環境問題として白内障の増加と結び付くのは、オゾン層の破壊による紫外線の増加である。紫外線は水晶体のタンパク質を変性させ、白内障の危険因子となる(高温の炉を扱う作業での赤外線曝露による白内障も知られるが、これは職業性の問題である)。地球温暖化の健康影響としては、熱中症や暑熱による死亡の増加、洪水・干ばつ・台風などの異常気象による被害、マラリアやデング熱などの節足動物媒介感染症の流行域の拡大、食料生産への影響などがあげられる。

  4. ×d.  熱帯林伐採 ―― 花粉症の増加

    誤りである。熱帯林の伐採と花粉症の増加との間に関連はない。日本の花粉症の主因はスギやヒノキの花粉であり、戦後に大規模に植林された人工林が成熟し花粉の飛散量が増えたこと、さらに大気汚染物質による症状の増悪なども要因と考えられている。熱帯林の伐採の主な影響は、二酸化炭素の吸収源が減ることによる温暖化の促進、生物多様性の喪失、土壌の流出や洪水などの災害の増加、砂漠化の進行である。また、森林の開発で人が野生動物と接する機会が増え、新たな人獣共通感染症が出現する危険性も指摘されている。

  5. ○e.  フロン類放出 ―― 光化学オキシダント生成の増加

    正しい組合せである。フロン類(クロロフルオロカーボンなど)は成層圏に達すると紫外線で分解されて塩素原子を放出し、この塩素が連鎖的にオゾンを壊す。オゾン層が薄くなると地表に届く紫外線が増える。光化学オキシダントは、工場や自動車から出る窒素酸化物と揮発性有機化合物(VOC)が紫外線を受けて光化学反応を起こし生じる酸化性物質の総称で、大部分はオゾンである。紫外線が強まればこの反応が進みやすくなるため、フロン類の放出は間接的に光化学オキシダントの生成を増やす方向に働く。光化学オキシダントは光化学スモッグの原因となり、目のちかちか感、のどの痛み、咳、呼吸困難などを起こす。なお、フロン類自体が光化学オキシダントの原料になるわけではなく、両者は紫外線の増加を介してつながっている点を理解しておく。

主な地球環境問題の整理

・オゾン層の破壊  原因:フロン類(CFC、HCFC)、ハロン、四塩化炭素など  影響:地表の紫外線(UV-B)の増加 → 皮膚癌、白内障、免疫機能の低下、光化学オキシダントの生成促進、生態系への影響  対策:ウィーン条約(1985年)、モントリオール議定書(1987年)による製造・使用の規制 ・地球温暖化  原因:二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、代替フロン(HFC)などの温室効果ガス  影響:熱中症、異常気象・災害、海面上昇、感染症媒介動物の生息域拡大(マラリア、デング熱など)、食料生産への影響  対策:気候変動枠組条約、京都議定書(1997年)、パリ協定(2015年) ・酸性雨  原因:硫黄酸化物、窒素酸化物  影響:湖沼・土壌の酸性化、森林の衰退、建造物の腐食 ・砂漠化  原因:気候の変化、過放牧、過剰な耕作、薪炭材の過剰な採取など  影響:食料不足、貧困、栄養不良、環境難民 ・熱帯林の減少  原因:農地への転換、焼畑、商業伐採  影響:生物多様性の喪失、温暖化の促進、土壌流出、新興感染症の出現

代替フロンについて

オゾン層を壊さない代替フロン(HFC)が普及したが、HFCは二酸化炭素の数百~数千倍もの強い温室効果を持つため、モントリオール議定書のキガリ改正(2016年)で削減の対象となった。フロン類はオゾン層破壊と温暖化の両方に関係する物質である。

光化学オキシダントと大気汚染

光化学オキシダントは大気汚染に係る環境基準が定められている物質の一つで、基準(1時間値0.06ppm以下)の達成率が極めて低い状態が続いている。濃度が高くなると光化学スモッグ注意報(1時間値0.12ppm以上)が発令される。日差しが強く風の弱い夏の日中に高濃度になりやすい。

POINT

・フロン類 → オゾン層破壊 → 紫外線増加 → 皮膚癌・白内障の増加、光化学オキシダント生成の増加。 ・マラリア分布域の拡大は地球温暖化の影響。 ・酸性雨の原因は硫黄酸化物・窒素酸化物で、影響は湖沼・土壌の酸性化、森林衰退、建造物の腐食。 ・熱帯林伐採は温暖化の促進や生物多様性の喪失につながるが、花粉症とは関係しない。 ・光化学オキシダントは窒素酸化物と揮発性有機化合物に紫外線が作用して生じ、大部分はオゾンである。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。