研究概要

エネルギー科学研究科創設以降に行った主要な研究についてまとめたものです。

人間活動・環境影響・持続可能社会

　生物としての人間は地球システムの枠組みにあるが，人新世では，人間社会が生み出した人間システム（人間圏）が地球環境を脅かす影響（例えば、地球の3大危機）と，衡平性に係わる社会問題の解決が急務となっており，その対応（事後対応だけでなく事前の評価）が要求されている。自然（地球環境システムと呼ぶことにする）と人間システムとも多様な構成要素が空間的に分布し，要素間及びシステム間の相互作用やフィードバックが非線形的に働いている（システム性、多様性、地域性、非線形性なる特徴を有する）。こうした地球システムの特徴を踏まえて，持続可能社会の目標を，環境と社会の制約下(Earth system boundary, ESB)における環境のウェル・ビーイング（Planetary well-being, PB）に加えて経済・社会のウェル・ビーイング （Societal well-being）を満たす包括的ウェル・ビーイング （Inclusive well-being）の実現と考えると，環境・経済・社会の視点から人間活動の持続可能性評価の確立が必須である。ここで，Societal well-beingのうち，人間の心身の健康や社会との関係を中心に置いたHuman  well-being（well-beingの日本語訳として良態とする）とは，人の幸福感とも係わる主観的良態（文化などの社会的背景による地域的差異が存在）などと，それを取り巻く外界の社会・自然的環境条件の良態からなると考えられる。
　下図は，持続可能社会実現に向けた人間活動による地球システム（地球環境システム及び人間システム）への影響を分析・評価するための枠組みをまとめたものである。地球環境及び人間の2つのシステムの枠は，人間活動が自然と社会システムに及ぼす影響をライフサイクル思考をベースに，DPSIR (Smeets and Weterings, 1999) の枠組みと因果連鎖 (Cause-effect chain) を用いて同じ枠組みで図示しているが，人間システムでは社会の構成要素以外に別途他の生物と異なる行動を含む人間性の特殊性を挙げている。下図に列挙した評価の対象例に対して、時間、空間、対象の規模に応じて持続可能性評価の3つの柱である環境・経済・社会の視点(Triple Bottom Line, TBL)からライフサイクル持続可能性評価（Life Cycle Sustainable Assessment, LCSA）を行う流れになっている。LCSAはLCA（Life Cycle Assessment; 環境），LCSA（Life Cycle Economic Assessment; 経済)，SLCA (Social Life Cycle Assessment; 社会)からなる。また，地球環境システムの保護領域がPlanetary well-being (PWB)，人間システムの保護領域がSocietal well-being (SWB)であり，両システムとも従来の特性化係数によりインベントリからインパクトを算定するLCIA (Life Cycle Impact Assessment) の方法を用いているが，持続可能性の要件である地球環境の制約条件（例えばPlanetary boundary）を上限としてPWBに，人間の尊厳とも係わる下限としての社会的境界は，人類にとって共通な最低限のアクセス(利用可能、入手)可能なニーズを挙げている。ニーズは参加、帰属、自由などの概念(理論)とし (Max-Neef et al., 1991)，これを充足させる手段(satisfiers)として互いに関係する物質的要素と非物質的要素があるが、宗教・文化的背景等で異なる。ここで，地球環境制約を有する物質的要素では絶対量の上限が生じ、同時に評価時点の技術水準や社会状態で算定されるライフサイクルニーズ（複数項目間の関係、製造・処理施設等から生じる負荷）で評価されなければならないため，ライフサイクル (LC) ニーズをSWBの下限として追加している。最低限のニーズを満たさない地域等に対して制約量を配分する場合にはLCニーズの最低～最高範囲を踏まえて，倫理・文化的視点を考慮した公正な共有と配分が望まれる。
　評価対象の時間軸が将来に及ぶ，例えば新興技術の導入と拡散を評価する場合、環境・経済・社会の時間的変化によって，インベントリのバックグラウンドデータや特性化係数は時空間的に変化する。こうした場合の評価では，例えば将来の社会像や環境状態を統合評価モデル屋でモデルやでSystem Dynamicsで予測し、その結果をLCSAに反映・調整することが必要になる。最終的な保護領域は，PWBとSWBの和であるInclusive well-beingであり，持続可能範囲とその他代理指標群から構成される。最終的には安全・公正で共生可能な範囲に基づいたLCSAの結果が意思決定者に提示されると考えられるが，TBLの指標群の交差性及び不確実性と分配における価値基準の問題があり，設定すべき値の範囲設定の方法論，分析・評価モデルについては未確立な部分が多い。

目標：人・自然共生型良態(well-being)の実現に向けた人間活動が惹起する自然及び社会的環境影響のシステム構造の包括的な解明と持続可能性評価体系の確立

人間活動による地球システムの持続可能性評価の枠組み（全体）

人間活動による地球システムの持続可能性評価の枠組み（地球環境システムの部分拡大）

人間活動による地球システムの持続可能性評価の枠組み（人間システムの部分拡大）

参考・引用文献

1)  　Aleissa Y.M. & Bakshi B.R.: Possible but rare: Safe and just satisfaction of national human needs in terms of ecosystem services. One Earth 6, 409–418 (2023).

2)  　Algunaibet I.M. et al.: Powering sustainable development within planetary boundaries. Energy Environ. Sci. 12, 1890–1900 (2019).

3)  　Arulnathan V. et al.: Economic indicators for life cycle sustainability assessment: Going beyond life cycle costing. Sustainability, 15, 13 (2023).

4)  　Arvidsson R. et al.: Environmental assessment of emerging technologies - Recommendations for prospective LCA. J. Ind. Ecol. 22, 1281–1294 (2017).

5)  　Beltran A.M. et al.: When the background matters - Using scenarios from integrated assessment models in prospective life cycle assessment. J. Ind. Ecol. 24, 64–76 (2018).

6)  　Biermann F, Kim R.E.: The boundaries of the planetary boundary framework: A critical appraisal of approaches to define a “Safe Operating Space” for humanity. Annu. Rev. Environ. Resour. 45, 497–521 (2020).

7) 　 Bisinella V. et al.: Future scenarios and life cycle assessment: systematic review and recommendations. Int. J. LCA, 26, 2143–270 (2021).

8)  　Bjørn A. et al.: Review of life-cycle based methods for absolute environmental sustainability assessment and their applications. Environ. Res. Lett. 15, 083001 (2020).

9)      Bjørn A. et al.: Life cycle assessment applying planetary and regional boundaries to the process level: a model case study. Int. J. LCA, 25, 2241–2254 (2020).

10)   Brand-Correa, L.I. et al.:  Understanding (and tackling) need satisfier escalation. Sustain. Sci. Pract. Policy 16, 309–325 (2020).

11)   Brand U. et al.: From planetary to societal boundaries: An argument for collectively defined self-limitation. Sustain. Sci. Pract. Policy 17,  264–291 (2021).

12)   Brondízio E.S. et al.: Locally based, regionally manifested, and globally relevant: Indigenous and local knowledge, values, and practices for nature. Annu. Rev. Environ. Resour. 46, 481–509 (2021).

13)   Blühdorn I.: Planetary boundaries, societal boundaries, and collective self-limitation: Moving beyond the post-Marxist comfort zone. Sustain. Sci. Pract. Policy 18, 576–589, (2022).

14)   Calvin K. & Bond-Lamberty B.: Integrated human-earth system modeling—state of the science and future directions. Environ. Res. Lett. 13, 063006 (2018).

15)   Coote A.: Universal basic services and sustainable consumption. Sustain. Sci. Pract. Policy 17, 32–46 (2021).

16)   Costa D. et al.: A systematic review of life cycle sustainability assessment: Current state, methodological challenges, and implementation issues. Sci. Total Environ. 686, 774–787 (2019).

17)   Costanza R. et al.: Modelling and measuring sustainable wellbeing in connection with the UN sustainable development goals. Ecol. Econ.  130, 350–355 (2016).

18)   Cruz J. et al.: Towards a systemic development approach: Building on the human-scale development paradigm. Ecol. Econ., 68, 2021–2030 (2009).

19)   de Araujo J.B. et al. : From social impact subcategories to human health: An application of multivariate analysis on S‑LCA. Int. J. LCA 26, 1471–1493 (2021).

20)   Dewulf J. et al. : Rethinking the area of protection “natural resources” in life cycle assessment. Environ. Sci. Technol. 49, 5310–5317 (2015).

21)   Downing A.S. et al. : Matching scope, purpose and uses of planetary boundaries science. Environ. Res. Lett. 14, 073005 (2019).

22)   Doyal L., Gough I.: A theory of human needs. Critical Soc. Policy 4, 6–38 (1984).

23)   Ertelet S.-M. & Carlborg P.:  The dark sides of low-carbon innovations for net-zero transitions: a literature review and priorities for future research. Sustain. Sci. Pract. Policy 20, 2335731 (2024).

24)   Eyster H.N. et al.: Why people do what they do: An interdisciplinary synthesis of human action theories. Annu. Rev. Environ. Resour. 47, 725–751 (2022).

25)   Fanning A.L.: The social shortfall and ecological overshoot of nations. Nature Sustain. 5, 26–36 (2022).

26)   Ferretto A. et al.: Planetary boundaries and the doughnut frameworks: A review of their local operability. Anthropocene 39, 100347 (2022).

27)   Fuchs D. et al.: Consumption corridors - Living a good life within sustainable limits, Routledge, Taylor & Francis Group, London and New York (2021).

28)   Galán-Martín A. et al.: Sustainability footprints of a renewable carbon transition for the petrochemical sector within planetary boundaries. One Earth 4, 565–583 (2021).

29)   Global Commons Alliance: https://globalcommonsalliance.org/

30)   Global Wellness Institute: Happiness and Wellbeing Indices, https://globalwellnessinstitute.org/industry-research/happiness-wellbeing-index/

31)   Gough I.: Climate change and sustainable welfare: The centrality of human needs. Cambridge J. Econ. 39, 1191–1214 (2015).

32)   Gupta J. et al.: Earth system justice needed to identify and live within Earth system boundaries. Nature Sustain.  6, 630–638 (2023).

33)   Gupta J et al.: Earth system boundaries and Earth system justice: Sharing the ecospace. Environ. Politics, 1–21. https://doi.org/10.1080/09644016.2023.2234794 (2023).

34)   Häyhä T. et al.: from planetary boundaries to national fair shares of the global safe operating space — How can the scales be bridged? Global Climate Change 60, 102017 (2020).

35)   Hellweg S. et al.: Life-cycle assessment to guide solutions for the triple planetary crisis. Nature Rev. Earth Environ. 4, 471–486 (2023).

36)   Horton R., Lo S.: Planetary health: A new science for exceptional action. Lancet 386, 1921–1922 (2015).

37)   Kennedy C.M. et al.: Indigenous peoples’ lands are threatened by industrial development; conversion risk assessment reveals need to support Indigenous stewardship. One Earth 6, 1032–1049 (2023).

38)   Krys K. et al.: Introduction to a culturally sensitive measure of well‑being: Combining life satisfaction and interdependent happiness across 49 different cultures. J. Happiness Studies 24, 607–627 (2023).

39)   Lindkvist M. & Ekener E.: Analysis of human well-being as the area of protection in social life cycle assessment. Int. J. LCA 28, 1428–1442 (2023).

40)   Lucas P.L. et al.: Allocating planetary boundaries to large economies: Distributional consequences of alternative perspectives on distributive fairness. Global Climate Change 40, 60–72 (2016).

41)   Maridal J.H. et al.: Wellbeing indices: A comprehensive inventory of standards and a review of current comparative measures. Ecol. Econ. 149, 1–11 (2018).

42)   Matuštík J. & Kočí, V.: What is a footprint? A conceptual analysis of environmental footprint indicators. J. Cleaner Prod. 285, 124833 (2021).

43)   Max-Neef M.A. et al.: Human scale development: Conception, application and further reflections, The Apex Press (1991).

44)   Meyer K. & Newman P.: The Planetary accounting framework: A novel, quota-based approach to understanding the impacts of any scale of human activity in the context of the Planetary Boundaries. Sustainable Earth 1, 4 (2018).

45)   Monier E. et al.: A review of and perspectives on global change modeling for Northern Eurasia. Environ. Res. Lett. 12, 083001 (2017).

46)   Myers S.S.: Planetary health: Protecting human health on a rapidly changing planet. Lancet 390, 2860–2868 (2017).

47)   Neugebauer S. et al.: From life cycle costing to economic life cycle assessment—Introducing an economic impact pathway. Sustainability, 8, 428 (2016).

48)   OECD: Towards Green Growth, OECD Publishing, Paris (2011). https://www.oecd.org/env/towards-green-growth-9789264111318-en.htm

49)   OECD: How’s Life? 2020 Measuring well-being, OECD Publishing (2020). https://www.oecd-ilibrary.org/economics/how-s-life/volume-/issue-_9870c393-en

50)   O’Neill D.W et al.: A good life for all within planetary boundaries. Nature Sustain. 1, 88–95 (2018).

51)   Passarelli D. et al.: Beyond Opportunism: The UN Development System’s Response to the Triple Planetary Crisis, New York, United Nations University (2021).

52)   Pauliuk S. & Hertwich E.G.: Prospective models of society’s future metabolism: What industrial ecology has to contribute. (in Taking Stock of Industrial Ecology, pp. 21–44, eds. Clift R. & Druckman A), Springer International Publishing (2016).

53)   Petschow U. et al.: Social well-being within planetary boundaries: the Precautionary post-growth approach. Umweltbundesamt (ドイツ連邦環境庁) (2020).　 https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/social-well-being-within-planetary-boundaries-the

54)   Planetary Health Alliance: https://planetaryhealthalliance.org/planetary-health

55)   Rao N.D. & Min J.: Decent living standards: Material prerequisites for human wellbeing. Soc. Indic. Res. 138, 225–244 (2018).

56)   Raworth K.: Living in the doughnut. Nature Climate Change 2, 225–226 (2012).

57)   Raworth K.: Doughnut economics: Seven ways to think like a 21st century economist. London, Penguin Random House (2017). （ケイト・ラワース(著)，黒輪篤嗣(訳)：ドーナツ経済学が世界を救う－人類と地球のためのパラダイムシフト，河出書房新社, 2018;ドーナツ経済学，河出文庫，河出書房新社, 2021）

58)   Rammelt C.F. et al.: Impacts of meeting minimum access on critical earth systems amidst the Great Inequality. Nature Sustain.  6, 212–221 (2023).

59)   Rockström J. et al.: A safe operating space for humanity. Nature 461, 472–475 (2009).

60)   Rockström J. et al.: Safe and just Earth system boundaries. Nature 619, 102–111 (2023).

61)   Rockström J. et al.: The planetary commons: A new paradigm for safeguarding Earth-regulating systems in the Anthropocene. PNAS 121, e2301531121 (2024).

62)   Rodrigues S.L. & da Silva E.A.: Int. J.. LCA 29, 803–837 (2024).

63)   Ryberg M.W. et al.: Challenges in implementing a Planetary Boundaries based Life-Cycle Impact Assessment methodology. J. Cleaner Prod. 139, 450–459 (2016).

64)   Ryberg M.W. et al.: Development of a life-cycle impact assessment methodology linked to the Planetary Boundaries framework. Ecol. Indicators 88, 250–262 (2018).

65)   Sacchi R. et al.: PRospective EnvironMental Impact asSEment (premise): A streamlined approach to producing databases for prospective life cycle assessment using integrated assessment models. Ren. Sust. Energy Rev. 160, 112311 (2022).

66)   Sadhukhan J. et al.: The Mathematics of life cycle sustainability assessment. J. Cleaner Prod. 309, 127457 (2021).

67)   Sahakian M. & Anantharaman S.: What space for public parks in sustainable consumption corridors? Conceptual reflections on need satisfaction through social practices. Sustain. Sci. Pract. Policy 16, 128–142 (2020).

68)   Sahakian M. et al.: Advancing the concept of consumption corridors and exploring its implication. Sustain Sci. Pract. Policy 17, 303–315 (2021).

69)   Scheidel A. et al.: Global impacts of extractive and industrial development projects on Indigenous Peoples’ lifeways, lands, and rights. Sci. Adv. 9, eade9557 (2023).

70)   Schlesier H. et al.: Measuring the doughnut: A good life for all is possible within planetary boundaries. J. Cleaner Prod. 448, 141447 (2024) .

71)   Sen R.: Inequality reexamined, Oxford University Press (1992). （池本幸生, 野上裕生, 佐藤 仁 訳：不平等の再検討－潜在能力と自由, 岩波現代文庫, 岩波書店, 2018）

72)   Smeets E., Weterings R.: Environment indicators: Typology and overview, Technical report No 25, European Environment Agency, Copenhagen, (1999). https://www.eea.europa.eu/publications/TEC25

73)   Soltanpour Y. et al.: Area of protection in S-LCA: Human well-being or societal quality. Int. J. LCA 24, 2073–2087 (2019).

74)   Steffen W. et al.: Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet. Science, 347(6223), 1259855 (2015).

75)   Stiglitz J.E. et al. (ed.): For good measure -Advancing research on well‑being metrics beyond GDP, OECD Publishing, Paris (2018).

76)   Tokimatsu K. et al.: Toward more comprehensive environmental impact assessments: Interlinked global models of LCIA and IAM applicable to this century. Int. J. LCA 25, 1710–1736 (2020).

77)   Uchida Y. & Ogihara Y.: Personal or interpersonal construal of happiness: A cultural psychological perspective. Int. J. Wellbeing, 2, 354-369 (2012).

78)   Ugaya C., de Araújo D.B. et al.: What’s up and where to go in social life cycle impact assessment cause‑effect model development? Int. J. LCA, 28, 199−218 (2023).

79)   UNEP: Towards a Green Economy, Pathways to Sustainable Development and Poverty Eradication - A Synthesis for Policy Makers (2011). https://sustainabledevelopment.un.org/content/documents/126GER_synthesis_en.pdf

80)   UNEP (eds Norris, B.C. et al.): Guidelines for Social Life Cycle Assessment of Products and Organizations 2020. (2020).  https://wedocs.unep.org/20.500.11822/34554

81)   Wackernagel M & Rees W.E.: Our ecological footprint: Reducing human impact on the earth, New Society Publishers (1996).（和田喜彦 監訳，池田真理 訳：エコロジカル・フットプリント－地球環境持続のための実践プラニング・ツール, 合同出版, 2004）

82)   Whitmee S. et al.: Safeguarding human health in the Anthropocene epoch: Report of The Rockefeller Foundation–Lancet Commission on planetary health. Lancet  386, 1973–2028 (2015).

83)   Yokoi R. et al.: Country-specific external costs of abiotic resource use based on user cost model in life cycle impact assessment. Environ. Sci. Technol. 58, 7849–7859 (2024).

84)   尾関周二，環境思想・教育研究会 編：「環境を守る」とはどういうことかー環境思想入門，岩波ブックレット960，岩波書店 (2016).

85)   環境アセスメント学会 編：環境アセスメント学の基礎，恒星社厚生閣 (2013).

86)   田崎智宏 他：持続可能性評価の方法論とその展開：評価分野・フレーミング・マネジメントへの活用．日本LCA学会誌, 8, 272–281 (2012).

87)   藤原成一：「よりよい生存」ウェルビーイング学入門ー場所・関係・時間が作る生, 日本評論社 (2020).

88)   堀田康彦, 蟹江憲史：持続可能な消費と生産（SCP）に関する国際政策動向．日本LCA学会誌, 15, 136–143 (2019).

89)   松永千晶, 鶴見哲也, 馬奈木俊介：持続可能な消費と生産における消費側評価指標．日本LCA学会誌, 15, 144–151 (2019).

90)   森口祐一：科学研究費補助金重点領域研究「人間地球系」研究報告書，B009-E11, p.11 (1996).

91)   八木迪幸, 馬奈木俊介：第 5章 新国富(Inclusive Wealth)における多様な資本の連関 , SDGs時代のESDと社会的レジリエンス (佐藤真久, 北村友人, 馬奈木俊介 編), pp.121-154, 筑波書房 (2020).

大気環境と持続可能性の評価

人間活動の持続可能性評価は、環境・経済・社会の複雑な連環が生み出す影響をシステム思考（ライフサイクル思考，LCT）に基づき，well-beingの観点から捉えることが不可欠である。しかし，その範囲は極めて多岐にわたるため，大気環境への影響と持続可能性評価との係わりを考えた研究の枠組みを右図のように考えた。

大気環境影響評価と持続可能性（主にLCTに基づく隠れた影響の構造）評価の研究および，両者の係わりについて以下に述べる。

エアロゾルと大気環境問題　

大気中にはエアロゾルと呼ばれる微小な固体や液体の粒子が存在し，PM (Particulate Matter)とも呼ばれ，人の健康影響からグローバルな物質循環や気候変動などの地球環境問題と密接に関わる。エアロゾルの環境影響評価にあたっては，時空間的に変動するその性状特性（粒径，化学組成，光学特性，濃度など）の定量化，前駆体も含む反応・変質過程の解明，計測法の開発，大気輸送・拡散・反応モデルによる動態の把握，環境制約とも係わる有害性（リスク）・放射評価等が必要となる。

ライフサイクル・システム思考に基づく人間活動の評価

持続可能な社会の構築に向けて人間の社会経済活動に伴う真の環境負荷・影響評価手法として，システムあるいはライフサイクル思考（LCT）に基づく消費基準での評価手法が重要性を増している。すなわち，生産に係わるグローバルなサプライチェーン全体，さらには生産を誘発する人々の消費や固定資本形成が環境や社会に影響を生み出している消費基準の考え方から，その分析手法の理論的枠組みや環境負荷・影響の誘発構造の解明が政策立案とも関係して不可欠である。また，環境影響評価については，自然科学からの知見・評価との連携が必須となる。

研究の遂行にあたっては，在職時の研究室の学生諸氏をはじめ以下の方々から貴重な助言と多大な協力を得ました。ここに記して感謝の意を表します（敬称略）。


　笠原三紀夫，亀田貴之，山本浩平，河合　潤，高野裕久 (所属は当時)，高岡昌輝，本田晶子，松井康人，小杉緑子

　森口祐一，南齋規介，茶谷　聡，畑　奬，大原利眞 (所属は当時)，西澤匡人 (所属は当時)，猪俣　敏，佐藤　圭

　早川慎二郎，西山文隆

　上田佳代

　馬　昌珍

　重富陽介

　藤井佑介，足立元明，溝畑　朗

　 　 金本圭一朗 (所属は当時)

　       加河茂美

　近藤康之

　奥村智憲

　小南裕志，深山貴文

 　谷　晃

　岩渕善美

　 　奥田知明

           黒川純一

　鈴木義和

　伊藤正行，高野　頌

　木村啓作 (所属は当時)

　曹　仁秋 (所属は当時)，井上浩三，白井　忠

　Regina Hitzenberger, Helmuth Horvath

　Mohd Talib Latif, Mastura Mahmud

　Puji Lestari

　Haryono Setiyo Huboyo

　Robert Höller