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石狩風車の低周波音測定結果と健康被害 元札幌医科大学講師・山田大邦氏の論文より

 政府・経済産業省は、化石燃料を消費せず二酸化炭素を出さない風力発電や太陽光発電を「クリーン・エネルギー」といって建設を促進している。これに対して大型風車が建っている地域の住民から、健康被害の訴えがあいついでいる。ところが、原因となっている低周波音について厳格な測定がおこなわれたことはあまりなく、ずさんな測定で「問題なし」として住民の訴えが退けられている地域も少なくない。さらに環境省は平成28年、「風車騒音は聞こえない超低周波音ではなく聞こえる騒音の問題として扱う」という指針を提案した。元札幌医科大学講師の山田大邦氏(生物物理学)は、北海道石狩市で稼働している1500㌔㍗級風車の音を実際に測り、超低周波音領域が最大音圧レベルで、その原因が風車特有の風切り音とその倍音構造(後述)にあることを確認した。山田氏の承諾を得て、『日本の科学者』2017年12月号(日本科学者会議発行)に発表した論文「石狩既設風車の低周波・超低周波音測定と健康被害」を引用しながら、その内容を紹介したい。

 

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 空気の振動が耳に伝わり、鼓膜を振動させることによって、人は音として感じる。1秒間に振動する回数を周波数といい、ヘルツという単位であらわす。振動の回数が多ければ高い音、少なければ低い音になる。また、高い音と大きい音は異なり、音の大きさ(強さ)はデシベルという単位であらわす。

 

 人間の耳が聞こえる範囲は20ヘルツから2万ヘルツといわれる。低周波音とは人間の耳に聞こえにくい100ヘルツ以下の音のことで、ほぼ聞こえない20ヘルツ以下の音を超低周波音という。

 

 風車が生む健康被害は、騒音被害とは区別される低周波音・超低周波音(風車の羽が空気を切り裂いて生まれる振動)を主な原因とするもので、それは頭痛、不眠、動悸や胸の圧迫感、息切れ、めまい、吐き気などの自律神経失調症に似た症状を生む。低周波音は騒音と違って反射・吸収が少なく、貫通や乗り越えが顕著なので、二重サッシの防音壁は効果がないどころか逆に被害を拡大するし、騒音が距離を離すと減衰するのに比べて低周波音は遠くまで届く。低周波音による健康被害を解決するには、風車の撤去か住民の転居しかないといわれている。

 

 この健康被害については、東伊豆(静岡県)、青山高原(三重県)、由良町(和歌山県)などの住民や医師が訴えている。2000年以降は発電量増大のための風車の大型化・大規模化が進み、2010年の環境省報告では、風車から1㌔以内、1基1000㌔㍗以上、1施設10基以上、総出力5000㌔㍗以上の場所での苦情件数の増加・継続化が明らかになっている。

 

 日本では、環境省が2004年に「聴感実験において約9割の人々が寝室で煩わしいけれど許容できるレベル」として「心身に係る苦情に関する参照値」を設定している。しかし、これに対して日本弁護士連合会は2013年、①医師等で調査研究機関を組織し、低周波音の長期暴露による被害実態の疫学調査をおこなうべきである、②「100ヘルツ以下の音は聞こえにくい、10ヘルツ以下の音は聞こえないから、いずれも生理的な影響は考えられない」という考えを前提にした「参照値」を撤回し、ポーランド等外国先進例の基準をもとに暫定基準を設けるべきである、③①にもとづいて健康被害防止可能な規制基準をつくり、風車立地やエコキュート(ヒートポンプ給湯器)の設置場所の基準を策定すべきである、との提言を発表した。

 

 和歌山県の医師・汐見文隆氏は、「参照値」は耳から入ってくる音を聞き取る気導音の実験値をもとにしたもので、骨導音を無視しており、「低周波音被害者を切り捨てるための悪魔の目安でしかない」とのべている。

 

 

 日本の「参照値」と外国の基準とを比較すると【図1】、オランダは50~60歳代の被験者のうち、敏感な人から「10%目」の人を基準としている。これは健常者平均値の聴覚閾値(いきち、50%の人が聞こえる)より5デシベルずつ低い。また、ポーランドでの疫学調査・閾値実験などによって設定された被害者救済基準は、100ヘルツ以下の領域で日本より10デシベル以上低い。

 

 さらにスウェーデン、デンマーク、オランダ、イギリス、ドイツ、オーストリアなどでは、恒常的な回転に連動しない純音、突発音があれば、ペナルティとして実測値に五デシベルを加えることが決まっている。諸外国の例から、日本では音に敏感な人を保護するさらなる規制強化が必要だということがわかる。

 

数値測定し被害を実証

 

 低周波音による自律神経失調症的な症状は、低周波音を測定し外因を証明することによって客観性が裏付けされることになる。これまで風車による健康被害が起こっても、原因を究明し事業者に責任をとらせることができないまま、転居によってようやく被害を逃れている被害者も多い。したがって被害現場での低周波音の正確な測定は、問題の解決には不可欠のものである。

 

 山田氏は、風力発電が生む問題を実証的につかむため、北海道石狩市で既に建設され、運転している風車の低周波音を、2014年6月から今年1月まで3年半にわたって測定し、所属する科学者会議北海道支部大規模風力発電問題研究会で議論を重ねてきた。

 

 石狩新港周辺は工業団地である。工場従業員や住民への健康被害を懸念して建設場所の変更を求めた知事意見が環境省・経産省によって無視され、3事業者による20基(7万㌔㍗)の風車が既に環境アセスメントを終了し着工している。計画当初の発電量を変えずに設置基数を変えて一基あたりの出力を五割増としており、石狩市を中心に札幌市北区・手稲区、小樽市まで低周波音被害が心配されていたのである【図2】。

 

 山田氏は測定を開始するにあたって、音の測定方法を次のように決めた。

 

 国・環境省や事業者が騒音測定で用いるA特性は、聴覚の機能が低周波音を聞き難いという特性を表現したものである。だが、風車からどのような音がどのように出ているかは人への影響を考える基本になるので、はじめから低周波音は人への影響がないとして軽視することは科学的態度とはいえないことから、そうした補正をしない平坦特性を用いて測定をおこなった。

 

 また、国・環境省が周波数分析に用いる3分の1オクターブバンド法では、10ヘルツ以下では1、1・25、1・6、2・0、2・5ヘルツ…など代表点の大きさだけをあらわし、これからずれた周波数は正しく表現されない。しかし健康被害を出しているのだから、どこがその発生源か、対策はどうするかと考えないと科学技術の進歩はない。そこで周波数成分を正確にとらえる高速フーリエ変換分析法(FFT法)も用いた。

 

 山田氏は、2005年と2008年に建設された石狩市民風力の1500㌔㍗級風車3基を対象として、1基のみ回転している風車音を測定してきた。測定の条件は、①工場停止時、②定格回転時、③風車から100㍍の位置で測定する、とした。定格回転とは、風車が効率よく発電する、支柱の高さ位置で12~25㍍/秒の風が吹いたときの状態である。

 

参照値超えた西端風車

 

 まず、3基のうちの西端風車の場合である。西端風車はベスタス社製で出力は1650㌔㍗、定格回転は1分当たり14・3回転である。測定された原音は、1・4秒周期の恒常的な突発音であった。これは風車の3枚の羽の風切り音であり、「ヴォーン、ヴォーン、ヴォーン」という音圧変動のくり返しが風車音の特徴である。

 

 これをFFT法で分析したのが図3である。縦軸は下端から始まる時間、横軸に周波数(ヘルツ)、濃淡で音圧レベル(デシベル)を示した。音圧が強い箇所が濃く表示されている。

 

 これを見ると、20ヘルツ以下の超低周波音領域で、0・7ヘルツを基本にして、1・4、2・1、2・8、3・5、4・2、4・9ヘルツと続く倍音位置に大きな音圧の固有音があることがわかる(白抜き矢印)。また、低周波音領域の16・7、22前後、34、60、100ヘルツのところに、音圧レベルが一定の大きな純音がある(黒矢印)。この純音というのは、風車の羽による高い周波数の風切り音と、風車のギア系や風向きにあわせるモーターなど多様な機械音からなっていると考えられる。

 

 図4は64秒時の周波数特性図(断面図)であり、FFT法と3分の1オクターブバンド法の二つの分析結果を同時に示したものである。FFT法の分析結果には、超低周波音領域に音圧レベルが大きいピークが並んだ倍音構造が示されている。また、3分の1オクターブバンド法でも、16・7、60ヘルツの大きなピークは共通している。3分の1オクターブバンド法では超低周波音領域のピークを確認できないが、その4倍の精度を持つ12分の1オクターブバンド法では10ヘルツ以下でもFFT法と同じ位置にピークを確認することができた。

 

 環境省の「参照値」に照らしてみると、60ヘルツと100ヘルツの音が参照値を上回っており、アウトである。ポーランド基準に照らして見ると、16・7ヘルツ、34ヘルツも危険領域となり、それは純音であることからペナルティの5デシベルを測定値に加えると基準オーバーとなる。とくにFFT法では、以上の周波数で突出した音圧レベルを示していることがわかる。これらが頭痛やめまい、不眠を引き起こす原因である。

 

さらに上回る中央風車

 

 次に、西端風車と同じ出力の中央風車でも同じ条件のもとで測定した。羽の直径が西端風車よりも小さい(西端82㍍、中央74㍍)ために、定格回転は1分当たり19・2回転、先端の速度は時速265㌔㍍と新幹線なみで、西端(時速216㌔㍍)より高速である。この先端速度の差は、羽が風を切るさいの突発音圧成分の3倍増となっており、超低周波音領域の成分の増大となる。

 

 図5でこのことを示している。図4と比べると、超低周波音領域で音圧レベルが西端風車よりも約10デシベルずつ大きい。また、低周波音領域の30、60、90、100ヘルツ音が、ポーランド基準はもちろん「参照値」もオーバーする。さらに純音へのペナルティ5デシベルを加えると基準を大幅にこえることになり、国際的なレベルから見て中央風車は停止すべきだと指摘することができる。

 

   

 なお、40デシベルの横線「日中暗騒音」は、日曜日夕方、風車が全基ストップし工場も止まっているときに測定した結果のうち、20ヘルツ以下の最大値である。中央風車では、この状態よりも30デシベルずつ音圧が大きい風切り音の倍音が見られる。恒常的にこうした音にさらされている住民は、慢性的な健康被害を起こす可能性がある。

 

 では、実際に健康被害を発症している人と低周波音との関係はどうだろうか。

 

 石狩の既設風車のそばに住むある住民は、2005年に風車が稼働し始めてから頭痛や耳鳴りで苦しみ、家を離れるとその症状が消えて眠れることから、全国の風車病の被害者の症状に似ていると訴えていた。そこでこの住民が頭痛や耳鳴りで目覚め、眠れなくなったときに、その場で音を測定した。

 

 それが図6である。測定開始後30秒前後の、原音の音圧を示している。風車の3枚の羽が回転する1・54秒ごとに突発変動音があらわれている(折れ線グラフ上の矢印)。

 

 図7は被害者宅内の音をFFT法で分析したものである。超低周波音領域で0・65ヘルツを基本とした風車特有の倍音構造があらわれている(白抜き矢印)。倍音構造とは、風車の風切り音がもっとも音圧の強い周波数を基本としつつ、さらに大きな周波数でも連動して強い音圧があらわれることをいう。

 

 図8は測定開始後490秒の時点での周波数特性をあらわしたものである。3分の1オクターブバンド法では、40ヘルツのところに「参照値」に近い山があり、被害の原因になっている可能性がある。位置を正確に示すFFT法ではそれは36ヘルツの音として検出されており、音圧は周辺周波数よりも30デシベルも突出している。これは図7上端の黒矢印3個の中の左の矢印で示されている、風車特有の回転に連動しない純音の一つである。

 

 3分の1オクターブバンド法で示されるポーランド基準と比較すると、この40ヘルツの純音がオーバーしている。100ヘルツの純音も危険領域となっており、ペナルティ5デシベルを加えると基準を超過するため、回転数の減少か停止が必要になる。

 

 さらに超低周波音領域の一部では、静かな状態の「日中暗騒音」より10デシベルも高く、静まりかえった夜間では大きな刺激になっている可能性がある。調査では、石狩既設風車の音は深夜、2㌔離れた場所にも届いていることがわかっており、敏感な人は風車病を発症する可能性がある。

 

 分析結果から、風車の低周波音が健康被害を発生させていることは明らかである。しかもこの測定結果は、定格回転(1分当たり14・3回転)よりも遅い13回転であり、工場や車などの環境騒音の少ないはずの深夜の測定値である。なお、住宅だけでなく、風車から650㍍離れた工場の従業員の中にも同じような健康被害で退職している人が複数おり、退職すると症状が消えたそうだ。

 

風車停止で被害が改善

 

 2007年末、東伊豆の別荘地では1500㌔㍗×10基の風力発電が運転を始めた直後から、住民のなかで健康被害が続出した。この因果関係を調べるため、事故で風車が停止しているとき、団地自治会が独自に疫学調査を実施した【表1】。不眠、血圧、胸・腹・歯・鼻・耳痛などの症状が、風車が停止することで大きく改善したことがわかる。

 この結果を受けて住民が動き、今後は夜間に住宅直近の風車3基を停止すること、次に近い風車2基の回転数を4割減らすこと--という内容の協定を、自治会と事業者と東伊豆町の三者で結んだという。これによって睡眠障害は7割減った。ただし、それでも耐えられず転居した家族もいる。

 

 石川島播磨(IHI)の技術者で元成蹊大非常勤講師の岡田健氏は、風車音に含まれる1~10、10~100、100~1000ヘルツの3つの成分のうち、低速から中速、高速へと風車の回転数が増大するにつれて、主に1~10、10~100ヘルツ成分が増大することを示している。石狩の調査でも、風車の中速回転(西端風車)と高速回転(中央風車)を比較すると、FFT法でも3分の1オクターブバンド法でも、高速回転では50ヘルツ以下の成分が大きくなり、とくに10ヘルツ以下が大きくなっている。超低周波音が風車病の原因を究明するうえで無視できないものだということであり、東伊豆で症状が改善したのも風車の回転数を減らしたことがその一因になっているということである。

 

 山田氏は論文の最後で、次のようにまとめている。

 

 今回、平坦特性とFFT分析を使って測定し、風車の音は10ヘルツ以下の超低周波音領域に大きな音圧の風切り音とその倍音を持つことがわかった。この領域を過小評価するA特性で風車の音を扱ってはならないということである。また、国・環境省が用いる3分の1オクターブバンド法以上に周波数成分を分解できる12分の1オクターブバンド法によって風車の健康被害を解明すべきである。

 

 大型風車で羽の先端速度が大きい場合には超低周波音領域の音圧がさらに大きくなり、また超低周波音は減衰し難いので、健康被害が遠方まで及ぶ可能性がある。風車を抱える自治体は健康調査を実施すべきである。東伊豆の住民運動が夜間出力規制を実現したことを力として、石狩でも住民サイドに立つ研究者と市民運動との共同で関係自治体を動かす必要がある。

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この記事へのコメント

  1. 某低周波騒音被害者 says:

    非常に重要な記事の掲載をありがとうございます。
    札幌南部在住ですが、こんな事になっているとはつゆ知らず。

    現在、近隣住民設置のエコキュートが原因で低周波騒音症候群の症状が出て毎日苦しんでいます。
    一個人宅から出る低周波騒音だけでもかなりの影響力があるのに、広範囲で低周波が毎日長時間発生するとなると、どうなることやら?
    恐ろしくて頭が真っ白。
    何とかならないものでしょうか? 心配です。

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