大気中の微小粒子状物質（ＰＭ 2.5）に関する総合的研究

樋口 幸弘㈶東京都環境整備公社 東京都環境科学研究所

2012/1/20

平成23年度公開研究発表会

1本日の内容1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
2012/1/20

平成23年度公開研究発表会

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1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
2012/1/20

平成23年度公開研究発表会3微小粒子状物質(PM2.5)とはPM2.5(下の円内を10倍に拡大）

PM2.5

スギ花粉

人間の頭髪

直径：1mmの約30分の1

直径：1mmの10分の1前後

ＰＭ2.5とは、大気環境中の粒子状物質のうち、粒径2.5 μ m以下の微小粒子

4都内PM2.5濃度の経年変化(μg/m3)70

足立区綾瀬（一般局）
町田市中町（一般局）
日光街道梅島（自排局）
甲州街道国立（自排局）

60

短期的評価
98パーセンタイル値

504030

長期的評価
１年平均値

2010
年度

0H13H14H15H16H17H18H19H20H21H22＊ 参考値（FDMS補正機能がないため標準測定法より低めの値となる）

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5ＰＭ2.5の生成メカニズム
ＳＰＭ
太陽オキシダント（Ｏｘ）

PM2.5

二次生成

紫外線

二次生成
一次粒子

揮発性有機化合物
（ＶＯＣ）

窒素酸化物

人為起源

一次粒子
硫黄酸化物

自然起源
火山・黄砂・植物等

6

1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
2012/1/20

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7調査・検討の流れ
大気環境調査発生源調査
共同研究
排出量の整理共同研究（排出インベントリ）

発生源寄与の解析

将来濃度推計
費用効果分析

対策の方向性検討

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1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
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9大気環境調査地点（2008年度）

一般環境大気測定局 ９地点
自動車排出ガス測定局８地点
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10

測定機

234.235mg
11OCがPM2.5全体の約2割を占める(1)PM2.5濃度の年平均値は、一般環境で20μg/m3、道路沿道で22μg/m3、全地点平均で21μg/m3であった。
(2) PM2.5の主な成分は、OC（有機炭素）、NO3-（硝酸イオン）及びSO42-（硫酸イオン）であった。
other28%EC7%

一般環境20μg/m3
SO4222%

other
27%

OC18%

道路沿道
22μg/m3

NH4+11%

NO310%
Mg2+
Cl- Ca2+ 0%
1%
1%

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EC11%

K+1%

Na+1%

SO4220%＊ 秤量条件：湿度５０％
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OC18%

NH4+10%NO311%

Cl- Ca2+ Mg2+0%
1% 0%

Na+
K+ 1%
1%

12

光化学反応でSOx,NOxがPM2.5に変化（μg/m3 ）30
otherSO42-25

NO3Cl-

20

Ca2+
15

Mg2+
K+10Na+NH4+5

OC（1）SO42-（硫酸イオン）は、夏季に高かった。光化学反応で生成したO3によりSOxが酸化されたものと考えられる。
（2）NO3- （硝酸イオン）は、秋季と冬季に高かった。これは、秋・冬季にも光化学反応でNOxが酸化され、気温の低下によりNH4+（アンモニウムイオン）と結合し、硝酸アンモニウムとして二次生成されたためであると考えられる。

EC0
春季 夏季 秋季 冬季
一般環境

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春季 夏季 秋季 冬季
道路沿道

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13過去調査との比較
60

Other
SO42-

PM 2.5質量濃度(μg/m 3)

50

NO3Cl-

40Ca2+
Mg2+

30K+
20Na+NH4+

10OC
EC

0
H12.12

H20.1114※甲州街道国立。H20.11は冬季（14日間）の1日値を平均したもの、過去調査は7日間の１週間値（PM2.1濃度）である。

バックグラウンドとの比較
EC（元素状炭素）,OC, NO3-の差が大きい→人為起源物質の影響大30

3PM2.5質量濃度（μg/m ）

25

other
SO42NO3Cl-

20Ca2+
15

Mg2+
K+

10Na+Na+,Mg2+,Ca2+Cl-

NH4+5OCEC0
春季 夏季 秋季 冬季
一般環境

春季 夏季 秋季 冬季
道路沿道

春季 夏季 秋季 冬季
バックグラウンド

環境省調査（東京都小笠原村父島）

15

大気環境調査結果まとめ• PM2.5濃度の年平均値は、一般環境で20μg/m3，道路沿道で22μg/m3， 全地点平均で21μg/m3• PM2.5の主な成分は、OC，NO3-及びSO42• 光化学反応でSOx, NOxがPM2.5に変化• ディーゼル車規制や廃棄物焼却炉、VOC排出抑制対策の進展などによりPM2.5濃度は大きく低減• 主な人為起源は、EC（元素状炭素）、NO3-及びOC
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1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
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17発生源調査の様子

ボイラーの煙突台所

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ボイラー自動車

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18主な発生源からの粒子状物質排出濃度2012/1/20

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1902012/1/20
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焼却炉（都市ごみ）:PM2.5

焼却炉（都市ごみ）:ばいじん

1000

焼却炉（都市ごみ）:ばいじん

ボイラ（木くず）:PM2.5

ボイラ（木くず）:ばいじん

ボイラ（木くず）:ばいじん（mg/kg）

清掃工場からのPM排出は大幅に低減
10000
H12年度調査
本調査（H20-21）

100

10

1

ＰＭ：
粒子状物質

20

長期規制

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EGR＋尿素SCR

EGR＋尿素SCR

EGR＋DPFEGR＋DPFEGR＋DPFEGR＋DPFEGR＋DPF

EGR＋酸化触媒

PM排出量(g/km)

自動車からのPM排出も大幅低減
0.25

0.20.15

0.10.05

0

新長期規制

21

都と関東における大気汚染物質の発生源別排出量
ＳＯＸ

ＮＯＸ

(t/y)

ＰＭ(t/y)500,000

40,000400,000

30,000300,000

その他

200,000

運輸

100,000

家庭

その他

20,000運輸

10,000

家庭

産業・業務

産業・業務

00
東京都

ＰＭ2.5(t/y)

関東合計

ＮＭＶＯＣ

(t/y)

25,000700,000

20,000600,000

10,0005,0000東京都

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関東合計

その他

400,000

運輸

300,000

関東合計

ＮＨ３(t/y)100,000
80,000500,000
15,000東京都

その他(植物等)
運輸

家庭

200,000

家庭

産業・業務

100,000

産業・業務

その他(農業・畜産等)
運輸60,00040,000

家庭

20,000

産業・業務

00
東京都

関東合計

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東京都

関東合計

22

発生源調査のまとめ• 船舶、木くずボイラー、野焼き等の排出原単位は大きい。
• 過去の調査結果と比較すると、ボイラ（木くず）等は変わらなかったが、焼却炉（都市ごみ）等は、1/10程度まで大きく低減• 自動車のPMも、新規制適合車は大幅に減少• タバコの煙や家庭台所における調理などからもPM2.5が排出されており、その主な成分は、OCである• 排出源別排出量（インベントリー）は多岐に渡り、植物からの揮発性有機化合物（VOC）の蒸発や火山ガスの硫黄酸化物（SOx）など、自然起源も多くある

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1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
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24シミュレーションモデルによる対策効果の予測
環境濃度実測値
再現性確認
気象データ
シミュレーションモデル

②気象モデル①汚染物質の排出量（時間別・地域別）③移流・拡散・化学反応モデル対策をとった場合の排出量（時間別・地域別）

環境濃度計算値対策を取った場合の環境濃度予測値25

対象領域等
中部日本域：15kmメッシュ
境界値：国環研広域モデル
計算値
関東域：5kmメッシュ
境界値：中部日本域計算の結果を使用
一都六県の発生源
本調査の結果等をもとに平成20年度（現況）と平成28年度（将来）の発生源を作成
一都六県外の発生源
EAGrid2000-Japanを年度補正した発生源等を使用
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26

推計の前提条件
シナリオ

主な技術/手法の適応範囲・条件
例・ 既 定 の 対 策 を 継 ・ 自動車のポスト ・ 関東地方で実施
BaU
続
新 長 期 規 制 、 ・ 中部日本領域で自動車、（既定の対策建設機械のオ建設機械の排出量減少を継続）
フロード規制等を見込む。
シナリオ設定の前提

RACT/RAC ・ 全 て の 発 生 源 に ・ 大規模固定煙 ・ 関東地方で100%実施
おいて費用対効
源：ガス化
・ 中部日本領域で自動車、M（合理的で果 の 最 も 高 い 技 ・ 自動車（ ガソリ
建設機械の排出量減少
適用可能な術を適用ン車）：HV化を見込む。
技術/手法）
・ 全 て の 発 生 源 に ・ 大規模固定煙 ・ 関東地方で100%実施
BAT （ 適用可おいて削減効果
源：電化
・ 中部日本領域で自動車、能な最良のの最も高い技術を ・ 自動車（ ガソリ
建設機械の排出量減少技術）
適用ン車）：EV化を見込む。

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東京都におけるPM2.5の大気環境濃度の推移と推計
4538.240

自排局濃度（μg／m3）

35

一般局

30

BａＵ

26.5

RACT／RACM

2521.0

20

ＢＡＴ

19.1

17.2
14.0 13.6

15
環境基準

10

ディーゼル車規制
廃棄物焼却対策ＶＯＣ対策

5

ポスト新長期規制
オフロード車規制

2012/1/20＊ 平成23年度公開研究発表会
秤量条件を湿度35％に換算

8H27H26H25H24H23H221H2H20H29H18H17H16H15H14H1H13028

東京都の大気環境中の発生源別寄与割合（H20都内・関東6県発生源別）
二次有機粒子等

その他人為

人為起源
・VOC発生施設
・生活用品VOC
・人為燃焼起源（自動車～その他人為）の二次有機粒子

・小型焼却炉・調理（飲食店、家庭）・粉じん発生施設
・野焼き
・たばこ
・航空機
・鉄道

自然起源
・植物起源VOC※都内、関東、関東外、国外を含む

アンモニア発生源
自然関東外
関東外（国外を含む）
・人為起源
・アンモニア発生源・火山※関東 外には 、 シミ ュレー
ションモデルの誤差が含まれる。

2012/1/20

アンモニア発生源
・農業・畜産・人・ペット・その他

一般局 19.1μg／m3

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自然・火山29

発生源別寄与割合と将来濃度の推計まとめ
 将来濃度の推計
既存対策だけでは環境基準の達成が困難

 発生源別寄与割合（H20）• 都内の発生源寄与は、１５％、関東6県が３４％、関東地方外（国外を含む）が１８％であった。

• 都内人為発生源寄与は11%, 関東６県は２３％

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1. 微小粒子状物質(PM2.5)について
2. 調査・研究の流れ
3. 大気環境について
4. 発生源について
5. 発生源別寄与割合と将来濃度の推計
6. 対策の方向性
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対策の方向性
都内の対策

広域対策

○これまで実施してきたディーゼル車規制などの削減対策を着実に推進○関東地方で広域的に連携した対策の実施○一次粒子のみならず二次生成粒子の原因物質に着目した対策○国への働きかけによる国内外の発生源対策の促進○多様な発生源に対するきめ細かな対策○温暖化対策に合わせた大気汚染物質削減対策（ｺﾍﾞﾈﾌｨｯﾄ･ｱﾌﾟﾛｰﾁ）

東日本大震災の影響

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モニタリングによる削減効果の検証
施 策 の 再 構 築

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今後の技術的な課題
１ 粒子状物質の大気中の挙動や二次生成機構に関する研究の推進
２ 発生源別排出量（インベントリ）の拡充と排出量算出精度の向上
３ シミュレーション精度の向上

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まとめ
①平成20 年度の都内ＰＭ2.5濃度は19.1μg／m3
平成28 年度の推計値は17.2μg／m3（単純将来）（一般局の年平均値）②都内発生源の寄与割合は人為・自然合わせて2割程度、都を除く関東域が3割程度、関東外（国外を含む）が2割程度③環境基準達成のためには、都内の対策だけでなく関東地域を含む広域な対策が必要
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