─ 59 ─

東京都における環境大気中の炭化水素成分について
木下輝昭

石井康一郎

上野広行

芳住登紀子*（*現環境局環境改善部）

要旨

都内5地点で、一般環境中の炭化水素成分の測定を行ない、この結果を過去の測定結果等と比較検討し、次のことが明らかになった。
①

炭化水素中の高濃度15成分は全地点同一であった。これは、自動車のような普遍的に存在する発生源に起因することを示唆する結果となった。

②

ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素の全炭化水素に対する構成比は28.4%（1992）から19.2%（今回の調査）に低下していた。これは、炭化水素削減対策の効果と思われ、光化学オキシダント対策上も意義が大きい。
③

今回の測定結果をNMHC（非メタン炭化水素）に換算した値（NMHC換算値）と、NMHC計測値とを比較すると、NMHC換算値は計測値の32〜62％であった。

キーワード：炭化水素成分、キシレン、ベンゼン、光化学オキシダント

Atmospheric Hydrocarbons in Tokyo Metropolitan AreaKINOSHITA Teruaki, ISHII Koichiro, UENO Hiroyuki,YOSHIZUMI Tokiko**Environmental Improvement Division

Summary

Concentrations of atmospheric hydrocarbons were measured at five sampling sites in Tokyo
area and compared with the past data. Those results are as the following :①

The high-ranked 15 components of hydrocarbons were commonly detected at all samplingsites. It is suggested that these components are emitted from non-point sources such as vehicle.

②

Sum of the aromatic compounds (such as benzene, xylene)/total hydrocarbons concentration
ratio decreased from 28.4%(1992) to 19.2%(this study). The decrease was considered due to theguidances to reduce hydrocarbon exhaust and had a significance for the photochemical oxidant
strategy.

③

Our total non-methane hydrocarbon (NMHC：ppbC)/NMHC (ppbC：at monitoring stations inTokyo metropolitan government) ranged from 32% to 62%.

Key Words：Hydrocarbons、Xylene、Benzene、Photochemical oxidant

東京都環境科学研究所年報 2004─ 60 ─１

はじめに以下に示すように、東京都環境科学研究所及び一般環30年前に日本で大きな社会問題となった光化学オキシダントが今また改めて問題 1)として取り上げられ境大気測定局（４ヶ所）の計５地点で調査を行った。
①ており、大原ら 2)は、1985から1999年度の間に光化学オキシダント年平均濃度が全国平均で年間江東区新砂1-7-5②0.33ppb/年で増加していることを報告している。
東京都においても、光化学オキシダントの原因物質③

杉並区久我山測定局（土木部資材置場）
杉並区久我山5-36-17④

ず、光化学オキシダントの年平均濃度は上昇傾向 3)にある。

大田区東糀谷測定局（大田区東地域行政センター）
大田区東糀谷1-21-15である窒素酸化物（NOx）や非メタン炭化水素（NMHC）の年平均濃度は減少しているにもかかわら東京都環境科学研究所

足立区西新井測定局（足立区立西新井第一小学校）
足立区西新井6-21-3⑤

また、光化学オキシダントは、都内全ての一般環境
大気測定局で環境基準に適合していない3)。

福生市本町測定局（福生市役所）
福生市本町5(2)調査期間

こうした全国的なオキシダント濃度の上昇原因とし①

夏期：８月４〜８日、18日〜22日て、秋元らが指摘している東アジアスケールの広域大②

冬期：11月25〜28日

気汚染による影響 4), 5)、原因物質の環境濃度変化によ（各期間において、一日における採取を午前９時〜る汚染構造（NMHC/NOx比）の変化 1)や気温・日射

午後５時と午後５時〜翌日午前９時に分けて行っ量などの気象要素の変動 6)等が考えられるが、その原た。）

因は明確にされていない。
原因物質の一つである炭化水素の都内排出量は、(3)

測定対象成分①

低沸点炭化水素成分：４成分（エタン、エチレン、｢炭化水素類排出量調査報告書｣（平成14年１月）より、平成２年度は11万3822トン/年であったが、平成12年度には９万4085トン/年と82.7%に削減されている。これに伴い炭化水素の各成分の濃度やその構成比も変化してきていると思われるが、これらに関する報告例はほとんどない状況にある。

プロパン、アセチレン）②

高沸点炭化水素成分：54成分（プロピレン、ベンゼン、トルエン他51成分）(4)

試料の採取・分析方法

内部を不活性化処理したステンレス容器（キャニスター）を真空に減圧し、マスフローコントローラによ

光化学オキシダント対策の検討のためには、光化学って採取流量を制御しながら試料を採取し実験室に持オキシダント生成に大きな影響を及ぼす炭化水素の各ち帰った後、約100kPaまで窒素で加圧し、試料を濃成分の濃度やその構成比の把握が必要である。

縮してガスクロマトグラフ（GC-FID）及びガスクロ

このため、今回の調査では、都内５地点を選定し、光化学オキシダント濃度が高くなる夏期（2003年８マトグラフ質量分析計（GC-MS）によって分析した。
GC-FIDとGC-MSの分析条件を表１、２に示した。

月）と光化学反応が活発でない冬期（2003年11月）に大気試料のサンプリングを行い、各炭化水素成分濃表１

低沸点炭化水素類の分析条件（GC-FID）

度を測定した。この測定結果と、東京都環境科学研究

濃縮管

ガラスビーズ（液体酸素による濃縮）所（江東区）における過去の測定データと今回の測定濃縮量

1Lデータとを比較検討した結果及びNMHC濃度の換算

Ｇ

Shimadzu GC-9A

値と計測値を比較した結果について報告する。

カラム

ガラスカラム（3mm i.d×2m）

充填剤

Unipak S(100/150)

Ｃ２

調査方法

キャリアーガス(1)

調査地点

昇温条件 45℃(8min)→5℃/min→100℃(0min)

地域的に偏りがないことやNMHC濃度を測定していること、過去のデータと比較できること等を考慮し、東京都環境科学研究所年報 2004

N2(50mL/min)→25℃/min→200℃(10min)─ 61 ─表２
濃縮装置

高沸点炭化水素類の分析条件（GC-MS）
Tekmer AUTOCan

表４ 各地点の上位15成分濃度の総和と類型別の構成比(トラップ管Tenax)
濃縮温度-190℃

GC-MS

Shimadzu 17-A/Shimazu QP5000

カラム

Aquatic
長さ60m×内径0.32㎜×膜厚1.4μm

キャリアーガス
昇温条件

He 1.0ml/min

40℃(4min)→5℃/min→150℃(0min)→15℃/min→210℃(5min)各地点の類型別炭化水素の構成比は、パラフィン系炭化水素類53.2〜57.7％、オレフィン系炭化水素類検出モード SIM23.2〜27.4％、芳香族炭化水素類は17.7〜21.1％と、地点による相違はそれほど大きくなかった。一方、上３

結果および考察位15成分の総和濃度は、住工混在地域の大田区が最調査地点別の炭化水素類の測定結果を別表に示す。
(1)

炭化水素成分の地域特性も高く、郊外にある多摩地区の福生が最も低いという、地域特性を反映した結果を示している。

別表の炭化水素成分の測定結果から、各地点別に濃今回の測定結果は、個々の炭化水素についてみると、度の高い上位15成分とその平均濃度を表３に示した。

例えば、福生市でプロパンのみ他の地点より高濃度で

表３より、各調査地点の上位15成分は、濃度順位ある等の特徴が見られたが、高濃度成分の種類や構成は異なるものの同一の炭化水素成分であり、測定した比等で地点間の相違はほとんどなかった。このことは、全炭化水素の総和濃度に占める割合（構成比）は87今回測定対象となった炭化水素類は、自動車のような〜89％で、地点間に差は認められなかった。次に、普遍的に存在する発生源から排出されたものであるこ

各地点の上位15成分の総和濃度とパラフィン系炭化とを示唆している。

水素類、オレフィン系炭化水素類（アセチレン含む）、芳香族炭化水素類に分類したときの構成比を表４に示した。
表３

各５地点における炭化水素類の上位15成分と平均濃度

東京都環境科学研究所年報 2004─ 62 ─表５(2)

各年度の炭化水素15成分の濃度平均値と類型別の構成比過去の測定結果との比較

水素成分に着目すると、オレフィン系炭化水素類のプ当研究所では、1989〜1992年度に研究所を調査地

ロピレンのように反応性ポテンシャルの高い成分の濃点として炭化水素類の調査7)を行った。この調査では、度が上昇しているものもあるので、今後とも炭化水素

１年を４期に分けて、各期に２日間連続して、10時、各成分の濃度や構成比の変化をモニタリングしていく

12時、14時に15分間ずつガラス製真空びんを用いて必要がある。

試料を採取している。各年度の炭化水素15成分の濃(3)度平均値と類型別の構成比を表５に示した。

NMHC濃度の計算値と計測値

今回測定した各炭化水素成分の濃度（ppb）を今回の調査とは試料採取法が異なり、調査結果の比NMHC濃度（ppbC）に換算した値の合計の平均値

較検討には一定の限界があることを踏まえて、今回の（以下、NMHC換算値とする）とNMHC計測値とを比調査（江東区）と89〜92年度の測定値（平均値）を較した結果を表６に示した。なお、比率幅とは、各調比較してみると、表５より芳香族炭化水素の構成比が査時の昼間及び夜間のNMHC換算値と計測値から比28.4〜43.7％に対して、表４では19.2％に低下して率を計算し、その最小値・最大値を示したものである。

いた。一方、パラフィン系炭化水素類は37.9〜50.5％に対して、53.3％と上昇傾向にあった。また、
表３、５から分かるように、ベンゼンやキシレンとい表６ 各地点のNMHC換算値及び計測値の平均値とその比率、比率幅

った個々の成分の平均濃度も減少しており、このような構成比の変化は、炭化水素削減対策 8)の効果が、芳香族炭化水素に最も端的に現れたとみなすことができる。今回の調査より、炭化水素類の構成比は、どの地点でもほぼ同一と考えられるため、芳香族炭化水素類は、都内全域で濃度低下が顕著であると推定される。

NMHCの換算値は、調査地点による相違はあるが、芳香族炭化水素類はパラフィン系炭化水素類に比NMHC計測値の32〜62％しか占めておらず、比率的べ、一般的に光化学オキシダント生成への影響が大きにみて低い結果となった。この原因としては、第一にく、近年に濃度が減少傾向にあるのは、光化学オキシ測定法の違い（換算値における測定法は主としてGC-ダント対策上望ましいことである。一方、個々の炭化MS、計測値の場合はGC-FID）が考えられる。しか東京都環境科学研究所年報 2004─ 63 ─し、大田区や江東区といった臨海部が他の地点より比率が低いことや各地点とも比率幅の変動が大きいこと

シダント−その原因と対策− pp4-5（2003）２)

大原利眞、坂田智之：光化学オキシダントの全から、一般大気中には今回測定対象とならなかった炭

国的な経年変動に関する解析、大気環境学会誌38

化水素成分が相当程度存在している可能性も示唆され

pp47-54（2003）

る。今後、揮発性有機化合物（VOC）規制の実施に伴い、監視が予定されているVOCがどのような炭化水素成分から構成されているか等、分析法の問題も含め検討の必要がある。

３)

結果について（2003）
４)

まとめと、過去の測定データと比較検討した結果及びNMHC濃度の換算値と計測値を比較した結果から以下のことが分かった。

秋元が、成分的には、高濃度成分（上位15成分）の種

６)

環境技術
７)

Vol.32 №７ pp530-535（2003）

化学物質による環境汚染

８)

炭化水素類の排出低減対策

大気保全部（1996）

合もほぼ同一（87〜89％）であるなど、地点間の相違がほとんどみられない結果となった。このこと
は、測定対象となった炭化水素は、自動車のような普遍的な発生源から発生したものではないかと推定される。
今回の測定結果を過去の測定結果と比較してみると、最も特徴的なことは、炭化水素濃度に占める、ベンゼン、キシレンといった芳香族炭化水素の構成比が低下していた。これは、自動車排ガス規制や炭化水素削減対策の効果が、これらの成分に最も顕著に現れているとみなすことができ、光化学オキシダント生成への影響が低くなるという点からも意義が大きい。
今回の測定結果からNMHC換算値を求め、NMHC計測値と比較してみると、NMHC換算値は計測値の32〜62％を占めるにすぎず、特に臨海部では低い傾向にあった。原因としては、測定法の違いが考えられるが、今回測定対象とならなかった炭化水素成分が相当程度存在している可能性も示唆される。今後、VOC規制が実施されることから、大気中のVOCがどのような成分から構成されているか等、分析法の問題を含め検討していく必要がある。

引用文献
１)

肇：オキシダントの逆襲、大気環境学会

若松伸司：都市での広域大気汚染の生成機構、類は全地点共通であり、これらの全濃度に占める割③

Vol.32 №７ pp510-516（2003）

pp9-106

東京都環境科学研究所（1994）

炭化水素の全濃度のレベルは、地域により異なる②

肇：光化学スモッグをとりまく国内外状誌 35 A48-A51（2000）

今回実施した一般環境中の炭化水素成分の測定結果①

秋元況、環境技術５)４

東京都環境局：平成14年度大気汚染状況の測定

大気環境学会特別講演：増え続ける光化学オキ
東京都環境科学研究所年報 2004

東京都環境保全局

─ 64 ─別表

調査地点別の炭化水素類の測定結果

東京都環境科学研究所年報 2004