- 132 -〔報告〕

エンジンダイナモによる PM2.5 測定方法の検討
上野 広行

秋山 薫

小谷野 眞司三好 猛雄

伊藤 雄一*

横田 久司

石井 康一郎

樋口 幸弘*（*東京都環境局環境改善部）

１

源調査で測定している項目は、ばいじん、SPM相当分、はじめにPM2.5の削減対策の検討を行うためには、発生源から排PM2.5相当分、PM2.5+凝縮性ダストである。凝縮性ダス出されるPM2.5のデータが必須である。しかし、国内ではトの測定条件は、文献２）をもとに20倍希釈・滞留時間公定法も定められておらず、データはほとんどないのが10秒を目安にしているが、ここでは、希釈倍数及び滞留現状である。

時間を変えて測定した。なお、表１のFRMにおいて滞東京都では平成20年度～21年度に発生源調査を行っており、その測定方法の概要については前報

１）で述べた。

ここでは、当研究所の自動車排出ガス測定施設のひとつ

留時間（10）20秒とあるのは、当初10秒で試験を試みたが、装置の制約により問題が生じたため20秒で行ったことを示す。

であるエンジンダイナモを用いて測定方法の検討を行った結果を報告する。主な目的は、エンジン排出ガスを空３

結果

気希釈法により冷却する際に凝縮性ダストが生成するか

図1にばいじん、SPM相当分、PM2.5相当分、PM2.5+凝どうかを確認すること、また、希釈倍数と希釈後の滞留縮性ダストの質量濃度測定結果を示した。測定は2種類

時間の差異が粒径分布及びPM2.5質量濃度に及ぼす影響のフィルタ（PF:ポリフロン及び石英）で本測定（成分を検討することである。

分析用）と予備の2回ずつ行った。この結果からは、ばいじんは濃度が高い傾向にあったが、PM2.5+凝縮性ダス２

トはPM2.5相当分と明確な差は見られず、凝縮性ダスト

調査方法
エンジンダイナモに搭載されているディーゼルエンジの生成は確認できなかった。

ンは、元年規制（PMについては未規制）のものである。

図２には、炭素成分分析結果を示した。PM2.5+凝縮性

自動車排出ガス試験では、通常排出ガスを希釈トンネルダストの炭素成分の組成は、ばいじん等に比べ、最も揮で希釈してから測定するが、ここでは固定発生源の煙突発性の高いOC1が多く、高温ではガス化している有機物を想定し、エンジン直後の排出ガス（未希釈ガス）を直が冷却されて凝縮していると考えられた。したがって、接測定した。粒子排出量が一定になるようにエンジンは図１において凝縮性ダストの質量濃度が増加していな一定の負荷で運転した。排出ガスの温度は概ね300～かったのは、図２において主成分であるEC2をはじめそ390℃であった。の他の炭素成分濃度が低いことから、何らかの理由によ

表１に測定項目及び方法を示した。東京都のPM2.5発生

測定項目

測定方法

表１ 測定項目及び方法
測定条件

ばいじん

JIS Z 8808

未希釈ガス

SPM相当分

アンダーセンスタックサンプラ

未希釈ガス

PM2.5相当分

アンダーセンスタックサンプラ

未希釈ガス

PM2.5＋凝縮性ダスト

PM2.5サイクロン+空気希釈法20倍希釈・滞留時間10秒

粒径分布

アンダーセンスタックサンプラ

未希釈ガス

粒径分布

アンダーセンサンプラ

20倍希釈・希釈直後/滞留時間10秒

PM2.5FRM（環境大気中PM2.5基準測定法）

20倍/80倍希釈・希釈直後/滞留時間(10)20秒

個数濃度

ELPI（電子式低圧インパクタ）

80倍希釈・希釈直後/滞留時間10/20/30秒

東京都環境科学研究所年報

2010

- 133 -濃度(mg/m3）

3530252015
1050

濃度(mg/m3）

り濃度全体を低めに測定している可能性があると考えら

0.70.60.5
0.4
0.3
0.20.10れた。理由としては希釈倍数設定の誤差、サンプリングノズルの位置の違いによる濃度の違い、希釈器における粒子沈着、エンジンからの粒子発生の変化等が考えられるが、現時点では明らかではない。なお、炭素成分以外の金属成分等の質量濃度は、全体の数％以下でありほとa：未希釈ガス

んど無視できる。
粒径範囲（μm）

30濃度（μg/m3)2520

ばいじんSPM相当分
PM2.5相当分
PM2.5+凝縮性ダスト

15105ｂ：希釈ガス

希釈直後
滞留時間10秒

0

粒径範囲（μm）

図３
図1

質量濃度測定結果

図４にはFRMによるPM2.5測定結果を示した。PFろ紙と石英ろ紙では濃度差が見られたが、傾向は同じであっ3025濃度（mg/m3)

粒径範囲と粒子濃度との関係EC3た。すなわち、希釈倍数にかかわらず滞留時間の差異は

EC2見られなかった。また、希釈倍数20倍と80倍とでは、ば

20EC1-pyro

15pyro10

らつきはあるものの平均では約4倍の差になっており、

OC4希釈倍数の差がPM2.5質量濃度に与える影響はないと考OC3えられた。これは、Englandら２）も、希釈倍数10倍と205OC20OC1倍以上では個数濃度分布に差異はあるが、PM2.5質量濃度に差異がないとしていることと一致する。
図５には、ELPIによる個数濃度分布測定結果を示した。個数濃度は中位径0.058μmの範囲に極大を示した。
希釈器直後から滞留時間を30秒まで変化させたところ、滞留時間を10秒以上とれば個数濃度分布は一定になっ

図２

炭素成分分析結果

た。これは希釈直後から10秒までの間に粒子の凝集が起図３には、アンダーセンスタックサンプラによる未希こり特に微小な粒子の個数濃度が減少していることを釈ガスの粒径範囲と粒子濃度との関係、及びアンダーセ示している。質量濃度では滞留時間の影響は見られなか

ンサンプラによる希釈ガス（20倍）の粒径範囲と粒子濃ったが、個数濃度分布からは10秒以上とる必要があると度との関係を示した。未希釈ガスの粒子はほとんどが最いえる。

も小さい粒径範囲に存在するが、希釈ガス(20倍)では、大きい粒径範囲にもある程度存在していた。ただし、希釈４まとめ直後と滞留時間10秒の差異は明確ではなかった。すなわ①

エンジンダイナモにおいて排出ガスを空気希釈しち、希釈直後に粒子は冷却され粒径が大きくなるが、滞た場合、炭素成分の組成から、凝縮性ダストの生成留時間の影響はあまりないと考えられた。

があると考えられた。

東京都環境科学研究所年報

2010

- 134 ②

空気希釈により粒子の成長が見られるが、それはほ謝

辞

とんどが希釈直後に起こっており、質量濃度分布に本調査を行うにあたり、（独）産業技術総合研究所対する滞留時間の影響はないと考えられた。ただし、小暮信之主任研究員にご助言・ご協力をいただきました。

個数濃度については、滞留時間を10秒以上とること深く感謝いたします。

により分布が一定になった。
③

希釈倍率20倍と80倍ではPM2.5質量濃度に差異はな

参考文献

かった。

１）上野広行ら、PM2.5発生源調査方法について、東京以上のことから、空気希釈法（希釈倍数20倍、滞留時

都環境科学研究所年報2009、p.114-115(2009)

間10秒）によるエンジン排出ガスの凝縮性ダストの測定

２）England.G.C., et.al., Dilution-Based Emissions Samplingには大きな問題はないと考えられる。ただし、重油ボイfrom Stationary Sources:Part1., J. Air ＆ Waste Manage.

ラ等、燃料や燃焼状態が異なる場合についてはさらに検Assoc. 57, p.65-78(2007)

討が必要である。

濃度（mg/m3)

1.6
1.2
0.8
0.4

80倍希釈

20倍希釈

PFろ紙

図４80倍希釈

滞留時間21秒

希釈直後

滞留時間21秒

希釈直後

滞留時間22秒

希釈直後

希釈直後

滞留時間12秒

020倍希釈石英ろ紙

FRM による PM2.5 測定結果

dN/dlogDp (個/cm³)

2.5E+066
2.5×102.0E+066
2.0×10

希釈器直後
滞留時間10秒

1.5E+066
1.5×10

滞留時間20秒

1.0E+066
1.0×10

滞留時間30秒

5.0×105.0E+055

0.0E+000
0.010.1110

粒径(μm)

図５

ELPI による個数濃度分布測定結果

東京都環境科学研究所年報

2010