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自動車用トンネル調査による排出ガス規制の評価
上野広行

石井康一郎

星純也

栗田三矢律子

木下中川智史井原真理子**輝昭

惠子*

天野冴子

（*現東京都立産業技術研究所、**非常勤研究員）

要旨

気象の影響を受けない自動車トンネルにおいて元素状炭素（EC）や炭化水素類を測定することにより、ディーゼル車規制の効果を検討した。2001年３月から2003年11月の間にディーゼル車から排出される元素状炭素（EC）の排出係数が44％程度低下しており、ディーゼル車規制の効果が確認できたと考えられる。
また、炭化水素類の排出係数も減少しているものが多く、ディーゼル車規制の効果が表れていると考えられた。

キーワード：自動車排出ガス、元素状炭素、排出係数、ディーゼル車規制

Evaluation of the Diesel Vehicle Emissions ControlRegulation by a Road Tunnel Study
UENO Hiroyuki, ISHII Koiciro, HOSHI Junya, KURITA Keiko*,AMANO Saeko, MITSUYA Ritsuko, KINOSHITA Teruaki,
NAKAGAWA Tomofumi, IHARA Mariko***Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute,*Associate researcher

Summary
To evaluate the effect of the Diesel Vehicle Emissions Control Regulation, a road tunnel study
was performed. Inlet and outlet air in the tunnel were sampled and elemental carbon (EC) in thefine particle, Hydrocarbons, etc. were measured. The EC emission factor from the diesel vehicles
was estimated to be a 44% decrease between Mar. 2001 and Nov. 2003.The emission factors ofhydrocarbons were also decreased in the period. It seemed to be the effect of the regulation.
Kye words : automobile exhaust gas, elemental carbon, emission factor, diesel exhaust gas regulation

１

はじめに地域内の登録車両のみが対象であり、緩和措置によりディーゼル車から排出される粒子状物質についての国の規制は、新車については1994年（重量車）から規制の適用を遅らせるなど、深刻な大気汚染は必ずしも順調には改善が進まない状況であった。

開始されたが、これは欧米に比べて緩やかなものであ

そこで、東京都はディーゼル車から排出される粒子った。また、2001年に改正したNOx・PM法では使状物質を早急に削減するため、首都圏の八都県市と連用過程車にも規制が適用されることになったが、対策携し、条例により2003年10月からディーゼル車走行

東京都環境科学研究所年報 2004─ 28 ─規制を実施した。これは、全国からの流入車も規制対象とし、PM排出基準を満たさないディーゼル車の都内での走行を禁止するというものである。

いる。
トンネル内は３ヶ所に超音波風向風速計が設置されており、このデータから断面風速が計算できる。

規制の効果は、大気汚染常時監視測定局で測定され(2)交通量ている浮遊粒子状物質（SPM）の濃度に反映される

交通量は、超音波方式のトラフィックカウンターにと考えられる。実際、自動車排出ガス測定局の年平均より、車種別（大型車、小型貨物車、小型乗用車）に

濃度 1) は、2000年度の0.051g/m 3 から2003年度の計測されている。

0.039mg/m 3と着実な減少傾向を示している。しかまた、これとは別に、トンネル内の監視カメラにビし、この減少の中には、気象状況による大気中SPMデオを接続し、録画ビデオから車種別に交通量を計測

濃度の変動や、二次生成粒子など自動車以外の発生源した。計測は目視により８区分（二輪車、軽乗用車、からの粒子の影響も含まれることに注意する必要があ

軽貨物車、乗用車、貨客車、バス、小型貨物車、普通る。

貨物車）に分けて行った。

本研究では、確実に自動車排出粒子の削減効果を把(3)

測定対象成分握するため、自動車トンネルで調査を行った。自動車

ディーゼル車排出粒子状物質は、直径１μm以下のトンネルでの調査手法の有効性は既に報告している 2

微小な粒子と言われており 7) 、主成分は元素状炭素〜5) が、気象の影響をほとんど受けないこと、トンネ（EC）であると考えられる8)。また、大気中のECはほル出口濃度と入口濃度との差を取ることによりバックとんどがディーゼル車から排出されたものと言われてグラウンドの処理ができること、トンネル内を実際にいる9)。そこで、今回の調査では、微小粒子中のECを走行している自動車からの総排出量を計算できること中心に規制効果の評価を行うこととした。などが挙げられる。総排出量と交通量及びトンネル延この他、浮遊粉じん（TSP）、光化学関連炭化水素

長から、自動車１台が１㎞走行したときの排出量（排類、アルデヒド類、多環芳香族炭化水素類（PAHs）、出係数）を求めることができる。

窒素酸化物（NOx）、一酸化炭素（CO）を測定した。

今回の調査は条例施行直後の2003年11月９日(日)(4)

試料の採取・分析方法〜10日(月)に行い、同じトンネルで2001年３月10日

試料採取場所はトンネル入口から約200ｍ入った地(土)〜13日(火)に行った調査で得られた排出係数 4)と点にある非常駐車帯（以下「トンネル入口」とする）比較することにより規制効果を明らかにすることを目及びトンネル出口より約400ｍ手前のトンネル天井に的とした。

設けられた排風機室内（以下「トンネル出口」とする）の２ヶ所である。

２

調査方法

連続測定可能なNOｘ、CO以外は、試料は原則と調査方法は既報 4, 6)と概ね同様であるが、以下に概要を記す。
(1)

して10時から18時の間に２時間ごとに採取した。
ア）元素状炭素（EC）

対象トンネル

アンダーセン・ローボリュームエアサンプラーによ

調査対象としたトンネルは一般道に設置された片側り直径2.1μm以下（微小粒子）の粒子を２時間ごと２車線の自動車専用トンネルで、トンネル長さは約に石英繊維ろ紙上に採取した。ろ紙の一部を、理学電1.26㎞である。トンネルはほぼ南北方向に設置され気製RF-8900システムにより以下の条件で分析した。ており、北方向と南方向の走行路は隔壁によって仕切

酸素存在窒素気流中で加熱し、350℃までの昇温・保られ、空気の行き来はない構造になっている。本研究持時間（５分間）内に生じた二酸化炭素（CO2）量かでは、南から北へ向かう走行路（外回り）において調ら計算した炭素量を有機炭素とし、その後、さらに査を行った。

900℃までの昇温・保持時間（５分間）内に生じたトンネル内の換気システムは方向別に独立しており、トンネル内に設置されたジェットファン及びトンCO 2 量から計算した炭素量を元素状炭素（EC）とした。

ネル出口付近に設けられた排気設備によって行われて東京都環境科学研究所年報 2004─ 29 ─イ）浮遊粉じん（TSP）

トニトリルで溶出し、高速液体クロマトグラフ

ハイボリュームエアサンプラーにより石英繊維ろ紙（HPLC）により分析した。

上に採取した粒子をTSPとした。試料は２時間ごとにオ）多環芳香族炭化水素類既報 6)と同様にハイボリュ−ムエアサンプラーによ採取し、その重量を測定した。

り粒子を捕集したろ紙の一部を高速溶媒抽出装置によウ）光化学関連炭化水素類
ステンレス製キャニスターにより２時間毎にトンネ
ル内空気を採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計及

り抽出し、HPLCにより分析した。
カ）NOｘ、CO
NOｘとCOは、それぞれ化学発光法及び赤外線吸びガスクロマトグラフ（FID）により分析した。分析収法の自動測定器により連続測定した。

条件は表１のとおりである。
表１

炭化水素類の分析条件

３

結果及び考察(1)

トンネル内交通量測定を行った自動車トンネルでは日曜日と月曜日では車種構成が大きく異なっている。トラフィックカウ
ンターによる計測結果及びビデオ解析による計測結果を図１に示した。総交通量は概ね同程度であったが、トラフィックカウンターの小型乗用車はビデオ計測に比べて少なく、一部の乗用車が小型貨物車として計測されていることを示している。
また、日曜日には乗用車が多く普通貨物車が少ないエ）アルデヒド類
既報 4)と同様に、2,が、月曜日には乗用車が減り普通貨物車が多くなるこ4-ジニトロフェニルヒドラジンとがわかる。

（DNPH）含浸カートリッジにトンネル内空気を２時2001年３年と2003年11月の車種構成を比較する間通気しDNPH誘導体として捕集した。これをアセと、概ね一致しており、両時期の比較を行うことは妥

図１

トラフィックカウンター及びビデオ計測による交通量測定結果
東京都環境科学研究所年報 2004─ 30 ─表２

トンネル出入口のEC濃度

当と考えられる。

示したが、2001年３月における排出係数は74mg/台(2)㎞、2003年11月における排出係数は41mg/台㎞であトンネル風量

トンネル風量は既報 4)と同じ手法で求めた。２時間り、EC低減率は44％程度となった。

当たりの風量は概ね80万m3であった。
(3)

表３ECによる規制効果把握

ディーゼル車の排出係数

ア）トンネル内空気中の濃度
表２にトンネル内測定点での空気中のECの濃度を示した。トンネル出口の濃度は入口の濃度よりも高く、この差をとりトンネル内風量を乗ずることによりトンネル内で排出されたEC量を求めることができる。
また、日曜日よりも普通貨物車が多い月曜日のほうが濃度が高く、明らかにトラック等からの排出が多いことを反映している。
イ）排出係数
粒子状物質はガソリン車からはほとんど排出されな

なお、トラフィックカウンターの計測結果から、大いため、微小粒子中のECの排出係数は、ディーゼル型車台数に小型貨物車４台を大型車１台に換算して加車１台当たりの数値を求めるのが妥当である。しかし、えた台数をディーゼル車台数とし、排出係数を算出し交通量計測は車体形状に基づく車種分類をしているた

た場合のEC低減率も49％とほぼ同様であった。

め、正確なディーゼル車の台数は把握できない。ここ

東京都環境局 9)が、国の排出ガス規制に条例による

では、ビデオ解析結果を用い、バス、普通貨物車、小ディーゼル車規制の効果を加味して推計したディーゼ型貨物車、貨客車の台数の合計をディーゼル車とした。

ル排出粒子の排出量は、平成12年度の約3200トンか排出係数は下記の式により求めた。

ら平成15年度の約1900トンと約40％程度の低減率とEF＝(Cout−Cin)×V/T/L/1000なっている。今回のEC低減率は概ね一致しており、ここで、ECが粒子状物質の主成分であることを考えると、計

EF：排出係数（mg/台㎞）

画した削減量が概ね達成されているものと考えられ

Cout：トンネル出口における空気中濃度（μg/m3）

る。

Cin：トンネル入口における空気中濃度（μg/m3）(4)

V：トンネル風量（m3）ア）トンネル内空気中濃度

T：交通量（台）EC以外の物質

炭化水素等のEC以外の物質について、今回測定しL：測定地点間長さ（km）たトンネル内空気中濃度を表４に示した。表４の数値

なお、測定データは、表２において入口・出口のデは、各時間帯の濃度を日毎に平均したものである。なータが揃っている７データを使用した。表３に結果をお、平均値の算出に使用したデータは、原則として各

東京都環境科学研究所年報 2004─ 31 ─表４

トンネル出入口の空気中濃度

物質２日間に測定した８データを用いたが、光化学関のトンネル内での排出量をQとし、ガソリン車の台数

連炭化水素については11月９日14〜16時、11月10（N 1 ）、ディーゼル車の台数（N 2 ）を説明変数とする

日16〜18時、多環芳香族炭化水素については11月10重回帰式
Q＝EF1×N1×L＋EF2×N2×L

日16〜18時のデータが欠測となっている。
表４を見るとほとんどの物質が入口よりも出口のほ

EF1：ガソリン車１台当たりの排出係数

うが濃度が高く、自動車起源の物質であることがわか

EF2：ディーゼル車１台当たりの排出係数によりガソリン車とディーゼル車に分けて推定した。

る。
また、NOx、ノナン、デカン、ウンデカン、アルデヒド類は日曜日より月曜日の方が濃度が高く、トラ

ここで、
Q＝(Cout−Cin)×V

ック等のディーゼル車から多く排出されていることをである。ディーゼル車はビデオ計測のバス、普通貨物示している。一方、その他の炭化水素は日曜日の方が車、小型貨物車、貨客車の合計台数とし、二輪車を含濃度が高い場合が多く、乗用車等のガソリン車から多む残りをガソリン車とした。
結果を表５に示した。2003年の結果は、ディーゼく排出されていることが示唆される。

ル車の重回帰係数がマイナスになる場合が多く、ディイ）排出係数
EC以外の測定対象物質については、ディーゼル車ーゼル車からの排出量は小さくなっている可能性が示のみから排出されているかどうか明らかではない唆された。また、排出係数が算出されたものでも、（TSPも粗大粒子である巻上げ粉じんを含む可能性が2001年よりも小さくなっており、炭化水素類についある）。そのため排出係数は既報 4)のように、各成分てもディーゼル車規制の効果が現れていると考えられ東京都環境科学研究所年報 2004─ 32 ─表５

車種別排出係数

文献１）東京都環境局：平成15年度大気汚染状況の測定結果について（2004）
２）石井康一郎ら：自動車トンネルを利用した排出ガス調査（Ⅰ），東京都環境科学研究所年報，pp.4045（1999）
３）石井康一郎ら：自動車トンネルを利用した排出ガス調査（Ⅱ），東京都環境科学研究所年報1999，
pp.40-45（1999）
４）星純也ら：自動車トンネルを利用した排出ガス調査（Ⅲ），東京都環境科学研究所年報，pp.40-45（1999）
５）桜井健郎ら：高速道路トンネル交通車両からの揮
発性有機化合物の排出係数，大気環境学会誌，37（1），pp.47-74（2002）６）星純也ら：自動車トンネルにおける自動車起源化
合 物 の 測 定 （ 4 ）， 環 境 化 学 討 論 会 講 演 要 旨 集 ，pp.734-735（2003）
７）Kittelson, D.B.：Engines and Nanoparticles,
J. Aerosol Sci.,29 (5/6), pp.575-588（1998）
８）Yokota, H. et.al.：Emissions of Organic
Carbon from 'In-Use' Diesel Vehicles. エアロゾる。このことは、ディーゼル車規制の対策のひとつとして採用されている酸化触媒の装着が粒子状物質のみ

ル研究，18(1) pp.40-46（2003）
９）東京都：ディーゼル車排出ガスと花粉症の関連にならず炭化水素類の酸化処理としても有効である 11,関する調査委員会報告書

12)ことからも妥当といえる。ただし、アルデヒド類にス関連環境調査（2003）

ついては排出係数が若干増加しており、酸化触媒による炭化水素類の酸化が必ずしも完全でない可能性を示唆している。

別冊ディーゼル車排出ガ10）東京都：東京都自動車排出窒素酸化物及び自動車排出粒子状物質総量削減計画、p6（2003）
11）横田久司ら：連続再生式DPFの排出ガス低減効
果等について，エアロゾル研究，18（3），pp.185-

４

おわりに194（2003）

気象の影響を受けない自動車トンネルで調査を行う

12）村上雅彦ら：自動車排出ガス中の炭化水素類のことにより、2001年３月から2003年11月の間にEC排出実態及びリスク評価試算，東京都環境科学研究の排出係数が44％程度低下していた。都内の自動車所年報2003，pp.97-104（2003）

排出ガス測定局のSPM年平均濃度が2000年度から2003年度にかけて23％程度 1)の減少を示していることと比較すると、自動車排出粒子の低減率をより直接的に把握できたと考えられる。
ただし、この結果は規制開始後１ヶ月時点の１ヶ所のデータに基づくものであることから、データ数を増やし、より代表性の高いものにすることが必要と考えられる。
東京都環境科学研究所年報 2004