ISSN 1341-3635

国立環境研究所特別研究報告
Report of Special Research from the National Institute for Environmental Studies, Japan

SR−95−2011

九州北部地域における光化学越境大気汚染の実態解明のための前駆体観測とモデル解析（特別研究）
Observational and modeling study of the high-ozone episode in northern Kyushu focusedon the impact of ozone precursors

平成20～22年度
FY 2008～2010

NIES
独立行政法人国 立 環 境 研 究 所

NATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL STUDIES
http://www.nies.go.jp/

国立環境研究所特別研究報告
Report of Special Research from the National Institute for Environmental Studies, Japan

SR−95−2009

九州北部地域における光化学越境大気汚染の実態解明のための前駆体観測とモデル解析（特別研究）
Observational and modeling study of the high-ozone episode in northern Kyushu
focused on the impact of ozone precursors

平成20～22年度
FY 2008～2010

独立行政法人国 立 環 境 研 究 所

NATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL STUDIES

特別研究「九州北部地域における光化学越境大気汚染の実態解明のための前駆体観測とモデル解析」（期間

平成20～22年度）

課題代表者：横内陽子

執編

筆者：横内陽子、高見昭憲、大原利眞
者：横内陽子序
本報告書は、平成20～22年度の 3 年間にわたって実施した特別研究「九州北部地域における光化学越境大気汚染の実態解明のための前駆体観測とモデル解析」の研究成果を取りまとめたものです。
光化学オキシダントは、工場や自動車の排気ガスなどに含まれる炭化水素と窒素酸化物の光化学反応によって発生するオゾンや他の酸化性物質を指し、1970年代に日本各地において深刻な健康問題を引き起こしました。その後、排気ガスの規制などが功を奏し、その発生数は減少していましたが、1985年頃から再び全
国的に注意報発令数が増えています。2007年 5 月には、九州から西日本の広い範囲で高濃度の光化学オゾンが観測されて、大きな社会問題となりました。この原因として、中国で排出されたオゾン前駆物質の反応によって生成される光化学オゾンの越境輸送の影響が大きいことが示唆されています（国立環境研究所発行の「環境儀」33号等で紹介）。しかしながら、越境汚染については、観測も限られており、科学的に不明な点が多々あります。そこで、本研究では、光化学オゾン前駆物質である非メタン炭化水素類、窒素酸化物、および二次生成粒子の長期連続・集中観測をモデル解析と連携して実施しました。観測サイトとしては、ローカ
ルな汚染が少なく、中国大陸の影響を観測するのに適した長崎県福江島を選びました。
その結果、中国からの越境汚染気塊中で光化学反応が進んでいることを如実に示す観測データが得られる
一方、オゾンについては東アジア以外からの流入も多いことが分かりました。春季 3 ～ 6 月平均では中国からの推定寄与率は、オゾンが 26％、エチレンが 23％、粒子状硫酸塩が 83％、窒素化合物が 62％に上りました。最近環境基準が制定された PM2.5 に対しても越境汚染の影響が非常に大きいことが明らかになりました。さらに、中国における前駆物質排出インベントリの検証、大気汚染予報システムの検証も行い、今後の東アジアの大気環境管理に役立つ成果が得られました。
光化学越境汚染は、経済活動や気象変動などにも左右される複雑な現象です。今後、このような研究が一層進展し、我が国のオゾン汚染の悪化防止につながることを期待しています。
最後に、本研究の遂行にあたり、研究所内外の多くの方々のご協力とご支援をいただきました。ここに深く感謝いたします。

平成23年12月

独立行政法人

国立環境研究所

理事長－ iii －

大垣

眞一郎

目
1

2

次

研究の目的と経緯 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

1

1.1 研究の背景と目的 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

1

1.2 研究の構成 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

4

研究の成果 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

5

2.1 研究手法 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

5

2.1.1 観測 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

5

2.1.2 モデル ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

6

2.2 オゾン・窒素酸化物・粒子状物質の観測と動態解析 ･･････････････････････････････････････････････････

8

2.2.1 窒素化合物、粒子状物質連続測定システムの構築 ････････････････････････････････････････････････

8

2.2.2 観測結果 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

8

2.2.3 高濃度オゾンおよび粒子状物質エピソードの解析 ････････････････････････････････････････････････ 20
2.3 非メタン炭化水素の観測と動態解析 ････････････････････････････････････････････････････････････････ 25
2.3.1 非メタン炭化水素（NMHC）の測定法 ･･････････････････････････････････････････････････････････ 25
2.3.2 観測結果 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 26
2.3.3 春季高濃度オゾンエピソード時のNMHCの特性 ･･････････････････････････････････････････････････ 30
2.4 光化学越境大気汚染のモデル解析 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 34
2.4.1 モデルと通年観測結果の比較 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 34
2.4.2 地域別寄与率の評価 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 37
2.4.3 高濃度エピソードのモデル解析 ････････････････････････････････････････････････････････････････ 38
2.5 まとめと今後の展望 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 40［資料］
研究の組織と研究課題の構成 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････ 41

Ⅰ
1

研究の組織 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 41

2

研究課題と担当者 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 41

研究成果発表一覧 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 42

Ⅱ1

誌上発表 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 42

2

口頭発表 ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 44－v－

1 研究の目的と経緯
1.1

NOx は 1996 年をピークに年を追って減少し、NMHC は研究の背景と目的

わが国では全国的に光化学オキシダント（Ox）濃度が1985年以降、低下している（図 1）。即ち、原因物質が減上昇している。 図 1 は日本全国の大気汚染常時測定局

少しているのに、O3濃度が上昇しているという奇妙な現（一般環境大気測定局のうちの継続測定局）で測定された象が起っていることになる。この原因には様々な可能性

光化学Oxの年平均濃度の経年変化を示す。光化学Oxは、がある（大原・坂田 2003）。しかし、これまでに得られ1985～2007年度に0.27ppbv/年（1 ％/年）の割合で上昇した、地上・衛星観測、化学輸送モデル、排出インベントている。昼間（ 9 ～16時）の平均濃度についてもほぼ同リに基づく科学的知見を総合すると、日本全国のO3濃度様である（0.30ppbv/年）。また光化学Ox注意報（光化学の上昇は、大気汚染物質の排出量が急増しているアジア

Oxの濃度が120ppbvを継続して超えると判断される場合

大陸からの越境輸送が主因であると考えられる。

に発令される）の発令地域は徐々に増加し、2007年には

アジア地域では、火力発電所・工場・自動車などによ28都府県と観測史上最大の数となり、汚染が広域化してる化石燃料の燃焼、家庭での木炭燃焼、農業残瑳物の屋いることを示している。特に、2007年 5 月 8 日から 9 日

外焼却、焼き畑、森林火災などの様々な発生源から、NOxにかけて、九州から西日本を中心とする広い範囲で光化や VOC、二酸化硫黄（SO2）などの汚染物質が大量に大学Ox注意報が発令され、近くに大きな発生源が無い九州

気中に放出されている。このような大気汚染物質の排出

北部の離島でも光化学オゾン（O3）が高濃度となり、大量は、燃料消費の増大に従って1980年代後半から急増しきな社会問題となった（例えば、大原ほか 2008）。同様ており、酸性雨、微小粒子や光化学O3などによる大気環の現象は、2006～2009年に毎年、発生している。さらに、境問題を引き起こしている。

山岳や島嶼のような清浄地域の観測地点でも、2000年か

図 2 は、アジア域排出インベントリ REAS（Regional

ら 2005 年の間に数 ppbv ～ 10ppbv 程度の O3 濃度の上昇がEmission inventory in Asia）によって推計された、アジア

観測されている。とりわけ、長野県・八方尾根（標高における NOx 排出量の 1980 ～ 2005 年の経年変化を示す

1850m）における春季（3 ～ 5 月）のO3 濃度の上昇は著（Ohara et al. 2007）。2000年におけるアジア全体のNOx排

しく、1999～2006年において 3 ヶ月平均濃度が約 1 ppbv/

出量は2,511万トンで、中国（45％）とインド（19％）の年の割合で上昇している（Tanimoto 2009）。

排出量が非常に多く、最大の排出国である中国では、石このように光化学 Ox 濃度が上昇しているのに対して、

炭火力発電所（34％）、工場等の石炭燃焼（25％）、自動その原因物質である窒素酸化物（NOx）と非メタン炭化

車等の石油燃焼（25％）が大きな割合を占める。1980年

水素（NMHC；非メタン VOC と類似）についてみると、から2005年における変化に着目すると、NOx排出量はア

図 1 全国の大気汚染常時測定局（一般環境大気測定局；Ox 563局、NOx 543局、NMHC 114局）におけるOx、NOx、NMHCの年平均濃度の経年変化。図中の「Ox（9-16JST）」 は 9 －16時（日本時間）の昼間平均Ox濃度を示す。

－1－

ジア全体では3.3倍に増加し、中でも、中国における増加る。対流圏化学輸送モデルの計算結果によると、地上O3

は 5.0 倍（平均変化率 7 ％/ 年）と非常に大きく、特に、の2000年 4 月平均濃度は、本州を含む日本海周辺地域の2000 年以降は過去最高となっている（ 5 年間で 1.7 倍）。

広い範囲で環境基準60ppbvを超過しており、そのうちのこ の よ う な 最 近 の 増 加 傾 向 は、他 の 排 出 量 推 計結果

10-20％程度が中国・韓国起源であることが判明している（Zhang et al. 2007）や衛星観測（Richter et al. 2005）にお（Tanimoto et al. 2005）。また、1980 ～ 2005 年の排出イン

いても同様に示されている。また、最新の衛星観測結果

ベントリ REAS を使用した四半世紀の東アジア大気質再によると、中国北東部のNOx排出密度が高い地域におけ

現実験結果によると、日本の地上O3の年平均濃度は、こる NO2 カラム濃度（地上から上空までの鉛直平均濃度）の期間に約0.2ppbv/年の割合で上昇しており、 図 1 で示

は、2005 ～ 2008 年に 5 ± 3 ％/ 年の上昇を示しており、される全国で観測された光化学 Ox の結果とほぼ一致す

NOx 排出量が依然として増加し続けていることを示す

る（Ohara et al. 2008）。また、中国のNOx排出量の増加に（Irie et al. 2009）。一方、図には示さないが、1980年から従って日本の地上O3濃度も上昇し、日本上空のO3年平均

2005年の間に、VOC排出量もアジア全体で2.4倍、中国で濃度に占める中国寄与率は、1980年の 6 ％から2003年のは3.1倍に、また、硫酸塩粒子や酸性沈着物質の原因とな11％まで約 2 倍に増加している。更に、地球全体を対象

るSO2排出量もアジア全体で2.7倍、中国では3.1倍に、そとしたシミュレーション結果によると、日本上空のO3濃れぞれ増加している。

度のうち、春季には約12％、夏季には約10％が中国起源

大陸で排出されたNOxやVOCは光化学反応によってO3であることが示されている（Nagashima et al. 2010）。こを生成し、それが長距離輸送され、アジア大陸の風下にれらのことから、中国国内の排出量の増加によって生成位置する日本などに越境汚染を引き起こすと考えられされる O3 が増加し、これが日本に越境輸送された結果、

図 2 アジアにおけるNOx排出量の1980～2005年の変化。

図3

2007年 5 月 7－9 日における地表面から500mまでの平均オゾン濃度と平均風の時間変化（シミュレーション結果）。図中の“H”は当日 9 時における東シナ海上の移動性高気圧の中心位
置、矢印は風ベクトル（風向と風速）を示す。

－2－

Characterization of OMI tropospheric NO2 measure-

日本の地上O3濃度が上昇していると考えられる。

ments in East Asia based on a robust validation compari-

光化学 Ox が全国的に高濃度となった 2007 年 5 月上旬

son. SOLA 5:117-120の地上 O3 濃度分布のシミュレーション計算結果を図 3に示す（大原ら 2008）。この図において、東シナ海に位Nagashima T, Ohara T, Sudo K, Akimoto H (2010) The

置する高気圧の北側の西風で、中国東岸から流れ出した

relative importance of various source regions on East

汚染気塊が、朝鮮半島南部を経て、九州北部から東日本

Asian surface ozone. Atmospheric Chemistry and Physicsの広い範囲に高濃度の O3 域を形成する様子が表現されDiscussion 10: 9077-9120ている。80ppbv以上の高濃度O3を含む気塊は東西500km

大原利眞，坂田智之（2003）光化学オキシダントの全国

以上の大規模なもので、中国国内の汚染物質のみでなく、的な経年変動に関する研究，大気環境学会誌 38:47-54

韓国や日本国内の影響も受けている。そのうち、中国のOhara T, Akimoto H, Kurokawa J, Horii N, Yamaji K, Yan X,

影響割合は地域と期間によって異なるが、北日本を除く

Hayasaka T (2007) An Asian emission inventory ofと25～45％と見積もられる。なお、2007年の 4 月から 5

anthropogenic emission sources for the period 1980-

月には、九州北部地方で O3 が 100ppbv を超える高濃度エ2020. Atmospheric Chemistry and Physics 7:4419-4444

ピソードが 5 回程度発生し、そのいずれにおいても越境大原利眞，鵜野伊津志，黒川純一，早崎将光，清水厚

汚染影響が大きかった（板橋ら 2009）。今後も同様な高（2008）2007年 5 月 8、9 日に発生した広域的な光化学濃度オゾンが発生する危険性が高く、また、わが国全体

オ ゾ ン 汚 染 － オ ー バ ー ビ ュ ー －，大 気 環 境 学 会 誌のオゾン汚染の悪化に関わってくる可能性も指摘されて

43:198-208
Ohara T, Yamaji K, Uno I, Tanimoto H, Sugata S, Nagashima

いる。
このように日本の大気質は、中国を始めとする他国か

T, Kurokawa J, Horii N, Akimoto H (2008) Long-term

らの越境汚染の影響を強く受けていることが明らかにさ

simulations of surface ozone in East Asia during 1980-れている。しかし、未知の問題・課題が多く、また、国2020 with CMAQ. In: Borrego C, Miranda AI (eds) NATO

際的な共通理解も充分には得られてないことから、引きScience for peace and security series - C: Environmental

続き、越境大気汚染に関する科学的な知見を集積するこ

Security, Air Pollution Modelling and its Application XIX.

とが重要である。特に、これまで技術的な問題などによっ

Springer, pp 136-144て十分に行われていないNMHC及びNOxの連続観測をモ

Richter A, Burrows JP, Nüß H, Granier C, Niemeier U

デルと連携して実施することが必要である。そこで、本(2005) Increase in tropospheric nitrogen dioxide over

研究では、アジア大陸の影響を検出しやすい長崎県福江China observed from space. Nature 437:129-132 doi:10.

島をフィールドに設定し、オゾンとその前駆物質である

1038/nature04092

NMHC及びNOx、さらに光化学反応によって生成される

Tanimoto H, Sawa Y, Matsueda H, Uno I, Ohara T, Yamaji K,

粒子状物質の観測とモデル解析を実施して、（ 1 ）東ア

Kurokawa J, Yonemura S (2005) Significant latitudinal

ジアから九州北部への光化学オゾン前駆物質の輸送実態

gradient in the surface ozone spring maximum over Eastの解明、
（ 2 ）九州北部地域に発生した光化学大気汚染

Asia. Geophysical Research Letter 32:L21805 doi:10.

エピソードの実態の解明、（ 3 ）大気汚染予測システム

1029/2005GL023514
Tanimoto H (2009) Increase in springtime troposphericの検証と改良を目指す。

ozone at a mountainous site in Japan for the period 19982006. Atmospheric Environment 43:1358-1363

参考文献
板橋秀一，弓本桂也，鵜野伊津志，大原利眞，黒川純一，

Zhang Q, Streets DG, He K, Wang Y, Richter A, Burrows JP,

清水厚，山本重一，大石興弘，岩本眞二（2009）2007

Uno I, Jang CJ, Chen D, Yao Z, Lei Y (2007) NOx emission

年春季に発生した東アジア域スケールの広域的越境汚

trends for China, 1995-2004: The view from the ground

染の化学輸送モデルCMAQによる解析，大気環境学会

and the view from space. Journal of Geophysics Research

誌 44:175-185

112:D22306 doi:10.1029/2007JD008684

Irie H, Kanaya Y, Takashima H, Gleason JF, Wang Z (2009)

－3－

1.2

研究の構成

の周囲は民家も少なく人為起源汚染の発生源は少ない。

本研究では、光化学オゾン前駆物質の系統的な観測と非メタン炭化水素については光化学反応性の高いオレ

モデルの連携によって、光化学オゾンエピソードの実態

フィン類、芳香族類を含む20成分の毎時間測定を継続し解明を進める。そのために、以下の 3 つのサブテーマをた。窒素酸化物についてもNOy計により日変動、季節変設定して研究を進めた。

動データを得ると共に、 4 ～ 5 月の集中観測ではエアロ
ゾル質量分析計を導入し、高い時間分解能で粒子状の硝（ 1 ） 光化学オゾン前駆物質の高精度測定システムの構築

酸塩や有機物の観測を行った。また、オゾンゾンデによ

福江島における光化学オゾン前駆物質（非メタン炭化

るオゾンの鉛直分布を観測したほか、他機関との研究協

水素と窒素酸化物）観測のためのシステムを構築した。

力（農環研米村氏、長崎県ほか）により、福江島周辺におけるオゾン、CO、SO2のデータを入手した。

非メタン炭化水素については、既に開発した自動連続測定システム（C2～C7対応）に、カラムスイッチング機

観測結果を基に、東アジアから長距離輸送によってわ能を付加して、測定対象をC2～C10炭化水素に拡張した。

が国に持ち込まれるオゾン前駆物質の実態、九州北部に

大気濃縮装置、ガスクロマトグラフ、水素ガス発生装置

おける大気質への影響を評価した。特に、光化学大気汚などの全ての動作を自動化し、インターネットを介した

染エピソード時の前駆物質や粒子状物質の変動の詳細を

リモート制御を可能にした。窒素酸化物については、既明らかにした。

存のNOx計のインレットにモリブデンコンバータを付加し、全窒素酸化物（NOy）を測定できる装置を作製した。

（ 3 ） モデル解析等による実態解明と予報システムの検証・改良

またインパクターを用いてガス状・粒子状別の観測を可

福江観測期間を対象にして、東アジアスケールの化学能にした。

輸送モデルによるシミュレーション計算を実施し、福江（ 2 ） 福江島における通年および春季集中観測の観測データを使用して検証するとともに、日本、中国、越境汚染による高濃度オゾンが観測されている長崎県

韓国の各地域を対象とした排出量感度実験を実施し、各福江島においてオゾンおよび光化学オゾン前駆物質の通地域からの大気汚染物質濃度の寄与率を評価した。更に、

年・集中観測を実施した。福江島は九州北部西端に位置

NMHC 成分毎に観測濃度とモデル濃度を比較すること

し大陸からの輸送を観測するのに適している。
観測サイト

により、NMHC排出インベントリの妥当性を評価した。

－4－

2

研究の成果

2.1 研究手法

Q-AMSはPM1程度の粒子を測定しており、主に人為起源

2.1.1 観測由来のサルフェート（SO4）、ナイトレート（NO3）、ア

長崎県福江島大気観測施設（128.7°E、32.8°N）に観

ンモニウム（NH4）、クロライド（Chl）、有機物（Org）

測サイトを設置し観測を行った。その位置、観測サイトを測定している。較正は硝酸アンモニウムの直径 350nmの写真を図 4 と写真 1 に示す。福江島は九州北部西端にの粒子を用いて行った。データの解析については既存の位置し、中国大陸との間には東シナ海があり大陸からのソフトを用いた（Allan et al. 2003a,b, 2004, Jimenez et al.

物質輸送の影響を観測するには適している。観測サイト

2003）Q-AMSの詳細については既出の論文を参照のことの周囲は民家も少なく人為起源汚染の発生源は少ない。

（Jayne et al. 2000, Takami et al. 2005, 2007）。Q-AMS のイ

本特別研究ではオゾンおよび二次粒子とその前駆体の観ンレットも地面から 3 mの位置に設置し、ステンレス製

測を行うことを目的としているので、観測項目としては、の配管入口にPM2.5サイクロン（URG製）を設置して粗大オゾン、窒素酸化物など窒素化合物（NOx、NOy）、非メ粒子をカットした。

タン炭化水素（Non-methane Hydrocarbons, NMHC）および硫酸塩、硝酸塩、有機物など二次生成する粒子を主な測定対象とした。NOy、NMHC の観測システムについてはそれぞれ2.2.1、2.3.1で説明する。
ここでは、オゾン、エアロゾル質量分析計による微小粒子の測定について説明する。オゾンの測定は Thermo
製の大気微量化学種測定用オゾン計（49C）を用いた。精度管理のため年に一度（ 8 月から 9 月にかけて）日本
サーモ社にメンテナンスと較正を依頼し、同社が所有する二次標準機器（NISTを一次標準としたときの二次標準という意味）を用いて較正を行った。窒素酸化物（NOx）

図4

福江島の位置については Thermo 製の大気微量化学種測定用 NOx 計（42C）を用いて測定した。これは、現地において濃度既知の一酸化窒素（NO）と希釈器を用いて数カ月に一度較正を行った。このほか一酸化炭素（CO）については、同
じ敷地内にある千葉大学の観測施設にある Thermo 製の大気微量化学種測定用 CO 計（48C）のデータを用いた。
これらガス状物質については、地面から約 3 mのところにインレットを設置し、テフロンチューブを用いて室内に引き込み、装置に大気を導入した。
粒子状物質の化学組成はエアロダイン社製の四重極型
写真 1エ ア ロ ゾル 質 量 分析 計（Aerosol mass spectrometer: Q-

福江観測施設の全景AMS）を用いて測定した。装置の概要を図 5 に示す。測定原理は、大気中の粒子をエアロダイナミックレンズでガスと粒子に分離するとともに粒子ビームを生成し、粒子ビームがヒータに衝突することで物質は蒸発し分子となり、その分子を四重極質量分析計で分析し、化学種の濃度を測定している。この観測では蒸発器の温度設定を
図5

600 ℃とした。エアロダイナミックレンズの特性により－5－

エアロゾル質量分析計の模式図

気象要素は Vaisala

WXT520 を用いて測定した。測定鵜 野 ら（2005）と ほ ぼ 同 様 で あ り、気 層 反 応 系 に は

項目は風向、風速、気温、相対湿度、気圧、降雨強度で

SAPRC-99（Statewide Air Pollution Research Center,ある。観測期間は、オゾン、NOx、CO は 2008 年 11 月かVersion 99; Cater, 2000）、反応ソルバーには EBI（Euler

ら、NOyは2009年 3 月から現在まで継続している。また

Backward Iterative）、エアロゾルモジュールには AERO3

Q-AMS の観測は 2009 年 3 － 5 月、2010 年 12 月に観測をを用いた。また、ガス状物質の乾性沈着速度は 3 種類の行った。

抵抗和（動力学抵抗＋分子粘性抵抗＋表面抵抗）の逆数（Wesely, 1989）として計算した。一方、エアロゾルの乾

2.1.2 モデル

性沈着速度はエアロゾル RPM（Binkowski and Shankar,

2.1.2.1 シミュレーションモデル

1995）を使用して計算した。エアロゾルの乾性沈着速度

本研究では、東アジアスケールの広域越境大気汚染をは、動力学抵抗、分子粘性抵抗及び重力沈降が考慮され、シミュレートするために、地域気象モデルと化学輸送モ

粒径モード別に乾性沈着速度が計算される。

デ ル を 連 携 し た モデ リ ン グ シ ス テ ム（鵜 野 ら、2005;
Yamaji et al., 2006）を用いた。

2.1.2.2 計算条件
図 6 は、モデルの計算領域と計算条件を示す。シミュ
レーション期間は、集中観測期間を含む2009年 1 月 1 日

2.1.2.1.1 地域気象モデル（RAMS）

から2010年 9 月15日までとした。

本システムでは、領域気象モデルとしてRAMS 4.4を使用した。RAMS は、コロラド州立大学で圧縮性非静力学方程式をベースに開発され、 3 次元の気象成分（温度、2.1.2.2.1

RAMS

水蒸気、風速、風向、降水、雲など）の時間変化をシミュ

RAMSの計算領域は、北緯25°、東経115°を計算中心とレートする事が可能な領域気象モデルである（Pielke et

し、水平方向は80×80kmメッシュで100×90グリッド、

al., 1992）。計算時に指定可能なオプションに対する設定

鉛直方向21層（最高高度約23km）である。RAMSの初期は、基本的に鵜野ら（2005）に従った。

値・境界値には、NCEP/NCAR（National Centers forEnvironmental Prediction/ National Center for AtmosphericResearch）の2.5°×2.5°、6 時間間隔の客観解析データを

2.1.2.1.2 化学輸送モデル（CMAQ）
化学輸送モデルには、米国環境保護庁（EPA）によっ用いた。

て開発された化学物質輸送モデル CMAQ（Community
Multiscale Air Quality model; Byun and Schere, 2006）バー

2.1.2.2.2 CMAQ
CMAQの計算領域は、北緯25°、東経115°を計算中心とジョン4.4を用いた。本研究で使用した計算オプションは

図6

本研究で用いたモデリングシステムの概要－6－

し、水平方向は80×80kmメッシュで78×68グリッド、

tory of anthropogenic emission sources for the period

鉛直方向14層（最高高度約23km）である。CMAQの初

1980-2020, Atmos. Chem. Phys., 7, 4,419-4,444

期条件・境界条件には、全球化学気候モデル CHASER

Pielke, R.A., W.R. Cotton, R.L. Walko, C.J. Tremback, W.A.

（CHemical AGCM for Study of atmospheric Environment

Lyons, L.D. Grasso, M.E. Nicholls, M.D. Moran, D.A.

and Radiative forcing；Sudo et al., 2002）で計算された月

Wesley, T.J. Lee, and J.H. Copeland (1992) A comprehen-

平均濃度を使用した。

sive meteorological modeling system -RAMS, Meteorol.
Atmos. Phys. 49:69-91

人為起源排出量にはアジア域エミッション・インベン
トリREAS（Emission Regional Emission inventory in Asia）

Sudo, K., M. Takahashi, and H. Akimoto (2002) CHASER: A

バージョン1.1（Ohara et al., 2007）の2005年データを、バ

global chemical model of the troposphere - 1. Model

イオマス燃焼と火山の排出量データには Streets et al.

description, J. Geophys. Res., 107, 4339, doi:10.1029/（2003）を、植物起源NMVOCにはGuenther et al.（1995）

2001JD001113

による月別発生量を、それぞれ使用した。なお、排出高

Streets, D.G., T.C. Bond, G.R. Carmichael, S.D. Fernandes,

度は燃料燃焼発生源（面源）と植物起源 NMVOC は高度

Q. Fu, D. He, Z. Klimont, S.M. Nelson, N.Y. Tsai, M.Q.

550m以下、火山は高度700～2600ｍ、バイオマス燃焼発

Wang, J.-H. Woo, and K.F. Yarber (2003) An inventory of

生源は高度1000m以下でそれぞれ鉛直一様に与えた。まgaseous and primary aerosol emissions in Asia in the year

た大規模火力発電所の排出高度には有効煙突高度を考慮

2000, J. Geophys. Res., 108, 8809, doi: 10.1029/2002JD

して高度350ｍを中心とする鉛直分布を設定した。

003093

また、再現実験ととともに、ゼロエミッション法にて

鵜野伊津志，大原利眞，菅田誠治，黒川純一，古橋規尊，

中国、韓国、日本及びその他の発生源地域別構成比を評山 地 一 代，谷 本 直 隆，弓 本 桂 也，植 松 光 夫（2005）

価した。

RAMS/CMAQの連携システムによるアジア域の物質輸
送シミュレーションシステムの構築、
大気環境学会誌、
40:137-147

参考文献
BinKowski F. S., and U. Shankar (1995) The regional partic-

Wesely, M. L.(1989) Parameterization of surface resistances

ulate model 1. Model description and preliminary result,to gaseous dry deposition in regional-scale numerical

J. Geophys. Res., 109, D12, 26191-26209

models, Atmos. Environ., 23:1293-1304

Byun, D. W., and Schere, K. L. (2006) Review of the govern-

Yamaji, K., T. Ohara, I. Uno, H. Tanimoto, J. Kurokawa, anding equations, computational algorithms, and other com-

H. Akimoto (2006), Analysis of the seasonal variation of

ponents of the Model-3 Community Multiscale Air

ozone in the boundary layer in East Asia using the Com-

Quality (CMAQ) modeling system, Applied Mechanics

munity Multi-scale Air Quality model: What controls sur-

Reviews, 59, 51-77

face ozone levels over Japan ?, Atmos. Environ., 40,

Carter, W.P.L. (2000) Documentation of the SAPRC-99

1,856-1,868

chemical mechanism for VOC reactivity assessment,
Final report to California Air Resource Board, Contract
No. 92-329 and 95-308
Guenther, A., C.N. Hewitt, D. Erickson, R. Fall, C. Geron, T.
Graedel, P. Harley, L. Klinger, M. Lerdau, W. McKay, T.
Pierce, B. Scholes, R. Steinbrecher, R. Tallamraju, J. Taylor and P. Zimmerman (1995) A global model of natural
volatile organic compound emissions, J. Geophys. Res.
100:8873-8892
Ohara, T., H. Akimoto, J. Kurokawa, N. Horii, K. Yamaji, X.
Yan, and T. Hayasaka (2007), An Asian emission inven-－7－2.2 オゾン・窒素酸化物・粒子状物質の観測と動態解析で構成されている。大気をまずテフロンフィルターに通2.2.1 窒素化合物、粒子状物質連続測定システムの構築

し、粒子を除去した後、Ch. 3とCh. 4に分けた。Ch. 3で本研究ではまず、NOy、全硝酸（TN）計を構築し、2008

は大気を直接市販の NOx 計に導入し、NO 濃度を測定し

年 11 月より観測を始めた。装置の概要を図 7 に示す。本

た。Ch. 4では光解離変換器に導入し、その中でNO2をNO

装 置 は ス ク ラ バ ー 差 量 ／ 化 学 発 光 法 [Sadanaga et al.,に光解離した後、市販のNOx計に導入した。Ch. 3とCh. 4

2008a, 2008b; Yuba et al., 2010] を基としている。具体的にで得られたシグナルから、NOおよびNO2濃度を得た。なは、Ch. 1のNOy モードでNOy 濃度を測定、Ch. 2のNOy－

お、光解離変換器では亜硝酸の干渉が懸念されるが、実TNモードでNOy－TN濃度を測定、両モードの差分をとる

験的に亜硝酸の干渉を調べたところ、NO2濃度に対してことにより、TN 濃度を求めた。Ch. 1 では、大気導入口

3 ％未満と見積もられた。なお、連続観測においては、の直後に598 Kに加熱されたモリブデン還元触媒を設け、紫外LEDの出力の低下による変換効率の減少が懸念されそこで NOy , を NO に還元、その後市販の化学発光式 NOx

るが、観測を始めた2010年 3 月から現在まで、変換効率計により、その濃度を測定することで NOy 濃度を得た。

の低下は確認されなかった。

Ch. 2 では、モリブデン還元触媒の前段に PTFE フィル
ター、内壁に NaCl を塗布した環状デニューダーを設け、2.2.2 観測結果

粒子およびガス状硝酸を除去した大気を同様に Mo 還元

2.2.2.1 オゾンの観測結果

触媒に導入し、NOy－TN濃度として測定した。なお、Mo

2.2.2.1.1 地上で観測されたオゾン濃度

還元触媒の保証期間は 1 年間であるが、Ch. 1においては

年変動・季節変動

粒子も含めてMo還元触媒に導入するため、寿命が短くな先に述べたとおり、我々のオゾン観測では毎年夏（ 8る。そのため、Ch. 1については 3 ヶ月に 1 度現地へ赴き、月あるいは 9 月）測定機を一ヶ月ほどかけメンテナンス

触媒の交換を行った。Ch. 2 については Mo 還元触媒の前しており、毎年夏に一月ほどのデータ欠損の月がある。

段にテフロンフィルターが設けられており、通常より寿データ解析の便宜上、メンテナンス後の測定再開からメ

命が短くなる心配はないため、 1 年に 1 度の頻度で触媒

ンテナンス前の測定終了までを一観測期間とする。また、を交換した。

オゾン計はほぼ 1 年間フル稼働させており、汚れなどの一方、本研究では確度の高い NOx 濃度を連続観測する付着により観測末期までに最大で 15％ほど感度が落ちために、紫外発光ダイオード（LED）を用いた NO2 光解ていることがこれまでメンテナンスで判明している。以離変換器を構築し、2010年 3 月よりNOx の連続観測を始下のデータは上記の感度減衰の補正を行っていない。

めた [Sadanaga et al., 2010]。装置の概要を図 8 に示す。

2008年11月19日から2011 年 7 月31日まで地表で観測

本装置は Ch. 3のNOモードおよび、Ch. 4の NOcモード

された 5 分ごとのオゾン濃度の時系列変動を図 9 に示す。各期間で観測されたオゾン濃度の年平均値（± 標準偏差）はそれぞれ43ppb ± 16ppb、45ppb ± 13ppb、41ppb± 13ppb で経年変化は見られなかった。季節変動の傾向
としては、毎年秋（10月－11月）と春（ 3 月から 5 月にかけて）に濃度が全体的に高くなり、冬（12 月と 1 月）と夏（ 6 月から 7 月）に低くなる傾向が見られた。月別

図7

平均値を見ると（図10）毎年 4 月に月平均が最大（53ppb

NOy 、全硝酸（TN）計の概略図～ 65ppb）となり、7 月に最小（19ppb ～ 26ppb）となる。
2002 年～ 2004 年に沖縄本島辺戸岬で観測されたオゾン濃度の変動と比較すると（Suthawaree et al., 2008）ほぼ同様の季節変動パターンを示すことがわかった。この周期は晩春や初秋の光量が十分ある時期にアジアモンスーンと呼ばれる大陸から大気塊が太平洋側に流れ込む西高

図8NOx 計の概略図。

東低の気圧配置が重なり、大陸で放出された揮発性有機－8－

図 9 福江観測所で観測されたオゾン濃度の時系列変動 （a）2008年11月19日
から2009年 8 月27日までの期間、（b）2009年 9 月16日から2010年 8 月
3 日までの期間、（c）2010年 9 月14日から2011年 7 月31日までの期間。

図10 2008年12月から2011年 7 月までに福江島で観測されたオゾン濃度の月平均濃度。誤差のバーは平均からの変動係数を示す。

－9－

化合物や NOx などの前駆体物質が輸送途中で反応し、オいる。

ゾンなどの二次汚染物質を生成しているからだと考えられる。月平均値を先の文献値と比較すると、福江島での高濃度エピソードと大気塊の軌跡

観測値が春季のデータで 10ppb ほど高く、最小となる夏
季ではほぼ同じであった。これは福江島のほうが辺戸岬

越境汚染の影響の可能性を検証するため、高い濃度が観測された期間の後方流跡線の解析を行った。

より直接的にオゾンの影響を受けていることを示唆して

まず高濃度のエピソードであるが、ここでは 60ppb 以

図11 2009年 4 月 7 日～ 4 月12日に観測されたエピソード期間の後方流跡線（現地時間 4 月 7 日午前 8 時の後方流跡線）

図12

2009年 8 月23日から 8 月24日の期間のオゾン濃度の時系列プロット。

－ 10 －

上の濃度が 24 時間以上続いた場合をエピソードとしての高濃度期間は韓国由来、または日本由来の中距離輸送

とりあげる。このエピソード時の大気塊の後方流跡線をの影響の可能性が示唆された。

HYSPLIT trajectory model（NOAA ARL）を用いて計算した。多くの流跡線は中国山東半島付近を通過してきてい2.2.2.1.2 ゾンデによるオゾンの鉛直分布の観測

ることがわかった（例として図 11 参照）。各エピソード

越境輸送時のオゾンと気象要素の鉛直分布を把握する

期間中濃度の日変化は見られず、昼夜を問わずエピソー

ために、2010年 5 月11～15日に福江島大気観測施設に近ドが出現していることから、オゾンは生成してから暫く接する場所でゾンデ観測を実施した。このうち、オゾン

経過したものであることが示唆される。

ソンデ観測は 5 月11～13日に 5 回、低層気象ゾンデ（GPS

対照的に、濃度が正午過ぎ頃に最高になる日変動も時ゾンデ）観測は 5 月11～15日に20回（ 1 日に 4 回、08 :折観測された（例として図12）。後方流跡線を描くと、釜30, 11 : 30, 14 : 30, 17 : 30頃に放球）、それぞれ実施した。

山や福岡などを経由して大気塊が福江に到達していたこ

観測最高高度は18000m～30000mであり、気象ゾンデにとがわかったことから、これらの一山型の日変動は反応

よる測定項目は気圧、相対湿度、気温、風向、風速である。

前の前駆体を含む大気塊が中距離輸送により福江に到達

図13は、ゾンデ観測期間を含む2010年 5 月 9 ～15日にし、福江上空での化学反応により生成したものであるこ

福江島大気観測施設で測定されたオゾン、有機粒子、サとが示唆された。

ルフェートの地上濃度とゾンデ観測時刻を示す。図13で示されるように、越境輸送によると考えられる有機粒子、サルフェート、及びオゾンの高濃度が観測されている。

まとめ
2008年 11 月 19 日から2011 年 7 月まで長崎県福江島でオゾン濃度の長期観測を行った。観測結果から福江島でまた、 5 月 11 日と 13 日午後のオゾンゾンデ観測時には、地上で60ppbを超える濃度が観測されている。

観測されるオゾンは毎年再現性のある季節変動は示すも

図14は、オゾンゾンデ及び気象ゾンデによって観測さのの、3 回の観測期間の各々の平均値を比較すると、ほれた、地上5000mまでのオゾン濃度と気象要素の鉛直分

とんど同じであったことが判明し、経年変化は観測され布を示す。また、図15は、オゾンゾンデ観測を実施したなかった。季節変化は、春と秋にオゾン濃度は高く、そ5 月 11 ～ 13 日における各日 9 時の衛星雲画像と天気図

して夏と冬に低くなる傾向が見られた。濃度が高い時（http://www.ebayama.jp/html/tenki_j.htmlより）、及び各日（60ppb ＜）の後方流跡線を解析すると、1 日以上高濃度

15 時の地上オゾン濃度分布（モデル計算結果）を示す。

が続くエピソード時は主に中国大陸から大気塊が運ばれ

以下、図13～15に従って、オゾン濃度と気象要素の鉛直てきている時であり、日変動を示す短時間型（＜24時間）

分布の特徴について日別に概説する。

図13 2010年 5 月のゾンデ観測中の二次粒子とオゾンの地上観測値。図中の黒丸印は気象ゾンデ、
赤丸印はオゾンゾンデ観測と気象ゾンデ観測の実施時刻を示す。

－ 11 －

図14 福江のゾンデ観測によるオゾン濃度と温位、相対湿
度、絶対湿度、風向、風速の鉛直分布。

図15 2010年5月11～13日の各日の 9 時の衛星雲画像と天気図（上段、http://www.ebayama.jp/html/tenki_j.htmlより）、
15時のモデルによる地上オゾン濃度分布（下段）。

－ 12 －

①

5 月11日た。また、オゾンが朝鮮半島上空から九州北部に越境輸

この日の 9 時には上海付近に移動性高気圧があり、そ送されている様子がモデルで示されている。一方、渤海の北側の西風によって中国沿岸域から西日本に大気汚染付近の移動性高気圧は前日から停滞したままである。気物質が越境輸送されやすい典型的な気象状態にあった。

象の鉛直分布に着目すると、高度5000m以下の大気層は、モデルで計算されたオゾン濃度の地上分布によると、オ

高度700～800m程度の混合層、その上層の高度2000m程

ゾンが大陸から越境輸送されている様子が計算されてお度までの遷移層、更にその上の高度3000mまでの別の大り、当日午後に福江島で観測された高濃度のオゾンと粒気層、そして自由対流圏の4層構造であることがわかる。

子は越境輸送されたものである可能性が高い。気象の鉛混合層と遷移層では風が非常に弱く、風向は北寄りで、直分布に着目すると、午前中から15時頃に高度1800m程

ばらつきが大きい。

度の混合層が存在し、混合層内では温位が鉛直一様で湿オゾンゾンデ測定結果によると、朝（8：24）のオゾ

度は高く、また、風速 6 ～ 8 m/s程度の北風が鉛直方向

ン濃度は、高度3000m付近まで鉛直方向の変化が小さく、にほぼ一様に吹いている。混合層の上では、これらの気70 ～ 90ppb の高い濃度レベルで推移している。一方、午象要素は急激に鉛直方向に変化している。一方、14：30

後（14：49）のオゾン濃度鉛直分布の観測結果によると、付近のオゾン濃度は、混合層内においてほぼ一様に80～

オゾン濃度は、午前中と同様に高度3000m付近まで鉛直

90ppb と高濃度を示し、また、混合層の上空でも同程度方向の変化が小さく70～80ppbで推移し、高度3000m以上の濃度範囲にある。同じ頃の地上オゾン濃度も 70 ～で低下している。これらのことから、移動性高気圧圏内

80ppb と高く、混合層内の一様な高濃度オゾンは大陸かの弱風によって、東 シナ海周辺の広域において高度ら越境輸送されたものである可能性が高い。しかし、混3000m 程度まで大気汚染物質が高濃度となり、その空気

合層上空のオゾン濃度レベルも同程度であることから、塊の南下によって、午後に福江島の地上でオゾンや微小越境オゾンが混合層内を水平輸送されたのか、あるいは、粒子が増加した可能性がある。

より上空にまで広がっているのかは明らかでない。
②

5 月12日2.2.2.2 窒素酸化物の観測結果

前日に上海付近に中心があった移動性高気圧は渤海方【NOy、全硝酸の季節変動】

面に移動したため、大陸からの越境オゾンの影響は減少

NOy、全硝酸に関しては 2008 年 11 月より観測を開始

し、福江島におけるオゾン濃度は前日よりも低下してしているが、2010 年度に関しては、観測所周辺の湿度が60ppb 程度でであった。モデルの結果でも、越境汚染影高かったためか、測定装置の結露による故障が頻発した。

響が前日に比べて少ないことが伺える。気象の鉛直分布

そのため、欠測期間が多いので、本報告書は2009 年度にに着目すると、午前中から15時頃に高度1000m程度の混関する結果について述べる。NOy、全硝酸の季節変動に合層が存在することが明瞭に示されており、混合層内でついて図16に示す。NOy、全硝酸とも春季に高く、夏季は温位と絶対湿度が鉛直一様で、風速 4 m/s 以下の弱いに低い季節変動を示した。これは、沖縄辺戸岬で観測さ北風が吹いている。
8：40付近のオゾン濃度は高度2000m付近まで60ppbでほぼ一定であり、大陸起源のオゾンが弱風条件のもとで東シナ海上に停滞し、混合層の 2 倍程度の高さにまで存在していた可能性がある。高度2000m以上では、高度が高いほどオゾン濃度が上昇する。一方、14：30頃のオゾ
ン濃度鉛直分布の観測結果によると、地上から高度が高くなるに従ってオゾン濃度がほぼ単調に上昇しており、混合層内外での大きな濃度変化はない。
③

5 月13日

福江島の地上におけるオゾンと微小粒子の濃度は当日午後に上昇し、80ppb を超えるオゾン高濃度が観測され－ 13 －

図16 2009年 3 月～2010年 3 月における NOy（黒丸）、全硝酸（白丸）の月平均濃度変化。

れた季節変動と類似しているが、NOy の絶対濃度の月平
均 値は最大で 5.5ppbv と沖縄辺戸岬に比べて 4 倍程度[Takiguchi et al., 2008] 高濃度であった。全硝酸も最大で 2
ppbv近くと、沖縄辺戸岬のNOy 濃度と同じ程度の濃度に達した。なお、TN/NOy 比については最大値でこそ 50％近くに達するが、平均では 25％ 程度であり、沖縄辺戸
岬のそれと比べると低い。これは、福江島は沖縄辺戸岬と比べて大陸からの距離が近く、NOy の光化学反応の進
行度合の低い気塊が達した結果と考えられる。

【NOxの季節変動】
NOx については 2010 年 3 月より観測を開始しているが、NOy全硝酸の観測と異なり、結露による故障はなかったため、欠測はほとんどなく観測ができた。2010年度のNOxの季節変動について図17に示す。NOについてはもっぱら近傍発生によるものと考えられ、詳細な議論はここではしないが、NO2 については夏季に低く、冬季に高くなる季節変動が観測された。この理由についてはまず、観測所の近傍の要因としては、冬季に NOx の放出量が相対的に上昇すること、境界層高度が夏季に比べて冬季のほうが低く、地表面付近に NOx がたまりやすいことが考えられる。次に後方流跡線解析によって気塊の由来別に

図18 気塊由来別に分類したa）NO、b）NO2の月平均濃度変化。●:中国、○:韓国、▲:日本、△:海洋由来を示す。

分けたNOxの季節変動について図18に示す。NOについて
は気塊由来による依存性は見られなかった。これは、NOは寿命が短く、観測所近傍からの発生の影響に支配されるためである。一方、NO2 については海洋由来が低く陸られる。韓国のほうが中国より福江島からの距離が近い

地由来が高くなる傾向が見られた。特に、韓国由来の気こともこの考えを支持している。さらには、図17のNO2

塊がいずれの月も高かった。この結果からは、福江島はの季節変動の要因として、冬季は夏季に比べて NOx の寿

大陸からの距離が比較的近く、大陸から発生した NOx の命としては長く、大陸で発生した NOx が冬季のほうがよ

一部が酸化されずに福江島まで到達していることも考えり多く酸化されずに福江島まで到達した可能性も考えられる。しかしながら、この影響と近傍発生による影響を分けて考えることは困難であり、現段階でははっきりとした結論は出せず、今後の課題である。

【窒素酸化物によるオゾン生成効率の評価】
オゾン生成効率（OPE）は、「NOx 1分子が酸化される間に生成するO3の分子数」として定義される[Kleinman etal., 2002]。オゾンは図19で示されるようなOH、HO2、RO2
ラジカルを連鎖担体とした連鎖反応サイクルを通して光
化学的に生成する。このサイクルが回り続ける限りオゾ
図17 2010年 3 月～12月におけるNO（白丸）、NO2（黒丸）の月平均濃度変化。

ンが生成されることになる。一方で、OHラジカルとNO2との反応、あるいはペルオキシアシルラジカル（RC（O）－ 14 －

OO）と NO2 との反応が起こると HNO3 や PANs が生成すサイクルの停止反応となる。

る。生成したHNO3 や PANsなど、NOx 以外のNOy 成分は以上の関係から、NOxの酸化生成物質であるNOzの変化

NOzと呼ばれ、NOxと比べて安定であるためにオゾン生成量とO3の変化量との関係を調べることにより、オゾン生に寄与しなくなるので、これらの生成反応がオゾン生成成に寄与するNOxが酸化されてNOzになるまでに、生成するO3の分子数を算出することができる。オゾン生成効率を見積もる式は次式で表される。
ΔO 3
OPE = --------------ΔNO z（1）

しかし、実際には、NOとO3 の反応によりO3 が消費さ
れ NO2 が生成するプロセスが存在する。これにより消費された O3 の分を補正するために O3 のかわりに Ox（=O3+NO2）を用いるほうがより正確なOPEを見積もることができる。

図19

Δ ( O 3 + NO 2 )ΔO x
OPE = -------------- = -----------------------------------Δ ( NO y – NO x )ΔNO z

オゾンの生成サイクル。

（2）

上記の考え方をもとに、NOx 、NOy 、O3 データを用いてオゾン生成効率を求めた。その一例として、図 20 に2010年 5 月に観測されたNOz とOx との関係を示す。図よりNOz とOx に正の相関関係があることが確認された。この回帰直線の傾きがNOx 1 分子におけるO3 の生成効率を示しており、NOxが酸化されてNOzになるまでに生成するO3の分子数を表している。回帰直線の傾きより、集中観
測期間における O3 の生成効率が約 4.5 であると算出できる。しかしながら、NOz とOx との分布のばらつきは大きく、実際には複数の相関関係が合わさったものと考えら
図20 2010年 5 月に観測されたNOz 濃度とOx 濃度との関係。直線は回帰直線を示す。

れる。また、図20ではNOzが低濃度の時に傾きが大きく、高濃度になるにつれて傾きが小さくなっているようにも見える。
これらのことを詳細に調べるために、同じ由来の気塊が来たと推測される範囲に狭めて、オゾン生成効率を算出し、その変動要因について考察した。その一例として、
5/19 12 : 00 ～ 5/20 12 : 00 の期間の結果について述べる。
図21に上記の期間における後方流跡線について示す。流跡線が蛇行しているため精度は高くないと考えられるが、どの流跡線も山東半島～上海間より福江島に来ており、ほぼ同じ由来の気塊が到達していると考えられる。
図 21 に上記の期間における NOz と Ox との関係を示す。
NOz濃度が 4 ppbv付近を境に、NOz濃度が低いとNOz濃度の上昇に伴い Ox 濃度が上昇（OPE が正の値を示す）し、

図21 5/19 12 : 00～5/10 12 : 00の間の後方流跡線。青、緑、橙、桃実線はそれぞれ5/19 15 : 00、21 : 00、5/20 3 :00、9 : 00（日本時間）における流跡線を示す。

NOz 濃度が高いと NOz 濃度の上昇に伴い Ox 濃度が低下（OPE が負の値を示す）を示している。図 22 には同時に
NMHCs濃度およびNMHCs/NOy 比とNOz との関係も示し－ 15 －

へと反応が進行する。一方、NMHCs/NOx比が低い場合は
OHはNO2と反応しHNO3を生成する、すなわちO3生成を妨 げ る 方 向 へ と 反 応 が 進 行 す る。以 上 の こ と か ら、
NMHCs/NOx 比はオゾン生成速度を決めるのに重要なパラメータとなる。なおNOxに関してはHNO3などに比べて寿命が短く、長距離輸送されにくいために、そのままNOx濃度を用いると観測地点付近で発生した NOx と NMHCsを比較することになる。しかしながら、これでは大陸から放出された NOx を原因として、輸送過程で起こるオゾ
図22 5/19 12 : 00～5/20 12 : 00の期間におけるNOzとOx（黒丸）、NMHCs（緑四角）、NMHCs/NOy比（赤丸）との関係。

ン生成について考える際には適していないため、NOx ではなくその酸化生成物も含めた NOy を用いるのが適当と考えられる。以上のことから先にも示した通り、本研究ている。Ox 濃度の上昇が頭打ちになっているNOz 濃度がではNMHCs/NOy比で議論する。

4 ppbv付近で、NMHCs濃度も上昇が緩やかになってきて

NOz濃度が 4 ppbvより低濃度の範囲では、NOz濃度の上いることが分かる。このことがNOz 濃度が 4 ppbv付近を昇に伴いオゾン濃度および NMHCs/NOy 比双方が上昇し境にオゾン生成効率が変化する要因となっている。また、ている。これは、NOxよりもNMHCsの濃度上昇が卓越しNOz濃度が 4 ppbv付近まではNOz濃度が増加するにつれ、ているため、（R1）と（R5）の競争反応で（R1）が優勢

NMHCs/NOy比も上昇しているが、それを境に減少していになっていることを示唆している。もしくは、（R2）がることがわかる。

律速段階であり、NMHCsの濃度変動が光化学オゾン生成

この結果を解釈するために、図19で示したオゾン生成

速度に大きく関係せず、NOx 濃度に対してオゾン生成速サイクルについて考えてみる。光化学反応を通して生じ度が敏感な領域である場合も考えられる。いずれにしてた OH ラジカルは NMHCs などの VOCs（揮発性有機化合も、この範囲では輸送されてくる気塊中の NOx 濃度が高物）と反応し、有機過酸化ラジカル（RO2）を生成する。

くなるにつれて光化学オゾン生成が活発化すると考えら

OH + NMHCs → RO2 + H2O（R1）

れる。NOz濃度が 4 ppbvより高濃度の範囲では、NOz濃度

ここで、R はアルキル基等有機骨格を示す。生成したの上昇に伴い NMHCs/NOy 比が一定もしくは下降していRO2ラジカルはNOをNO2に酸化する。
RO2 + NO → RO + NO2

る。これは、オゾン生成過程でのNOx 濃度が高く、（R5）（R2）

NO2は太陽紫外光により光分解し、O3を生成する。
NO2 + h νの反応が優勢となり、輸送されてくる気塊中の NOx 濃度が高くなるにつれて、オゾン生成が逆に抑制されている→ NO + O(3P)（R3）

O(3P) + O2 + M → O3 + M（R4）

次に、2010年の 5 月に観測された高濃度オゾンイベン

ここで、Mは反応の第三体を示し、対流圏では主にN2トについて、OPEの視点から解析した結果について報告

やO2 である。NOx 濃度が低い場合、オゾンの光化学生成する。5/8 に最大で 96.3ppbv のオゾン濃度が観測された。

サイクルは（R2）が律速段階となるため、NOx 濃度に応まずは図23に 5 / 8 における後方流跡線の結果を示す。流

じてオゾン生成速度が上昇する。一方、NOx 濃度が高く

跡線は北京付近から黄海を経て福江島に到達しており、なると律速段階が（R1）に移行し、NMHCs の濃度がオ

流跡線の結果からは大陸由来の汚染気塊が輸送された結ゾン生成に対して重要となる。一方、NOx 濃度が高い場

果、高濃度オゾンイベントが生じたと考えられる。図24

合、以下の反応が無視できなくなる。

には 5 / 8 におけるNOzとOxとの相関を示す。この関係か

OH + NO2 + M → HNO3 + M

ことを示唆している。

（R5）

ら回帰直線を作成すると、その傾きは 6.79 となり、OPE

この反応は図 19 に示したオゾン生成サイクルの停止＝6.79と推定されるが、データからは 1 つの回帰直線で反応となるため、オゾン生成速度の抑制に働く。なお、はなく、二つの回帰直線が存在しているように見受けら（R5）は（R1）と競争となる。すなわち、NMHCs/NOx比れる。そこで、正午を境にプロットを分割したところ、が高い場合は OH は NMHCs と反応し O3 を生成する方向

図 25 で示されるような二つの傾き－ 16 －

7.38（午前）、4.04

図25 5/8におけるNOzとOxとの相関。黒丸は午前のデー
タ、灰丸は午後のデータを示す。直線は回帰直線を示す。
図23 5/8における後方流跡線。青、緑、橙、桃実線はそれぞれ3 : 00、9 : 00、15 : 00、21 : 00（日本時間）における流跡線を示す。

図26 5/8におけるOx（黒実線）、NMHCs（赤実線）濃度
およびNMHCs/NOy比（赤破線）の経時変化。

について評価した。オゾン生成効率は越境汚染物質の濃図24 5/8におけるNOz とOx との相関。直線は回帰直線を示す。

度に大きく依存する。特に越境汚染物質の濃度が高い場
合には、NMHCs/NOy 比とオゾン生成効率との比較から、（午後）をもつ相関関係が得られ、午前中のほうがOPEの輸送過程における光化学オゾン生成サイクルの律速段階

値が高い結果となった。

が（R1）と（R5）の競争反応であると示唆された。この

このような異なる回帰直線が得られた要因について、

結果から、大陸からの越境汚染気塊におけるオゾン光化

NMHCs濃度を用いて評価した。5/8におけるOx 、NMHCs、

学生成が、多くの都市大気で見られるような、オゾン生

および NMHCs/NOx 比の経時変化について図 26 に示す。

成速度が NMHCs に関して敏感な領域に入っていると考

午前中が午後に比べてNMHCs濃度、NMHCs/NOy比双方えられる。

とも高くなっていることが見て取れる。これは先ほどの5/19 12 : 00～5/20 12 : 00の結果（図22）と同様な理由で2.2.2.3 二次粒子の観測結果あることが考えられ、午後のほうがNMHCs/NOy比が低く

2009年春福江にQ-AMSを設置し測定を行った。2009年なったことによって、（R1）と（R5）の競争反応で午後

秋からは簡易型AMS（ACSM）を福江サイトに設置し観は午前と比べて（R5）のオゾン生成サイクルの停止反応測を行った。また、2010年秋からはQ-AMSを福江に設置が優勢となったことが挙げられる。

し長期観測を行った。それぞれの観測結果を図 27 に示

以上オゾン生成効率（OPE）なるパラメータを用いて、す。

福江島へ輸送される窒素酸化物による光化学オゾン生成－ 17 －

2009年春には 4 月 8－9 日と 5 月 9、10日ごろに高濃度

の SO4 を観測した。この時は同時に高濃度のオゾンも観測しており、二次生成したガス状物質および粒子状物質の大規模な越境大気汚染を観測したと考えられる。この時の状況については、次章で詳細に議論する。2009年秋には簡易型AMS（ACSM）を用いて 1 週間程度の集中観測を行った。この時も人為起源汚染の高濃度イベントとともに、10月17日には黄砂イベントも観測した。この黄砂イベントの時には、SO4 とともに高濃度の有機物も観測した。2010年春のACSMによる観測でも前年同様数回の高濃度 SO4 イベントを観測した。この時もオゾンなどは高濃度になっており、大陸からの越境輸送を観測したと考えられる。2010年秋からは再びQ-AMSを用いて観測を行った。
2009 年春に行われた集中観測時の典型的な質量スペ
クトルと粒径分布を図28に示す。質量スペクトルとしては高濃度のSO4（赤）およびm/z = 44（COOフラグメント）が特徴的であった。粒径分布の特徴はピーク位置がSO4、NH4、有機物すべてで 700nm 程度にあり、内部混合していたと推定される。

図27a

2009年 4 月 5 月の粒子状物質の濃度変動。

図27b 2009年 9 月および2010年春季の粒子状物質の濃度変動。

－ 18 －

図27c

2010年11月から2011年 5 月にかけての粒子状物質の濃度変動。

－ 19 －

図29a

オゾン、COの濃度

図28 2009年 4 月 8 日の質量スペクトル（上）と粒径
分布（下）
図29b

TEOM、Q-AMSで測定した微小粒子の質量濃度

2.2.3 高濃度オゾンおよび粒子状物質エピソードの解析
2.2.3.1 観測結果のまとめ
オゾンおよびサルフェート（SO4）はともに大気中で光化学酸化反応などにより二次的に生成する物質である。しかし、その変動パターンには違いがみられる。そこで主にオゾンとSO4を対象として、2009年 4 月 4 日から 5 月 12 日までの期間の結果を解析し、両者の変動パ
ターンの差異を検討した。
図29aにオゾン、COの濃度を図29bにTEOM、Q-AMSの重量濃度を、図29cにQ-AMSで測定した化学組成の重図29c

Q-AMSで測定した微小粒子の化学組成

量濃度を示す。また図30に気象要素を示す。粒子状物質の主要成分は SO4 とカウンターパートのアンモニウム

は 4 月から 5 月の 1 カ月の間に、しばしば、高濃度のオ（NH4）、さらには有機物（Org）であった。

ゾンが観測された。

オゾンの平均値と標準偏差は 61.7 ± 13.7ppbv であっ

COの平均値と標準偏差は196±903ppbvであった。平均た。図 29a に示す通り、オゾンは数回高濃度になってい値は低いが変動が非常に大きい。数回の高濃度を記録しる。 4 月 7 日から12日にかけては高濃度期が続き最高でており、それぞれ、 4 月 6 日（最高560ppbv）、 4 月 7 日

99ppbvを記録した。そのほかにも、 4 月18日の夕方からから12日（最高678ppbv）、 4 月16日（最高453ppbv）、 4

夜にかけ約90ppbv、 4 月23日の夕方に約80ppbv、 4 月27

月 21 日（最高 745ppbv）、 4 月 25 日から 4 月 30 日（最高日から 5 月 1 日にかけても 70ppbv から 80ppbv の状態が377ppbv）5 月 5 日（最高301ppbv）、5 月 7 日から 5 月10

続き、 4 月29日夜には90ppbvを記録した。 5 月 5 日夜に日（最高315ppbv）であった。図29a、bで示す通り、COも濃度上昇がみられ、その後、 5 月 7 日から 5 月 9 日かの変動はどちらかというとオゾンよりTEOMなどの粒子けて最高で 109ppbv となる高濃度期が続いた。日本の環状物質の濃度変動に類似している。

境基準が60ppbvであることを考慮すると、長崎福江島で－ 20 －TEOM で測定した PM 2.5 重量濃度の平均値と標準偏図30 福江で測定した気象要素
WD：風向、WS：風速、T：気温、RH：相対湿度P：気圧、Prec：降雨強度

図31 2009年 4 月 9 日の気象庁発表の天気図差は25.3±16.4µgm-3であった。PM2.5重量濃度も周期的に日ごろ前線が東シナ海を通過し、その後、高気圧が中国

高濃度を記録しており、それぞれ、 4 月 6 日（最高 73

沿岸部に進入していた。中国大陸から物質が輸送されるµgm-3）、4 月 7 日から12日（最高90µgm-3）、4 月16日（最典型的なパターンであった。（図31）-3）、 4 月21日（最高70µgm-3）、 4 月27日から 5

4 月 6 日、4 月 7 日から12日、4 月16日、4 月21日、4

月 1 日（最高34µgm-3）5 月 5 日（最高32µgm-3）、5 月 7

月25日から 4 月30日、 5 月 5 日、 5 月 7 日から 5 月10日

日から 5 月 9 日（最高45µgm-3）であった。Q-AMSで測などについては、上記典型的なパターンにほぼ当ては

定 し た 化 学 成 分（NH4、NO3、SO4、Chl、Org）の 和

まっており、大陸からの大気汚染は総観規模の輸送に支（AMStotalとする）はTEOMで測定したPM2.5 重量濃度変配されていると考えられる。

高68µgm動とほぼ同じような変動をしており、ピークもほぼ同じである。日本のPM2.5 の環境基準が日平均値で35µgm-3 で2.2.3.3 4 月 8 日、5 月 9 日のオゾンと粒子状物質の挙動あることを考えると、離島である福江のPM2.5重量濃度は4 月 4 日から 5 月 12 日にかけての観測期間中におい

比較的高い状態であることが分かる。

て、100ppbvを超えるオゾン濃度を観測し、なおかつ、数

Q-AMS で測定した各化学組成の変動を見てみる（図日間継続した期間は 2 度ある。最初は 4 月 7 日から12日29c）。SO4の平均値と標準偏差は10.1±7.37µgm-3であっにかけてであり、最高で 4 月 8 日15 : 30に101ppbvを記録た。図29cに示す通り主要な成分はSO4、Org、NH4であした。 2 回目は 5 月 7 日から 5 月 9 日かけてであり、最る。SO4 と NH4 の濃度変動はほぼ一致しているが、SO4

高で 5 月 9 日12 : 03に109ppbvを記録した。

とOrgは変動が異なることもある。たとえば 4 月22日か

オゾンは 4 月 7 日の午後から濃度の上昇が始まり、増ら24日ではSO4は減少しOrgは濃度が高くなっている。4減を繰り返しながら、4 月 8 日深夜 2 : 00ごろ96ppbvを記

月 6 日、および 4 月 7 日から 9 日にかけてNO3の濃度が録し、同日15 : 30には101ppbvを記録した。粒子状物質の-3を記録したが、それ高くなる時がみられ、最高で 8 µgm

主要成分であるSO4も 4 月 8 日3 : 20に35µgm-3という高以外は微量であった。Chlはほとんど検出されなかった。

濃度を記録した。 5 月 7 日から 5 月 9 日にかけてもオゾ

図 30 に気象要素を示している。天気図と気象要素かンとSO4の濃度が上昇した。オゾンは 5 月 8 日12 : 00ごら、 4 月14日、 4 月20日、 4 月25日に福江島付近を前線

ろに94ppbvを記録した後、少し減少したが、 5 月 9 日12が通過し降雨が認められた。 4 月 8 日や 5 月 9 日など濃: 03に109ppbvを記録し、その後減少している。SO4は 5

度が高かった時には降雨はなかった。

月 8 日に26µgm-3という濃度を記録したのち減少に転じ、5 月 9 日12 : 00ごろは10µgm-3であった。TEOMで測定した重量濃度では顕著であり、4 月 8 日には最高で90µgm-3

2.2.3.2 オゾン、粒子状物質の高濃度出現パターン
福江島において SO4 の増加は主に中国大陸からの輸送を記録したが、 5 月 7 日から 9 日では最高で45µgm-3 でによってもたらされる。 4 月初旬の気圧配置は、 4 月 6あった。 4 月 8 日の場合オゾンも粒子状物質も高濃度で－ 21 －

あったが、 5 月 8 日から 9 日にかけてでは、オゾン濃度など気象要素によって主に支配されているため、粒子状は高いが、粒子状物質の濃度は 4 月の時に比べるとそれ物質の濃度変動が物理的過程に支配されていると考えるほど高くはならなかった。

のは合理的である。

要するに 4 月 8 日の場合（ケース 1 とする）オゾンも第 3 に粒子状物質の化学組成が大幅に異なり、たとえ

粒子状物質も濃度が高く、 5 月 9 日の場合（ケース 2 とば輸送中に湿性沈着や化学反応によって消失した可能性

する）ではオゾンはケース 1 と同じ程度に高いが、粒子もある。Q-AMSで測定した化学成分は主に二次的に生成状物質はケース 1 に比べ半分程度の濃度となっている。

する硫酸アンモニウム、有機物が主成分である。Q-AMS

この違いが何に由来するのか検討する。

で測定した各成分の割合を図33に示す。ケース 1 におい

第 1 にはガスと粒子状物質の違いによる挙動の違いてもケース 2 においても組成割合はほとんど変わらず、が考えられる。そこで、CO とオゾン、PM2.5 質量濃度変SO4とOrgが主成分となっている。NH4とSO4のモル比を動を比較した。図 29a、b で比較すると、CO の挙動は計算すると、ほぼ、2 対 1 であり(NH4)2SO4として輸送さTEOMで測定したPM2.5 質量濃度の変動に類似している。

れたと考えられる。SO2 が輸送中に不均一反応などで

CO は 4 月 8 日 11 : 00 に最高で 678ppbv を記録しているSO4+に変換された場合、海上ではNH3が供給されないたが、 5 月 7 日から 9 日の期間では、 5 月 9 日11 : 00に最めに、SO4+が過剰となりNH4HSO4のような形態をとるこ

高で318ppbvまでの上昇にとどまっている。したがって、ともあるが、今回はNH4が過剰であったため、中国大陸

5 月 7 日から 9 日における濃度変動で、オゾンと比べてで(NH4)2SO4として生成し輸送されたと推定される。

PM2.5 質量濃度や SO4 の濃度が 4 月 8 日の場合と比べ濃有機物についても、酸化の指標となる質量数 44（m44

度が低いのは、粒子状物質だから濃度が低いというわけと表記、COOフラグメント）の質量濃度と有機物全量のではない。COの寿命は約 1 カ月程度と長いのでその挙動比をとりケース 1 とケース 2 を比較した（図34）。m44とは輸送と拡散といった物理的過程に主に支配されている有機物の比はケース 1、ケース 2 ともに0.18であり、両と考えられる。粒子状物質も輸送や拡散といった物理的者に差はない。過去の観測と比較すると都市近郊では0.1

過程に支配されていると考えられる。
次に、今回観測された粒子状物質の挙動が物理的過程に支配されているかどうかを検証した。黒色炭素（Black
Carbon：BC）は、SO4のように反応で二次的に生成するのではなく、一次排出物として大気中に放出され、輸送と拡散、沈着により濃度が支配されている。図32にBC、CO、TEOMで測定したPM2.5質量濃度を示す。BC濃度は
PM2.5質量濃度と変動がほぼ一致しているため、今回測定した粒子状物質の濃度変動も、物理的な過程に支配されていると考えられる。前節で述べたが、CO、粒子状物質

図33

Q-AMSで測定した粒子状物質の成分の割合の濃度変動は前線を伴う低気圧の通過と、高気圧の侵入

図32

図34 Q-AMSで測定した有機物フラグメント（CH2CHO（m43）、COO（m44）、C4H9（m57））の有機物総量（Org）との比BC、CO、TEOMで測定したPM2.5質量濃度－ 22 －

以下であり長距離輸送されるに従い、0.2近くまで上昇す用いた。4 月 8 日の場合、500mを起点とする流跡線中国る（Takegawa et al. 2005, Takami et al 2005, 2007）。した

北京南部を通り中国山東半島を通過し、韓国南部を経由がって、今回の場合も長距離輸送されたと考えられる。

して福江島に到達している。1000m を起点とする流跡線

第 4 に輸送経路が異なることが考えられる。図35に後では少し北寄りである。一方で 5 月 9 日の場合、500m、

方流跡線解析の図を示す。計算にはNOAA HYSPLIT4を

1000m ともに上海から山東半島の中間を通り、山東半島や渤海湾を通過し、韓国を経由して福江島に到達している。両方とも大陸から汚染物質が輸送されるときの典型的な輸送パターンである。今回、北寄りの流跡線の場合に粒子状物質が多く観測されており、流跡線の経路の違いではケース 1 とケース 2 の差を説明できない。
化学組成や流跡線の解釈ではオゾンと粒子状物質の挙動の差を説明できないので、次節で CMAQ を用いたシ
ミュレーションを援用した考察を行う。

2.2.3.3 CMAQシミュレーションを用いたオゾン濃度変動の考察
図 36 に CMAQ を用いたオゾン濃度のシミュレーショ
ン結果を示す。シミュレーションは観測をよく再現している。特に 4 月 8 日や 5 月 9 日の高濃度時期について観測結果と一致している。CMAQ計算において、発生源の寄与を推定するためそれぞれの領域の前駆物質の発生をゼロとして寄与を求めた。4 月 8 日（ケース 1 ）と 5 月
9 日（ケース 2 ）を比較すると、両者とも中国の寄与が比較的大きい。ケース 1 では全体の半分程度であり、ケース 2 では全体の 3 分の 1 程度である。一方でシミュ
レーションによるとオゾン濃度において半分以上の寄与を占めるのは「Other」である。これは、中国、韓国、日

図35 2009年 4 月 8 日（上）と 5 月 9 日（下）のHYSPLITによる後方流跡線－ 23 －

図36 CMAQ を用いたオゾン濃度のシミュレーション
結果本以外を示しており、境界領域内の他の地域（東南アジ

Particulate Chemical Composition in Two UK Cities.”

ア、自由対流圏など）や、境界領域外からの流入を表し

Journal of Geophysical Research - Atmospheres, Vol. 108,ている。同様のシミュレーションを行ったとき、二次粒

No. D3, 4091, doi:10.1029/2002JD002359

子（SO4）、CO、BCはほとんど中国起源である。オゾン

Allan, J.D., Delia, A.E., Coe, H., Bower, K.N., Rami Alfarra,

も、中国起源だけをみると、二次粒子、CO、BC と同様

M., Jimenez, J.L., Middlebrook, A.M., Drewnick, F.,の濃度変化を示す。しかしオゾンの場合、域外からの流

Onasch, T.B., Canagaratna, M.R., Jayne, J.T., and Wors-

入（日中韓以外）の寄与も大きく、 5 月 9 日は相対的にnop, D.R., 2004. Technical Note: Extraction of chemically

域外からの寄与が多いため、100ppbv 程度の高濃度とな

resolved mass spectra from Aerodyne aerosol mass spec-

り、粒子状物質やCOと異なる挙動を示した。

trometer data. Journal of Aerosol Science, 35: 909-922
Jayne, J.T., Leard, D.C., Zhang, X., Davidovits, P., Smith,
K.A., Kolb, C.E., and D.R. Worsnop, D.R., 2000. Develop-

2.3.3.4 以下に二次粒子とオゾンの挙動の差についてまment of an aerosol mass spectrometer for size and com-とめる

position analysis of submicron particles, Aerosol Sci.

・ 長崎県福江島において、オゾン、エアロゾルの測定をTechnol., 33, 49-70

2009年 4、 5 月に行った。
・ その結果 4 月 8 日、5 月 9 日に100ppbvを超えるオゾン

Jimenez, J.L., Jayne, J.T., Shi, Q., Kolb, C.E., Worsnop, D.R.,
Yourshaw, I., Seinfeld, J.H., Flagan, R.C., Zhang, X.,を観測した。
・ 4 月 8 日ではオゾンも粒子状物質も両方とも高濃度でSmith, K.A., Morris, J., and Davidovits, P., 2003. Ambientあった。 5 月 9 日は、オゾンは高いが粒子状物質は 4

Aerosol Sampling with an Aerosol Mass Spectrometer.

月 8 日よりは低かった。

Journal of Geophysical Research - Atmospheres 108 (D7),8425, doi:10.1029/2001JD001213

・ 有機物の比では、4 月 5 月とも粒子は酸化されAgedでKleinman, L.I., Daum, P.H., Lee, Y., Nunnermacker, L.J.,

あった。
・ CMAQの計算ではオゾン濃度が良く再現されていた。

Springston, S.R. Weinstein-Lloyd, J., Rudolph, J. (2002)

4 月、 5 月とも高濃度領域のオゾンが中国沿岸部から

Ozone production efficiency in an urban area. J. Geophys.

朝鮮半島を通過し福江および北部九州に到達すること

Res., 107, 4733, doi:10.1029/2002JD002529
Sadanaga, Y., Yuba, A., Kawakami, J., Takenaka, N., Yama-が再現された。
・ 今回の高濃度のオゾンおよび SO4 は中国大陸からの輸

moto, M., Bandow, H. (2008a) A gaseous nitric acid ana-

送によってもたらされたと推測される。しかし、 5 月

lyzer for remote atmosphere based on the scrubberのオゾンでは計算の域外からの流入が多く、そのため

difference / NO-ozone chemiluminescence method. Anal.

オゾン濃度が高かった。

Sci., 24, 967-971
Sadanaga, Y., Imabayashi, H., Suzue, T., Kimoto, H., Kimoto,

参考文献

T., Takenaka, N., Bandow, H. (2008b) Quantitative reduc-Allan, J.D., Jimenez, J.L., Coe, H., Bower, K.N., Williams,

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emitting diode photolytic NO2 converter for continuously

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sol Mass Spectrometer. Part 2: Measurements of Fine

K. Yogi, S. Hatakeyama, Y., Kajii 2008 Atm. Env., 42,－ 24 －

2971-2981

2.3 非メタン炭化水素の観測と動態解析

Takami, A., Miyoshi, T., Shimono, A., and Hatakeyama, S.,(2005) Chemical composition of fine aerosol measured by

2.3.1 非メタン炭化水素（NMHC）の測定法
2.3.1.1 NMHC連続測定システムの構築

AMS at Fukue Island, Japan during APEX period. Atmospheric Environment 39, 4913-4924

本研究では、全自動低温大気濃縮/キャピラリーガスク
ロマトグラフ（GC）システムを用いて、NMHCの連続観

Takami, A., T. Miyoshi, A. Shmono, N. Kaneyasu, S. Kato, Y.

測を実施した。本システムは環境省環境技術開発等推進

Kajii, and S. Hatakeyama (2007) Transport of anthropo-

費「大気中非メタン炭化水素の成分別リアルタイム測定

genic aerosols from Asia and subsequent chemical trans-

システムの開発に関する研究」（平成18～19年度）（横内、

formation, J. Geophys. Res., accepted in April 2007,2008）に お い て 開 発 し た も の で あ り、無 人 条 件 下 で

doi:10.1029/2006JD008120

NMHC（炭素数 2 ～ 8 ）の毎時間観測と自動データ解析

Takiguchi, Y., Takami, A., Sadanaga, Y., Lun, X., Shimizu, A.,が可能である。大気濃縮装置は、冷凍器（MMR 社製

Matsui, I., Sugimoto, N., Wang, W., Bandow, H.,

CC2006）内に置いた 2 個のマイクロトラップとバルブ、

Hatakeyama, S. (2008) Transport and transformation of

ヒータ、除湿のためのナフィオンチューブ等で構成されtotal reactive nitrogen over the East China Sea. J. Geo-る。1 段目のトラップ（外径1/16’’のSUS管）にはCarboxene

phys. Res., 113, D10306, doi:10.1029/2007JD009462

1000（60/80 mesh 約12mg）、Carbopak B（60/80 mesh 約

Yuba, A., Sadanaga, Y., Takami, A., Hatakeyama, S., Takenaka,

3 mg）とガラスビーズ（60/80 mesh 約 3 mg）を充填し、N., Bandow, H. (2010) Measurement system for particu-

2 段目のトラップ（外径1/32’のSUS管）にはTenax TA（60/late nitrate based on the scrubber difference NO-O3

80 mesh 約0.7mg）とガラスビーズ（60/80 mesh 約2.7mg）

chemiluminescence method in remote areas. Anal.

を充てんした。大気試料は観測小屋に隣接する高さ約Chem., 82, 8916-8921

5 mのポール上部から5 L/minの流速で引き込み、その一部を濃縮装置に導入した。GC は水素炎イオン検出器（FID）2 基を備え、ディーンズスイッチで切り替えられる 2 本のカラムを使用した。炭素数 2 ～ 8 のNMHCを測定対象として、ベンゼン以下の低沸点成分はアルミナプ
ロットカラム（Al2O3/Na2SO4 plot, 0.32mmID × 30m ×5µm, Varian 社製）により、トルエンより高沸点成分はHP-5カラム（methyl siloxane, 0.32mmID×30m×1µm）により分離した。 1 時間に 1 回の測定を行い、12時間ある
いは24時間毎に定量用標準ガス（1ppb）を分析した。装置の概略を図37と写真 2 に示す。

図37

－ 25 －NMHC連続測定システムの概略図

を用いた試験の結果、SUS 管加熱型オゾンスクラバーに
よってNMHCの吸着・分解が起きないことを確認した。
2010 年 7 月に本スクラバーを福江の観測システムに取り付けて、オゾン除去が特に必要であるかどうかの試験を行った。大気サンプルを濃縮装置に導入するライン
を 2 つに分け、一方はオゾンスクラバーを通し、他方はオゾンスクラバーのない状況で交互測定を行った。その結果、図39に示すように、オゾンとの反応性が高いエチ
写真 2

レンやプロピレンを含むいずれの NMHC にもスクラ

GC-FIDと大気濃縮装置

バーの有無（オゾン濃度の差）による有意な違いは認められなかった。この理由として大気の採取口から濃縮装2.3.1.2 オゾンによるNMHC測定に対する妨害の評価
NMHC にはプロピレンのようにオゾンとの反応性が置間のステンレス管（1/4インチ、 2 m）を通過する間に高いオレフィン化合物も含まれる。低温濃縮が必要とな

オゾン濃度が減少している可能性が考えられる。また、

るNMHC測定では、大気試料と共に濃縮されたオゾンが濃縮装置のステンレス製バルブを約 70 ℃に保温してい

加熱脱着時に NMHC の一部を分解してしまう恐れが指ることも、上記スクラバーと同様の効果をもたらしてい

摘されている。このオゾンを除去するオゾンスクラバー

るかも知れない。以上の結果を基に、本NMHC観測では、として、二酸化マンガンを塗布した銅製の網に通気する

オゾン除去の必要性はないと結論づけた。

方法が知られているが、我々の予備試験では、予期せぬ触媒反応によると考えられる不純物ピークが見られた。

2.3.2 観測結果

そのため、Koppmannら（1995）が報告している加熱した

2.3.2.1 NMHCの濃度変動

ステンレス管をオゾンスクラバーとする方法を新たに検測定対象としたNMHCは炭素数 2 ～ 6 のアルカン類、討した（以下、SUS 管加熱型オゾンスクラバーと呼ぶ）。

エチレン、プロピレン、アセチレン、ベンゼン、トルエ

オゾン除去効率を調べるために、1 mの1/8” SUS管をリンン、エチルベンゼン、m-、p--キシレン、o-キシレン、ス

グ上に丸め、約70℃に加熱したものをSUS管加熱型オゾ

チレン、イソプレン、trans-ブテン、1-ブテン、i-ブテン、

ンスクラバーとして、環境大気を通し、スクラバーの加

cis-ブテンの21成分としたが、ブテン類とスチレンの濃度

熱と非加熱を交互に繰り返して、オゾン濃度を測定した。

は極めて低く、多くの場合、検出限界以下であった。そその結果、環境中オゾン濃度が 60ppb 程度の場合であっのため、これらの解析は本報告に含めない。また、トラッても、本スクラバーの使用によって 3 ～ 4 ppb まで減少

プ充填剤やナフィオンチューブによる汚染問題などのたすることが確認できた（図 38）。また、NMHC 標準ガス

め、一部のデータ（観測開始から2009年 7 月までと2010
年 7 月の一部のベンゼンと観測開始から 2009 年 9 月までのベンゼン以外の芳香族とプロピレン）が欠測となった。
2008年12月～2011年 7 月までに観測されたエタン、プ
ロパン、n-ブタン、n-ペンタン、n-ヘキサン、エチレン、
アセチレンの時系列データを、各月の平均（メジアン）
濃度の変動（赤丸）と共に図40に示す。いずれの成分も冬季に最大、夏季に最低となるような濃度変動を示した。
月平均濃度の最大値はC3～C6アルカンについては、12月－ 1 月に観測されたが、大気寿命の長いエタンはやや遅れた時期（1－3 月）に最大となった。エチレンとプロパ

図38 SUS 管加熱型オゾンスクラバーによるオゾン除去効
果の試験結果（●：スクラバー無し、○：スクラバー有り）

ン濃度には経年的な減少傾向が見られたが、他の成分については 3 年間に有意な変化はなかった。

－ 26 －

C2H6

C2H4

大 気 中 濃 度 (ppb)

C3H8

C3H6

i-C4H10n-C4H10C2H2

図39 オゾンスクラバー使用と不使用による大気の交互測定（2010年 7 月、福江ステーション）○：オゾンスクラバーなし、●：オゾンスクラバーあり－ 27 －

KOH (×10-12 cm3 molecule-1 s-1)

図41 福江島におけるNMHC濃度（2010年平均）/さいたま市におけるNMHC濃度（2007年平均）比vs. OHラジカルとの反応速度定数

これまでに報告されている NMHC 観測例との比較か
ら、福江で観測された平均濃度は離島や山岳地域などのバックグラウンド値に近いことが分かった。たとえば、
燃焼起源NMHCとして代表的なアセチレンについて、福江の2010年平均濃度は0.38ppbであるのに対して、北京：
20.9ppb（2006 年夏、Duan et al., 2008）、父島：0.45ppb（1997-1998、Kato et al., 2001）、Tengchong：0.78ppb,
Lin’an：2.18ppb, Jianfeng Mountain：0.39ppb（2004 年春 ,Tang et al., 2009）、八方尾根：0.36 ～ 0.80ppb（Sharma etal., 2000）、東京：2.54ppb（2004年冬、Shirai et al., 2007）、
0.75ppb（2004 年夏、Shirai et al., 2007）、埼玉：1.33ppb（2007 年、横内、2008）が報告されている。また、2007年にさいたま市で観測されたNMHC（横内、2009）との比較では、反応性の高いものほど濃度の差が顕著になる傾向が見られた（図41）。

2.3.2.2 NMHCの組成変化
2009 年のデータでは芳香族 NMHC の欠測が多いため、2010年のデータについて、NMHC組成の季節変化を解析した。 1 月～ 12 月の各月について、エタン、プロパン、ブタン（n-ブタン＋i-ブタン）、ペンタン（n-ペンタン＋
i-ペンタン）、n-ヘキサン、エチレン、プロピレン、アセ
チレン、ベンゼン、トルエン、キシレン類（エチルベン
ゼン＋o-, m-, p-キシレン）の組成比（％）を面グラフで
図42に示す。また、それらの全濃度を折れ線グラフとして図中に加えた。

Month

図40

NMHC濃度の時系列変化（2008年12月～2011年 7 月）

大半の期間、エタンが最多成分であり、その割合は
NMHC全濃度と顕著な逆相関を示すことが分かる。発生
源からの直接的な影響が大きい場合、NMHC全濃度が高－ 28 －NMHC全濃度（ppb）、NMHC組成

図42 人為起源NMHCの組成比と全濃度（2010年 1 月～12月）
但し、 7 月 9 日～23日のベンゼンは欠測。

－ 29 －くなると共にエタンよりも反応性の高い NMHC の割合

上記の人為起源 NMHC に植物から放出されるイソプが増すことが多く、逆にバックグラウンド大気が流入しレンを加えた組成を見ると、 6 月中旬～ 9 月中旬にはイ

た場合には、NMHC全濃度が減少し、高反応性NMHCの

ソプレンの寄与が顕著であった。イソプレンを加えた場

割合も減るためと考えられる。また、1 ～ 3 月に比べて、合の 6 月～ 9 月のNMHC組成を図43に示す。晴天の日中

7 ～ 9 月には短時間で頻繁に組成比が変わっている。夏にはイソプレンが最多成分となり、全NMHC濃度の80％

季にはNMHC濃度が低く、その結果、近傍の小規模な排を占めることもあり、全NMHC濃度も日中に高濃度とな出による影響が他の季節に比べて顕著になるためと考える日変化を示した。このようなNMHCの組成変化は、夏られる。このような近傍の汚染の中で、プロパン漏れと季には南から大気が流入することが多く、サンプリング

見られる影響が特に顕著であった。

地点の南側に広がる森林（図44）の影響を受けるためと考えられる。幸い、イソプレンなどの植物起源NMHC放出が盛んな夏季には中国大陸からの NOx の輸送が少な
く、北米の森林地域に見られるような植物起源NMHCと都市起源 NOx による高濃度オキシダントの問題発生には

NMHC全濃度（ppb）、NMHC組成

至っていない。

2.3.3 春季高濃度オゾンエピソード時のNMHCの特性
2.2節で詳しく述べられたように、2009 年 4 ～ 5 月と2010 年 4 ～ 5 月に高濃度オゾンが観測された。ここでは、その時期のNMHCの特徴を解析する。図45と図46には、それぞれ2009年と2010年の 4 ～ 5 月におけるNMHC
全濃度とオゾン濃度および一酸化炭素（CO）濃度をプロットする。2.3.2で述べたとおり、2009年 4 ～ 5 月には
一部成分のデータに欠測があり、この期間の全NMHCには芳香族とプロピレンは含まれていない。
一次汚染物質である NMHC と CO は互いによく似た変動を示したが、二次汚染物質であるオゾンとは明白な相関を示さなかった。ここでは、図中に 1 ～ 6 で示した期間（1：2009年 4 月 7 ～12日、2：4 月29日～ 5 月 1 日、3：5 月 7 日～ 9 日、4：2010年 5 月 8 日、5：5 月20日～

図43 NMHC（イソプレンを含む）の組成比と全濃度（2010年 7 ～ 9 月）、但し、 7 月 9 日～23日のベンゼンは欠測。

21日、6：5 月24日～25日）の高濃度オゾンエピソードを取り上げる。エピソード 1 と 5 では、NMHCとCOも高濃度であったが、その他のエピソード時にはそれらの濃度にあまり大きな増加はみられなかった。エピソード 1 と5 の場合、福江に到達した低層の大気はいずれも中国大陸から大都市である青島～上海付近を通過してきている（2009年 4 月 7 日については図11、2010年 5 月20日については図47を参照）。このような気団中のNMHCがどのような反応を受けているかを見るために、上海の近郊都市であるLin’anで報告されているNMHC組成（Tang et al.,2009）との比較を試みた。 5 月20日に福江で観測された
NMHC 各成分と Lin’an における春季濃度の比を各成分の

図44

福江島の植生分布

OHラジカル反応速度定数に対してプロットしたものが、－ 30 －

図48である。この図から、プロピレン以外は概ね反応性

線の傾きは、反応時間がトラジェクトリーから推定されが高い成分ほど、福江での観測濃度がより低くなっている約 2 日間と考えると、輸送中の平均OHラジカル濃度がることが分かる。反応性が著しく高いプロピレンについ

1.2×106 molecule cm-3 程度である場合に相当する。よりては、輸送中にほとんど消失してしまい、近傍からのわ

高濃度汚染から出発していれば、さらにこの値は大きく

ずかな排出にも影響されやすいと考えられる。この近似なる。しかし、実際には汚染の少ない大気との混合（希図45

2009年 4 月～ 5 月に観測された全NMHC（―）とオゾン（―）濃度（上図）およびCO（―）濃度（下図）。

図46

2010年 4 月～ 5 月に観測された全NMHC（―）とオゾン（―）濃度（上図）およびCO（―）濃度（下図）。

－ 31 －

図48 2010/5/20 4 : 00 に観測された NMHC 濃度の減少率と OH 反応速度定数の関係（初期値として、Lin’an Staionにおける 4－5 月の平均観測濃度（Tang et al., 2009）を使用）
1: ethane, 2: acetylene, 3: propane, 4: benzene,
5: i-butane, 6: n-butane, 7: i-pentane, 8: n-pentane,
9: toluene, 10: ethyl benzene, 11: ethylene,
12: o-xylene, 13: m-, p-xylene, 14: propylene

vs. ln([B]/[C]) のプロットでは、それらの排出割合に相当

図47 2010年 5 月20～21日に観測されたエピソード期間の後方流籍船（現地時 5 月20日18時）

するポイントで交差する傾き 1 の直線（希釈ライン）と

HYSPLIT trajectory modelによる傾き(kA-kC)/(kB -kC)の直線（反応ライン）で挟まれた領域
内にデータが分布することになる。

釈）によっても同様に高反応性NMHCの相対濃度は小さ

そこで、本研究では、反応性の異なる 3 成分として、くなる（McKeen & Liu, 1993）。そのため、反応と希釈

エタン、プロパン、n- ブタンを選び、[ プロパン ] /[ エタ（混合）を考慮して、反応履歴を解析する必要がある。

ン ] 比に対して [n- ブタン ] / [ エタン ] 比を対数プロットし仮に、反応性の異なる 3 成分A, B, Cについて、気団内て、反応と希釈の効果を調べた（図49）。上図が2009年

で反応のみによって消失するケースを考えると、 3 成分

4 ～ 5 月、下図が2010年 4 ～ 5 月で、全データを灰色、の濃度の間には次式が成り立つ。

高濃度オゾンエピソード 1 ～ 6 期間中のデータをカ( k A – kC )ln ( [ A ] ⁄ [ C ] ) = ----------------------⋅ ln ( [ B ] ⁄ [ C ] ) + ln ( [ A ] 0 ⁄ [ C ] 0 )( k B – kC )ラーで色分けて示した。ここで、反応ラインの傾きは、
OHラジカルとの反応速度定数（k エタン＝0.254×10-12、k( k A – kC )⋅ ln ( [ B ] 0 ⁄ [ C ] 0 )– ----------------------( k B – kC )プロパン＝1.12×10-12、kn-ブタン＝2.44×10-12 cm3 molecule-1 s-1）

から 2.52 と求められた。また、東京都心部で過去（2003

ここで、kA、kB、kC：成分 A、B、C の反応速度定数、[A]0、[B]0、[C]0：成分A、B、Cの初期濃度

年冬）に観測された値を大都市における排出割合と仮定
して、n-ブタン/エタン比とプロパン/エタン比の初期値を一方、3 成分の反応性がA>B>Cであるとすると、[A]/それぞれ 0.49、1.03 とした。これらを基に反応ラインと[C] と [B]/[C] の値はバックグラウンド大気による希釈に希釈ラインを図に実線で加えた。2009年の観測データのよっても減少する。バックグラウンド大気中では反応性

大半はこの両線で挟まれた領域内に分布した（図49上）。

の最も低い成分Cが卓越しているためである。Cに比べてエピソード 1 期間のデータは反応ラインに近く、エピ

AとBの反応性がずっと大きければ（従って、清浄空気中

ソード 3 期間には希釈効果がより支配的である可能性のBとCの濃度はほぼ 0 とみなせる場合）、[A]/[C]と[B]/が示された。従って、期間 1 については、反応のみを考[C] の比は一定に保たれる。つまり ln([B]/[C]) に対して慮した上記の解析結果は妥当であると考えられる。一方、ln([A]/[C])をプロットすれば、その傾きは 1 になる。実際

期間 3 については、2.2.3項で二次粒子、CO、BCの観測の大気中では反応と混合が起こりえるため、ln([A]/[C])

結果とシミュレーション結果を基に詳しく解析した結－ 32 －

果、高濃度オゾンには域外からの寄与が多いことが示さ

約 1 日足らずであることを示した。天気図によれば、これている。特に、 5 月 7 日には台風が本州南方海上にあの間雨天～曇天であり、NMHCの反応は進まなかったもり、大気の混合が盛んであった可能性がある。期間 2 にのと考えられる。同様に、大雨であった前日（5 月23日）

は朝鮮半島を経由した気団が来ているが、期間 1 に比べ午前のデータを同じ図にプロットすると（緑×印）、やはると、その組成比には希釈の影響が見られる。中国よりり NMHC はほとんど反応を受けていないことが分かる。

も近い朝鮮半島からの輸送気団中では反応が十分に進ん期間 4 のケースは韓国を経由しているが、こちらも反応でいない可能性がある。

よりは希釈が卓越している。この気塊中のNMHCの主要2010年の場合（図49下）、全体のデータが2009年よりな発生源が韓国であれば、短い輸送時間中に反応が進まも左側（低プロパン側）にシフトしている。このことはなかったものと考えられる。このように、福江で観測さプロパン濃度の経年変化が減少傾向を示していることとれる高濃度オゾンエピソードには、それぞれNMHCの反整合する。そこで、プロパン濃度の初期値を25％減らし

応履歴に大きな違いのあることが分かった。NMHCの反

た場合の反応・希釈ラインを破線で示すと、ほとんどの応が進んでいる場合には、中国などから輸送される汚染データが、この領域内に含まれた。期間 5 の高濃度オゾ

大気中の光化学的な生成が高濃度オゾンの要因になってンエピソード時のデータは反応ライン近くに分布し、期いると考えられるが NMHC の反応が進んでいないケー

間 4 と 6 のエピソード時のデータはほぼ希釈ライン上スについては、光化学生成オゾン以外の寄与が示唆されにある。後方流跡線解析の結果は、期間 6 のケースも期るが、中国大陸内において光化学生成された高濃度オゾ

間 5（図47）と同様に、大気は上海付近を通過しているンの気団に新たに NMHC に富む汚染が加わった可能性

ものの、大陸を離れてから福江に到達するまでの時間はも否定できない。

福江島で観測されるNMHCの特徴は、以下のようにまとめられる。
・ NMHCの年平均濃度は概ね離島、山岳地などのバック
グラウンドレベルにある。
・ アジア大陸からの遠距離輸送の他に近傍の汚染の影響も受けて、特に夏季には濃度組成の変化が大きい。
・ 汚染時には高反応性成分の割合が高くなる傾向が認められる。
・ 春の高濃度オゾンエピソードのうち、中国から高レベルの汚染大気が流入するケースでは、輸送中の光化学反応履歴がNMHC組成に反映されている。
・ 発生源からの輸送時間が短い場合や雨天時にはNMHC組成に輸送中の反応の影響は余り見られない。

以上、福江で観測される高濃度オゾンエピソードにはNMHC が直接的に関わるるケースとそうでないケースのあることが分かった。前者のタイプの高濃度オゾンは、
今後中国から排出されるNMHC量が増えた場合、さらに深刻になる可能性があると考えられる。

参考文献
図49 n-C4H10/C2H6 vs. n-C3H8/C2H6

Duan J., Tan J., Yang L., Wu S., Hao J. (2008) Concentration,
sources and ozone formation potential of volatile organic

上：2009年 4 ～ 5 月、下：2010年 4 ～ 5 月－ 33 －

compounds (VOCs) during ozone episode in Beijing,

2.4 光化学越境大気汚染のモデル解析

Atmos. Research, 88, 25-35

2.4.1 モデルと通年観測結果の比較

Kato, S.; Pochanart, P.; Kajii, Y., Measurements of ozone andアジア大陸から輸送されるオゾンやエアロゾルによる

nonmethane hydrocarbons at Chichi-jima island, a remote

越境汚染影響を把握するために、東アジアスケ－ルの広island in the western Pacific: long-range transport of pol-域大気汚染シミュレーションモデル（2.1.2 節参照）をluted air from the Pacific rim region. Atmospheric Envi-

使って解析した。本節では、2009年 1 年間を対象に、福ronment 2001, 35 (34), 6021-6029

江島におけるオゾン、窒素酸化物、粒子状物質、非メタ

McKeen, S. A.; Liu, S. C., Hydrocarbon ratios and photo-

ン炭化水素の地上観測濃度とモデル濃度を比較すること

chemical history of air masses. Geophysical Researchによって、モデルの再現性について検討する。図50～56

Letters 1993, 20 (21), 2363-2366

は地上濃度の時間変化に関するモデルと観測の比較結果

Sharma, U. K.; Kajii, Y.; Akimoto, H., Seasonal variation ofを、また、 表 1 はモデル再現性のまとめを示す。

C-2-C-6 NMHCs at Happo, a remote site in Japan. Atmospheric Environment 2000, 34 (26), 4447-4458

図50はオゾン（O3）の地上濃度に関するモデルと観測の比較結果を示す。ここで、モデルは発生源地域別（中Shirai, T.; Yokouchi, Y.; Blake, D. R.; Kita, K.; Izumi, K.;

国、韓国、日本、その他）寄与濃度の積み上げ図として

Koike, M.; Komazaki, Y.; Miyazaki, Y.; Fukuda, M.; Kondo,
Y., Seasonal variations of atmospheric C(2)-C(7) nonmethane hydrocarbons in Tokyo. Journal of GeophysicalResearch-Atmospheres 2007, 112 (D24)
Koppmann, R.; Johnen, F. J.; Khedim, A.; Rudolph, J.; Wedel,A.; Wiards, B., The influence of ozone on light nonmethane hydrocarbons during cryot￥genic preconcentration. Journal of Geophysical Research-Atmospheres 1995,
100 (D6), 11383-11391
Tang, J. H.; Chan, L. Y.; Chang, C. C.; Liu, S.; Li, Y. S., Characteristics and sources of non-methane hydrocarbons in

図50 2009 年 1 年間の福江島における O3 の地上濃度の観測（赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与濃度の積
み上げで示す。

background atmospheres of eastern, southwestern, andsouthern China. Journal of Geophysical ResearchAtmospheres 2009, 114
横内陽子，大気中非メタン炭化水素の成分別リアルタイ
ム測定システムの開発に関する研究，環境省環境技術開発等推進費終了報告書2009（平成18～19年度）

図51 2009年1 年間の福江島における NOyと全硝酸の地上濃度の観測（赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与
濃度の積み上げで示す。

－ 34 －示す。モデルはO3を全体的にやや過大評価しており、特C5H12＋n-C5H12）はやや過少、ヘキサン（C6H14）はややに夏季にその傾向が強い。しかし、季節変動のような長過大、［アセチレン（C2H2）＋プロバン（C3H8）］とブタ

期的な時間変動を良く再現している。

ン（i-C4H10＋n-C4H10）については大幅に過少（特に冬季

図51はNOyと全硝酸に関する比較図を示す。NOyにつに過大傾向が大きい）となっている。また、アルケン類

いては、濃度レベルも時間変動も共に良く再現している。

（図 56）については、エチレン（C2H4）もプロプレン

一方、全硝酸に関しては過大評価するケースが多く、全（C3H6）もともに大幅に過少評価している。このように、硝酸とともにナイトレート（図52参照）も過大傾向にあNMHC 成分によってモデルの再現性は大きく異なるこる。一方、図には示さないがNOxは過少であるため、見とが特徴的であり、少なくとも排出インベントリ（特にかけ上、NOyを良く再現していることになる。ナイトレー寄与率が高い中国における）に問題・課題があることがトもしくは全硝酸を過大評価する主因としては、モデル強く示唆される。図57は各NMHC成分のエタンに対するでは粗大粒子を考慮してないため、ナイトレート全体と濃度比を示す。

しての乾性沈着を過小評価していることがあげられる。

ブタンとペンタンの対エタン比については、観測結果

図52は、Q-AMSで測定された微小粒子状物質濃度とのとモデル結果がほぼ整合しており、インベントリの信頼比較結果を示す。ここで、モデルの有機炭素を1.6倍して度は比較的高いと考えられる。一方、その他のNMHC成

有機粒子（OA）とした。モデルは、アンモニウム（NH4+）

分に関するモデル組成比は観測結果に比べて大幅な過少42-）を良く再現するが、ナイトレーとなっており、これらの成分の排出量（とりわけ寄与率

ト（NO3-）を過大評価、OAを過小評価する。ナイトレーが高い中国の排出量。表 2 参照）が過少となっている可トを過大評価する要因は前述したとおりである。一方、能性が高い。

とサルフェート（SO

多くの先行研究と同様にOAを過小評価する。

以上の結果から、モデルは観測濃度を概ね的確に捉え

NMHCの比較結果を図53～56に示す。アルカン類（図53 ～ 55）については、エタン（C2H6）とペンタン（i-ているが、NMHC成分やナイトレートについては今後の課題である。

図52 2009年 3 ～ 5 月の福江島における粒子状物質の観測（Q-AMS測定；赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与濃度の積み上げで示す。

－ 35 －

図53 2009年 1 年間の福江島におけるC2H6と（C2H2+C3H8）の地上濃度の観測（赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与濃度の積み上げで示す。

図54 2009年 1 年間の福江島における（i-C4H10+n-C4H10）と（i-C5H12+n-C5H12）の地上濃度の観測（赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与濃度の積み上げで示す。

図55 2009年 1 年間の福江島におけるC6H14の地上濃度の観測（赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与濃度の積み上げで示す。

図56 2009 年 1 年間の福江島における C2H4 と C3H6 の地上濃度の観測（赤丸）とモデルの比較。モデルは中国（青）、韓国（赤）、日本（緑）、その他（紫）の寄与濃度の積
み上げで示す。

図57 2009年 1 年間の福江島におけるNMHC成分とC2H6の濃度比の観測とモデルの比較。

－ 36 －

表1

2009年 1 年間のモデル再現性のまとめ（注）バイアス=（モデル平均濃度-観測平均濃度）/（観測平均濃度）、
エラー＝[(1/N)∑(モデル平均濃度-観測平均濃度)2]1/2/(観測平均濃度))

2.4.2 地域別寄与率の評価
モデル計算結果をもとに、再現性の良い大気汚染物質
成分について、2009年の 1 年間及び春季（3 ～ 5 月）の発生源地域別寄与率を評価した（表 2 ）。
春季における寄与率を整理すると以下のとおりである。
・ オゾンの寄与率は、中国25％、韓国 3 ％、日本 4 ％であり、中国影響が 1 / 4 程度を占める。この中国寄与率
図58 O3 濃度ランクと国別寄与濃度、中国寄与率の関係（2009年 3 － 5 月）をオゾン濃度ランク別にみると、オゾン濃度が上昇するに従って中国寄与率が増加する傾向にあり、70ppbを超えるような高濃度日では中国寄与率は約 35％に・ NMHC成分の中国寄与率は、寿命が長いためにアジア達する（図 58）。逆に言えば、中国からの影響が大き地域外からの流入が多いエタンについては 22％程度

い時に、高濃度オゾンが発生しやすいことを意味する。

であるが、プロパン、ブタン、ペンタンについては53

・ NOyについては、中国の影響がより大きく、春季平均％～65％と高く、NOyやNH4+、SO42-と同様にアルカン

で 62％にも達し、韓国と日本の割合もそれぞれ 12％、類も中国からの影響が大きいことを示す。

16％と高い。
・ PM2.5成分のうち、NH4+ とSO42-の中国寄与率はそれぞ

また、1 年間の寄与率については以下のとおりである。

れ86％と83％に達し、PM2.5に対しても中国からの越境

・ オゾンの寄与率は、中国21％、韓国 3 ％、日本 5 ％で汚染影響が非常に大きいと考えられる。
表2

O3
NOv
SO4
NH4
OA
O2H6
O3H3+O2H2i-O4H10+n-O4H10
i-O5H12+n-O5H12
r-O6H14あり、春季に比べると中国の寄与率がやや低下するが2009年の 1 年間及び春季（3－5 月）の物質別国別寄与率
中国
21.0
60.1
76.5
38.9
51.8
23.1
53.7
55.1
51.6
51.2

2009年・年間
韓国
日本
5.1
2.5
18.9
9.9
5.5
3.4
6.4
5.0
3.4
5.8
0.7
1.7
2.6
6.6
11.7
25.5
12.1
10.8
16.5
27.5

その他
71.4
11.1
14.6
4.9
29.0
74.5
27.1
7.6
6.6
4.4

－ 37 －

2009年・春季（3－5月）
中国
韓国
日本 その他
63.7
3.8
2.9
24.6
13.4
16.1
1.6
61.9
13.7
3.6
3.1
82.6
0.0
5.1
6.1
05.5
25.3
3.0
6.8
64.0
75.4
0.3
0.9
22.3
25.2
0.4
8.3
65.2
5.4
8.4
32.1
53.1
5.0
10.3
28.0
64.9
3.2
17.0
42.5
37.4

大きな違いはなく、年間を通して大陸からの影響があ

与濃度が冬季に最も上昇することに起因すること、など

ることを示す。NOy についても、春季とほぼ同じであが明らかとなった。

る。
・ NH4+ と SO42- の中国寄与率は、春季よりも数％づつ低2.4.3 高濃度エピソードのモデル解析
2.2.3.3 で示した 2 つの高濃度エピソード（ケース 1：

下するが、それぞれ83％と77％と高く、年間を通して

2009年 4 月 8 日、ケース 2：2009年 5 月 9 日）を対象に

中国からの越境汚染影響が大きい。
・ アルカン類の中国寄与率は、春季と同程度、もしくは、して、高濃度の発生メカニズムについてモデル解析した。

やや高い。特に、冬季に寄与濃度が増大する傾向が顕

図 59 に全オゾン（上）、中国起源オゾン（中）、及び
SO42-（下）の地上濃度の水平分布、図60に全オゾンのx-著である。

z分布（上）と水平分布（下）、また、図61にSO42-のx-z分
以上のように、本研究により、①様々な物質の中国の布（上）と水平分布（下）の各々について 2 つのケース

寄与率は春季のみならず通年にわたり高いこと、②オゾを比較した結果を示す。これらの図より、ケース 1 では、ンの中国寄与率は春季で25％、年間で21％であるが、オオゾンの高濃度気塊が中国沿岸域から短時間で到達してゾン濃度が高い時に寄与率が増大すること、③NOyの中おり水平・鉛直スケールが小さいこと、これに対してケー

国寄与率は年平均で60％と高いこと、④主要なPM2.5成分

ス 2 では、高濃度気塊が複雑な輸送の後に到達しており

4+ とSO42- の中国寄与率は年平均で80％程度にであるNH

水平・鉛直スケールが大きいことが分かる。このように、達すること、⑤アルカン類が冬季に増加するのは中国寄

2 つの高濃度エピソードにおいて、大気汚染物質の広域

図59

高濃度エピソードにおけるO3及び中国起源O3、SO42-の地上濃度の水平分布－ 38 －

輸送パターンが異なっており、このことが福江島で観測されたオゾンとエアロゾルにおける特徴の違い（2.2.3.3
参照）を生み出した要因となった可能性がある。

図60

図61

高濃度エピソードにおけるO3のx-z断面濃度分布と地上濃度の水平分布

高濃度エピソードにおけるSO42-のx-z断面濃度分布と地上濃度の水平分布－ 39 －

2.5

まとめと今後の展望

謝辞

長崎県五島市福江島に大気観測施設を設置し、オゾン、

福江島における観測に当たり、久保実氏をはじめ五島

非メタン炭化水素、窒素酸化物、一酸化炭素、微小粒子

市、長崎県五島保健所、住民の方には大変お世話になり状物質を観測した。2009年春に100ppbを超えるオゾンとました。記して感謝いたします。

共に高濃度の粒子状硫酸塩や有機エアロゾルを観測した。
春季に福江島で観測された NMHCs/NOy 比とオゾン生成効率との比較から、大陸からの越境汚染気塊におけるオゾン光化学生成が、多くの都市大気で見られるような、
NMHCs に関して敏感な領域に入っていることが示唆された。また、2009年 4 月 8 日前後の高濃度オゾン時にはNMHC 組成比から越境汚染気塊中で光化学反応が進んでいることが明らかになり、また、高濃度の粒子状物質も観測された。これらの結果は、今後中国から排出されるNMHC等のVOCが増えた場合、高濃度の越境光化学オ
ゾンや粒子状物質の問題がさらに深刻化する可能性を示唆する。一方、 5 月 9 日前後の高濃度オゾン時には九州地方において広域的な光化学 Ox 濃度の上昇が見られたが、観測されたNMHC組成は光化学反応があまり進んでいないことを示し、粒子状物質濃度も 4 月 8 日より低かった。このようなケースでは、東アジアにおける光化
学生成以外の要因によって、高濃度オゾンがもたらされているものと考えられる。2010年の観測においても、高濃度オゾンに対する光化学生成の寄与は汚染エピソード
によって大きく異なることが分かった。また、福江島におけるオゾンの通年測定では、春だけでなく、秋にも高濃度オゾンの出現を観測した。
モデル解析の結果、中国大陸からの越境輸送が高濃度汚染の主な原因であるが、オゾンについては東アジア以外からの流入も多いこと、春季 3 ～ 6 月平均の中国寄与率は、オゾンが26％、エチレンが23％、粒子状硫酸塩が83％、窒素化合物NOyが62％と高いことなどが明らかとなった。中国における前駆物質排出インベントリの検証、
大気汚染予報システムの検証なども進めた。今後も東ア
ジア各国における経済発展に伴い、国内への越境大気汚
染影響が増大する可能性があり、また、本研究結果から、
最近環境基準が制定された PM2.5 に対する越境汚染影響が非常に大きいことが明らかになった。
今後もNOy、VOCの観測を継続し、オゾンや二次粒子の越境大気汚染による影響を監視すると共に越境大気汚染の全容解明に向けた研究を推進して、東アジアの大気環境管理に貢献することが求められる。

－ 40 －

［資

料］

Ⅰ

研究の組織と研究課題の構成

1 研究の組織
［A 研究担当者］
化学環境研究領域
動態化学研究室

横内陽子
野副

晋

大木淳之
アジア自然共生研究グループ
広域大気モデリング研究室

大原利眞
森野

悠

黒川純一
アジア広域大気研究室

高見昭憲
伊禮

聡

［B 共同研究者］
坂東博（大阪府立大学）（平成21年度～22年度）

定永靖宗（大阪府立大学）（平成21年度～22年度）

栗林正俊（筑波大学）（平成20年度～22年度）

2 研究課題と担当者（共同研究者＊）（ 1 ）オゾン観測
高見昭憲、伊禮聡（ 2 ）二次粒子観測
高見昭憲、伊禮聡（ 3 ）窒素酸化物の観測
高見昭憲、坂東博＊、定永靖宗*（ 4 ）オゾンゾンデ観測大原利眞、栗林正俊＊（ 5 ）非メタン炭化水素観測
横内陽子、野副晋、大木淳之（ 6 ）モデル解析
大原利眞、森野悠、黒川純一－ 41 －

Ⅱ
1

研究成果発表一覧

誌上発表
発表者・（刊年）・題目・掲載誌・巻（号）・頁

Aikawa M., Ohara T., Hiraki T., Oishi O., Tsuji A., Yamagami M., Murano K., Mukai H. (2010) Significant geographic
gradients in particulate sulfate over Japan determined from multiple site measurements and a chemical transport model:
Impacts of transboundary pollution from the Asian continent, Atmospheric Environment, 44, 381-391
早崎将光，大原利眞，黒川純一，鵜野伊津志，清水厚（2008）2007年 5 月 8 － 9 日に発生した広域的な光化学オゾ
ン汚染：観測データ解析，大気環境学会誌，43，225-237
Hanaoka S., Hatakeyama S., Watanabe I., Arakaki T., Kawana K., Kondo Y., Sadanaga Y., Bandow H., Kato S., Kajii Y., SatoK., Shimizu A., Takami A. (2009) Aerial Observation Of Aerosols And Gases Transported From East Asia In March-April,
2008, pp833-836 in Nucleation and Atmospheric Aerosol, edited by J. Smolik and C. O’ Dowd, Prague Czech, 2009, ISBN
978-80-02-12161-2
板橋秀一，弓本桂也，鵜野伊津志，大原利眞，黒川純一，清水厚，山本重一，大石興弘，岩本眞二（2009）2007年
春季に発生した東アジア域スケールの広域的越境汚染の化学輸送モデル CMAQ による解析，大気環境学会誌，44，
175-185
J. L. Jimenez, M. R. Canagaratna, N. M. Donahue, A. S. H. Prevot, Q. Zhang, J. H. Kroll, P. F. DeCarlo, J. D. Allan, H. Coe, N.
L. Ng, A. C. Aiken, K. S. Docherty, I. M. Ulbrich, A. P. Grieshop, A. L. Robinson, J. Duplissy, J. D. Smith, K. R. Wilson, V. A.
Lanz, C. Hueglin, Y. L. Sun, J. Tian, A. Laaksonen, T. Raatikainen, J. Rautiainen, P. Vaattovaara, M. Ehn, M. Kulmala, J. M.
Tomlinson, D. R. Collins, M. J. Cubison, E. J. Dunlea, J. A. Huffman, T. B. Onasch, M. R. Alfarra, P. I. Williams, K. Bower, Y.
Kondo, J. Schneider, F. Drewnick, S. Borrmann, S. Weimer, K. Demerjian, D. Salcedo, L. Cottrell, R. Griffin, A. Takami, T.
Miyoshi, S. Hatakeyama, A. Shimono, J. Y Sun, Y. M. Zhang, K. Dzepina, J. R. Kimmel, D. Sueper, J. T. Jayne, S. C. Herndon,
A. M. Trimborn, L. R. Williams, E. C. Wood, A. M. Middlebrook, C. E. Kolb, U. Baltensperger, D. R. Worsnop (2009)
Evolution of Organic Aerosols in the Atmosphere, Science 326, 1525, DOI: 10.1126/science.1180353 / accepted 6
November 2009
黒川純一，大原利眞，鵜野伊津志，早崎将光（2008）ネスト版RAMS/CMAQ連携モデルによる2007年 5 月 8， 9 日に発生した広域的な光化学オゾン汚染の解析，大気環境学会誌，43，209-224
Kurokawa J., Ohara T., Uno I., Hayasaki M., Tanimoto H. (2009) Influence of meteorological variability on interannual
variations of the springtime boundary layer ozone over Japan during 1981-2005, Atmospheric Chemistry and Physics, 9,6287-6304
兼保直樹，高見昭憲，佐藤圭，畠山史郎，林政彦，原圭一郎，Chang, L.-S., Ahn, J.-Y.（2010）九州北部における春季のPM2.5濃度と長距離輸送，大気環境学会誌，45(5), 227-234
Lun X., Takami A., Miyoshi T., Hatakeyama S. (2009) Characteristic of organic aerosol in a remote area of Okinawa Island,
Journal of Environmental Sciences 21, 1371-1377
Lun X.-X., Deng L.-Q., Zhang Y., Zhang X.-S., Naoki K., Takami A. (2009) Study of characteristic of water soluble organics
in atmospheric aerosols in Beijing and Okinawa area, Beijing Ligong Daxue Xuebao/ Transaction of Beijing Institute ofTechnology 29, 172-175
Matsui H., Koike M., Takegawa N., Kondo Y., Griffin R., Miyazaki Y., Yokouchi Y., Ohara T. (2009) Secondary Organic
Aerosol Formation in Urban Air: Temporal Variations and Possible Contributions from Unidentified Hydrocarbons, J.
Geophys. Res., D04201
Mochida M., Nishita-Hara C., Kitamori Y., Aggarwal S.G., Kawamura K., Miura K., Takami A. (2010) Size-segregatedmeasurements of cloud condensation nucleus activity and hygroscopic growth for aerosols at Cape Hedo, Japan inspring 2008" J. Geophys. Res., 115, D21207, doi:10.1029/2009JD013216, 2010/ accepted June 2010

－ 42 －

発表者・（刊年）・題目・掲載誌・巻（号）・頁
増井嘉彦，弓場彬江，定永靖宗，高見昭憲，竹中規訓，坂東博（2011）海洋大気でのデニューダー法によるガス状硝酸の測定の問題点．大気環境学会誌，46 (1), 37-42
Morino, Y., Ohara, T., Yokouchi, Y. Ooki, A.(2011) Comprehensive source apportionment of volatile organic compounds
using observational data, two receptor models and an emission inventory in Tokyo Metropolitan Area, J. Geophys. Res.,
116, D02311, doi:10.1029/2010JD014762
大原利眞，鵜野伊津志，黒川純一，早崎将光，清水厚（2008）2007年 5 月 8， 9 日に発生した広域的な光化学オゾ
ン汚染 － オーバービュー －，大気環境学会誌，43，198-208
Osada K., Ohara T., Uno I., Kido M., Iida H. (2009) Impact of Chinese anthropogenic emissions on submicrometer aerosol
concentration at Mt. Tateyama, Japan, Atmospheric Chemistry and Physics, 9, 9111-9120
Parrish D. D., Kuster W. C., Shao M., Yokouchi Y., Kondo Y., Goldan P. D., Gouwa J. A. de., Koike M., Shirai T.(2009)
Comparison of air pollutant emissions among mega-cities, Atmospheric Environment, 43, 6435-6441
Suthawaree, J., Kato, S., Takami, A., Hatakeyama, S., Kadena, H., Toguchi, M., Tomoyose, N., Yogi, K., Kajii, Y. (2008),
Observation of ozone and carbon monoxide at Cape Hedo, Japan: Seasonal variation and influence of long-range transport"
Atmospheric Environment, 42, 2971-2981
Shiraiwa M., Kondo Y., Moteki N., Takegawa N., Sahu L. K., Takami A., Hatakeyama S., Yonemura S., Blake D. R. (2008)
Radiative impact of mixing state of black carbon aerosol in Asian outflow, J. Geophys. Res. 113, D24210, doi:10.1029/
2008JD010546
Sato K., Li Hong., Tanaka Y., Ogawa S., Iwasaki Y., Takami A., Hatakeyama S. (2009) Long-range transport of particulate
polycyclic aromatic hydrocarbons at Cape Hedo remote island site in the East China Sea between 2005 and 2008 J Atmos
Chem DOI 10.1007/s10874-009-9135-4 2009
島田幸治郎，高見昭憲，加藤俊吾，梶井克純，畠山史郎（2011）東アジアから輸送される汚染大気中の炭素質エアロ
ゾルの変動と発生源推定．大気環境学会誌，46 (1), 1-9
菅田誠治，大原利眞，黒川純一，早崎将光（2011）大気汚染予測システム（VENUS）の構築と検証，大気環境学会
誌，46，49-59
Takiguchi, Y., Takami, A., Sadanaga, Y., Lun, X., Shimizu, A., Matsui, I., Sugimoto, N., Wang, W., Bandow, H., Hatakeyama,
S. (2008) Transport and transformation of total reactive nitrogen over the East China Sea, J.Geophys. Res. 113, D10306
doi10.1029/2007JD009462
Tanimoto H., Ohara T., Uno I (2009) Asian anthropogenic emissions and decadal trends in springtime tropospheric ozone
over Japan: 1998?2007, Geophys. Res. Lett., 36, L23802, doi:10.1029/2009GL041382
Takami A. (2009) Chemical composition of Aerosol in East Asia and Its Radiative Impact, pp33-42 in Nucleation andAtmospheric Aerosol, edited by J. Smolik and C. O’ Dowd, Prague Czech, 2009, ISBN 978-80-02-12161-2
高見昭憲，長田和雄，定永靖宗，坂東博（2010）沖縄辺戸岬における大気中のアンモニア/アンモニウム濃度の変動と分配，エアロゾル研究，in press
高見昭憲（2010）東アジアにおける大気環境を探る―微粒子の観測，化学工学，74，409-411
高見昭憲（2010）大気汚染対策，東アジアにおける越境大気汚染と観測，225-228，In 米山春子編集，中国・日本科学最前線―研究の現場から－ 2010 年版，独立行政法人科学技術振興機構，中国総合研究センター，東京，464+，
2010年 3 月15日発行，ISBN978-4-88890-300-4
Yuba A., Sadanaga Y., Takami A., Hatakeyama S., Takenaka N., Bandow H. (2010) A measurement system for particulate
nitrate based on the scrubber difference NO-O3 chemiluminescence method in the remote area, Anal. Chem., 2010, 82(21), pp 8916-8921－ 43 －

発表者・（刊年）・題目・掲載誌・巻（号）・頁[著書，総説等]
大原利眞 （2008）越境大気汚染と日本への影響，地理・地図資料（帝国書院発行），2008年 4 月号，4-6
大原利眞 （2008）中国からの越境大気汚染の日本への影響，季刊 環境研究，149, 41-46
大原利眞 （2008）アジアで増えるNOxと光化学オゾン，科学，78, 727-728
大原利眞 （2009）越境大気汚染 ～広域的な光化学オゾン汚染の現状と要因，グルーバルネット，222, 18-19
大原利眞 （2009）光化学大気汚染 - 越境大気汚染問題としての広域移流の最近研究から -，資源環境対策，45, 75-80
横内陽子 （2009）VOC類，大気環境学会誌，44, 348-350
2

口頭発表
発表者・（歴年）・題目・学会等名称・予稿集名・頁

赤塚武俊，畠山史郎，島田幸治郎，高見昭憲，定永靖宗（2010）沖縄辺戸岬における窒素酸化物,硝酸塩の変化，第16回大気化学討論会
福森裕基，増井嘉彦，定永靖宗，高見昭憲，横内陽子，大原利眞，米村正一郎，竹中規訓，坂東博（2010）長崎県
福江島における窒素酸化物によるオゾン生成効率の評価，第51回大気環境学会年会
畠山史郎，高見昭憲，清水厚，杉本伸夫，近藤豊，加藤俊吾，梶井克純（2008）中国北東部と福江・沖縄における航空機・地上観測による長距離輸送間の汚染質の変質過程観測，第25回エアロゾル科学・技術研究討論会，国際シンポジウム2008
花岡小百合，高見昭憲，清水厚，川名香織，近藤豊，畠山史郎（2008）福江－沖縄間東シナ海上空におけるエアロ
ゾル・大気汚染物質の航空機を用いたラグランジュ的観測－速報，第25回エアロゾル科学・技術研究討論会，国際シンポジウム2008
畠山史郎，花岡小百合，高見昭憲，近藤豊，佐藤圭（2008）福江－沖縄間東シナ海上空におけるエアロゾル・大気
汚染物質の観測，第49回大気環境学会年会
Hanaoka S, Hatakeyama S, Watanabe I, Arakaki T, Kawana K, Kondo Y, Sadanaga Y, Bandow H, Kato S, Kajii Y, Sato K,
Shimizu A, Takami A (2009) Aerial Observation Of Aerosols And Gases Transported From East Asia In March-April, 2008,
ICNAA
Hatakeyama S, Hanaoka S, Watanabe I, Arakaki T, Kawana K, Kondo Y, Sadanaga Y, Bandow H, Kato S, Kajii Y, Sato K,
Shimizu A, Takami A (2009) Lextra-Aerial Observation of Aerosols and Gases Over the Easta China Sea in March-April,
2008, Forth Japan-China-Korea Joint Conference on Meteorology
花岡小百合，畠山史郎，渡邉泉，新垣雄光，高見昭憲，佐藤圭，清水厚，定永靖宗，坂東博，加藤俊吾，梶井克純，
川名華織，近藤豊（2009）LEXTRA航空機観測におけるエアロゾル化学成分，第26回エアロゾル科学・技術研究討論会
花岡小百合，畠山史郎，渡邉泉，新垣雄光，高見昭憲，佐藤圭，清水厚（2009）2008年LEXTRA航空機観測におけるエアロゾル中のイオン成分及び金属成分，第50回大気環境学会
長谷川就一，高見昭憲，大原利眞（2009）春季の沖縄辺戸岬におけるPM10およびPM2.5の炭素成分の特徴，第50回
大気環境学会
Hatakeyama S, Hanaoka S, Ikeda K, Matsuo S, Watanabe I, Azechi2 S, Arakaki T, Kato S, Kajii Y, Sadanaga Y, Urata J,
Bandow H, Hara K, Zhang D, Takami A, Shimizu A, Sugimoto N (2010) 2009 Aerial observation of aerosols transported
from East Asia, Japan Geoscience Union Meeting 2010, JpGU International Symposium 2010, AAS005-03
Hatakeyama S (2010) Increase of Sulphate in Fine Aerosols in Okinawa, Japan, IAC2010
長谷川就一，高見昭憲，大原利眞（2010）春季の沖縄辺戸岬におけるPM10およびPM2.5の炭素成分の特徴，第27回
エアロゾル科学・技術研究討論会－ 44 －

発表者・（歴年）・題目・学会等名称・予稿集名・頁
花岡小百合，池田圭輔，松尾信也，渡邉泉，畠山史郎，畦地総太郎，新垣雄光，清水厚，杉本伸夫，高見昭憲，浦田淳基，定永靖宗，加藤俊吾，原和崇，張代洲（2010）2009年10月の東シナ海における航空機観測でのエアロゾル
金属成分，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
花岡小百合，池田圭輔，松尾信也，渡邉泉，畠山史郎，畦地総太郎，新垣雄光，清水厚，杉本伸夫，高見昭憲，浦田淳基，定永靖宗，坂東博，加藤俊吾，原和崇，張代洲（2010）2009年10月の東シナ海上空における航空機観測でのエアロゾル金属成分，第51回大気環境学会年会
畠山史郎，花岡小百合，池田圭輔，小川佳美，大井彩子，渡邉泉，高見昭憲，清水厚，佐藤圭，定永靖宗 他（2010）
東シナ海を越えて輸送されるエアロゾルの航空機・地上観測－2009年10月12～19日，第16回大気化学討論会
池田圭輔，花岡小百合，松尾信也，渡邉泉，畠山史郎，新垣雄光，畦地総太郎，定永靖宗釜，浦田淳基，加藤俊吾，
張代洲，原和崇，杉本伸夫，清水厚，高見昭憲（2010）2009年10月の東シナ海上空における航空機観測でのエアロ
ゾルイオン成分，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
伊禮聡，高見昭憲，下野彰夫，疋田利秀，兼保直樹，畠山史郎（2010）長崎県福江島で観測されたコンパクトエア
ロゾル質量分析計によるエアロゾルの化学組成分析，第51回大気環境学会年会
池田圭輔，花岡小百合，松尾信也，渡邉泉，畠山史郎，新垣雄光，畦地総太郎，定永靖宗，浦田淳基，加藤俊吾，
張代洲，原和崇，杉本伸夫，清水厚，高見昭憲（2010）2009年10月の航空機観測による東シナ海上空に輸送されたエアロゾルイオン成分の解析，第51回大気環境学会年会
Ikeda K, Hanaoka S, Matsuo S, Watanabe I, Azechi S, Arakaki T, Urata J, Sadanaga Y, Kato S, Hara K, Zhang D, Shimizu A,
Sugimoto N, Takami A, Hatakeyama S (2010) Ionic composition of aerosols collected on board during the aerial observation
carries out over the East China Sea in October, 2009, IAC2010
兼保直樹，高見昭憲，畠山史郎（2008）沖縄辺戸および小笠原父島における Sulfate/black Carbon 濃度比の変化，第49回大気環境学会年会
兼保直樹，高見昭憲，佐藤圭，林政彦，原圭一郎（2009）09年4月5日に九州北部で観測された高濃度PM2.5に対す
るAsian Outflowの寄与，第26回エアロゾル科学・技術研究討論会
兼保直樹，高見昭憲，佐藤圭（2009）九州北部の大都市域における春季のPM2.5濃度に対する長距離輸送の影響，第50回大気環境学会
黒川純一，大原利眞，谷本浩志，鵜野伊津志，早崎将光（2009）日本の春季オゾン濃度年々変動に対する気象場の影響，日本気象学会2009年度春季大会講演会
金谷有剛，竹谷文一，入江仁士，駒崎雄一，高島久洋，高見昭憲（2010）2009年春季福江島において測定されたエアロゾル散乱係数の湿度依存性と化学成分との関係，日本地球惑星科学連合2010年大会，AAS001-17
兼保直樹，高見昭憲，佐藤圭，畠山史郎，林政彦，原圭一郎，河本和明（2010）九州北部の都市および離島における2009年度のPM2.5濃度変動，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
兼保直樹，高見昭憲，畠山史郎，山本重一（2010）ハイボリューム・エアサンプラ用PM2.5インパクタHVI2.5の開発と性能評価，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
兼保直樹，高見昭憲，佐藤圭，山本重一，河本和明（2010）九州北部の離島および2都市におけるPM2.5濃度の変動，
第51回大気環境学会年会
栗林正俊，大原利真（2010）南西諸島におけるミー散乱ライダーとゾンデを用いた海上混合層の推定，第51回大気環境学会年会，同講演要旨集，325
Mochida M, Nishita C, Aggarwal S.G, Kitamori Y, Kawamura K, Miura K, Takami A, Hatakeyama S (2008) Comparison
between the hygroscopicity and cloud condensation nuclei activity of atmospheric aerosol particles at Cape Hedo, Okinawa,
Abstract of the 25th Symposium on Aerosol Science & Technology in conjunction with International Aerosol Symposium2008－ 45 －

発表者・（歴年）・題目・学会等名称・予稿集名・頁
三浦和彦，岡本大佑，小林拓，五十嵐康人，古谷浩志，岩本洋子，成田祥，植松光夫，福田秀樹，高見昭憲（2008）
海洋および山岳大気ナノ粒子の粒径分布（2），第25回エアロゾル科学・技術研究討論会，国際シンポジウム2008
持田陸宏，西田千春，Shankar G. Aggarwal，北森康之，河村公隆，三浦和彦，高見昭憲，畠山史郎（2008）エアロゾル粒子の吸湿成長因子の変動から雲凝結核能力を理解する試み：沖縄における観測例，第14回大気化学討論会
増井嘉彦，福森裕基，定永靖宗，高見昭憲，横内陽子，大原利眞，米村正一郎，竹中規訓，坂東博（2010）長崎県
福江島における総反応性窒素酸化物，全硝酸の連続観測，及び濃度変動要因の解析，第51回大気環境学会年会
長田和雄，飯田肇，木戸端佳，大原利眞，鵜野伊津志（2009）立山・室道平におけるエアロゾル粒子体積濃度の年々変化：微細粒子濃度の春季増加傾向，日本気象学会2009年度春季大会講演会
Ohara T (2008) Integrated Approach to Air Quality Management - Development of research tools in East Asia-, The Ninth
Senior Technical Managers’Meeting of the Acid Deposition Monitoring Network in East Asia (EANET/STM 9)
Ohara T (2008) Historical trend and future projection of anthropogenic emissions in East Asia, The Task Force on
Hemispheric Transport of Air Pollution (TF HTAP), International Workshop on Regional and Intercontinental Transport of
Air Pollution
Ohara T (2008) Long-term increase of urban ozone in Japan：Possibility of impacts by transboundary air pollution from
Asian continent, 第49回大気環境学会年会
大原利眞（2008）光化学オキシダント・対流圏オゾン濃度の上昇要因について，日本化学会・酸性雨問題研究会第29回酸性雨問題研究会シンポジウム「対流圏オゾンを巡る大気環境研究の現状」
大原利眞（2008）国境を越える大気汚染，第67回日本公衆衛生学会総会サテライトシンポジウム 1「極東アジア地域の環境汚染拡大の現状と対策の国際共同化にむけて」
大原利眞（2008）東アジアにおける広域大気汚染と日本への影響，大気環境学会中部支部学術講演会
大原利眞（2008）東アジアの越境大気汚染. 大気環境学会植物分科会講演会「東アジアの越境大気汚染と植物影響」
大原利眞（2008）排出インベントリREAS：アジア域における1980～2020年の大気汚染排出量の変化，大気環境学会
都市大気環境モデリング／発生源対策分科会講演会「国内外排出量インベントリの現状とその評価」
大原利眞（2008）東アジア地域から日本への越境大気汚染，大気環境学会シンポジウム「東アジア地域における国
際的な環境負荷の移転と日本の役割」
大原利眞（2008）富山県環境科学センター研究成果発表会基調講演，東アジアにおける広域大気汚染の変化と日本への影響
大原利眞（2008）熊本県環境セミナー講演，光化学スモッグの増加と越境大気汚染の影響
大原利眞（2008）地球環境研究総合推進費一般公開シンポジウム「再び増加する光化学スモッグと越境大気汚染」
講演，「光化学スモッグはなぜ増加しているか？－原因物質の排出動向」
Ohara T (2009) Historical trend and future projection of anthropogenic emissions in East Asia, Regional Scientific
Workshop on Acid Deposition in East Asia 2009
大原利眞（2009）東アジアにおける広域越境大気汚染と日本への影響，第33回神奈川県市環境・公害研究合同発表会特別講演
大原利眞（2009）日本における光化学オゾンの上昇と越境汚染の影響，国際環境協力シンポジウム招待講演
Ohara T (2010) Current status of air pollution in East Asia, International workshop on current status and future prospectsof the air pollution in East Asia
Ogawa Y, Sato K, Kaneyasu N, Takami A, Hatakeyama S (2010) PAHS and n-alkanes in the aerosol transported around theEast China Sea, IAC2010－ 46 －

発表者・（歴年）・題目・学会等名称・予稿集名・頁
大井彩子，兼保直樹，高見昭憲，渡邉泉，畠山史郎（2010）東アジアから東シナ海周辺に輸送されるエアロゾル金
属成分，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
小川佳美，畠山史郎，兼保直樹，佐藤圭，高見昭憲（2010）2009年春季および秋季に辺戸岬，福江島，福岡で測定したPAHsとn-アルカン，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
小川佳美，兼保直樹，佐藤圭，高見昭憲，畠山史郎（2010）2009 年－ 2010 年に辺戸岬，福江島，福岡で測定した
PAHSとnアルカン，第51回大気環境学会年会
大原利眞（2010）東アジアの広域越境大気汚染と大気環境管理に向けて，第24回環境工学連合講演会
大原利真（2010）地域大気汚染の数値モデリングと排出インベントリに関する研究－大気汚染の統合研究をめざして－，第51回大気環境学会年会，同講演要旨集，54
Ohara T (2010) Current Status of Regional Air Pollution in East Asia, Northeast Asian International Seminar on Air Quality
Improvement
大原利真，黒川純一，横内陽子，高見昭憲，鵜野伊津志，米村正一郎，定永靖宗，竹中規訓，坂東博（2010）2009
年春季に福江島で観測された越境汚染のモデル解析，第51回大気環境学会年会，同講演要旨集，415
Pham Anh Tuan, Yuba A, Sadanaga Y, Takenaka N, Bandow H, Takami A, Ohara T, Yokouchi Y (2009) Continuous
monitoring of total odd reactive nitrogen(NOy) and total nitrates in Fukue Island, Nagasaki, Japan: Their concentrationlevel and temporal variability compared with simultaneous data of those entities at Cape Hedo, Okinawa
Shankar Gopala Aggarwal, Mochida M, Kitamori Y, Kawamura K, Takami A, Hatakeyama S (2008) Chemical Closure on
Hygroscopic Properties of Aerosol Particles at Okinawa Island, Japan During Spring 2007, IGAC 10th International
Conference
Shiraiwa M, Kondo Y, Moteki N, Takegawa N, Takami A, Hatakeyama S (2008) Mixing state of black carbon aerosol in asian
outflow, IGAC 10th International Conference
佐藤圭，小川志保，田中友里愛，高見昭憲，大原利眞，畠山史郎（2008）沖縄辺戸岬における有機エアロゾルの組
成と季節変化：2005 － 2007 年に観測されたn-アルカン類，日本地球惑星科学連合2008年大会
白岩学，近藤豊，茂木信宏，竹川暢之，高見昭憲，畠山史郎（2008）アジア大陸起源空気塊中のブラックカーボンの測定と放射影響

日本地球惑星科学連合2008年大会

Shimada K, Takami A, Kato S, Kajii Y, Hatakeyama (2009) EC and OC variation in aerosols tranported from east asia toCape Hedo, Okinawa, Asia Oceania Geoscience Society Conference
Sato K, Takami A, Isozaki T, Hikida T, Shimono A, Imamura T (2009) Mass spectrometric study of secondary organic
aerosol from the photooxidation of aromatic hydrocarbons, AAAR 28th Annual Conference
Shimada K, Takami A, Kato S, Kajii Y, Hatakeyama S (2009) Variation of Carbonaceous Aerosols in Polluted Air Mass
Transported from East Asia, Forth Japan-China-Korea Joint Conference on Meteorology
定永靖宗，瀬良俊樹，弓場彬江，鵜野伊津志，高見昭憲，畠山史郎，竹中規訓，坂東博（2009）沖縄辺戸岬における越境汚染物質濃度の観測とCMAQ化学物質輸送モデルとの比較解析，第50回大気環境学会
島田幸治郎，高見昭憲，梶井克純，加藤俊吾，畠山史郎（2009）沖縄辺戸岬における EC，OC の季節と発生源地域
別の変動，第50回大気環境学会
佐藤啓市，遠藤明美，家合浩明，仲山伸次，藍川昌秀，大泉毅，高見昭憲，友寄喜貴，野口泉，林健太郎，松田和秀，原宏（2009）2003～2007年度における国内酸性雨長期モニタリング（2）乾性沈着解析結果，第50回大気環境学会
島田幸治郎，高見昭憲，加藤俊吾，佐藤圭，畠山史郎（2010）東アジアから輸送される炭素質エアロゾル輸送パター
ンと汚染プルームの特徴，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会－ 47 －

発表者・（歴年）・題目・学会等名称・予稿集名・頁
島田幸治郎，高見昭憲，梶井克純，加藤俊吾，清水厚，杉本伸夫，畠山史郎（2010）冬季の沖縄辺戸岬で観測された炭素質エアロゾルから見た東アジアからの大規模大気汚染の特徴，第51回大気環境学会年会
下野彰夫，高見昭憲，伊禮聡，鈴木善三，倉本浩司，疋田利秀（2010）エアロゾル発生としての石炭燃焼の評価，第51回大気環境学会年会
定永靖宗，浦田淳基，増井嘉彦，畠山史郎，花岡小百合，池田圭輔，松尾信也，渡邉泉，新垣雄光，畦地総太郎，
加藤俊吾，梶井克純，張代洲，原和崇，高見昭憲，横内陽子，大原利眞，清水厚，杉本伸夫，竹中規訓，坂東博（2010）2009年10月の東シナ海上空における航空機観測での窒素酸化物の動態，第51回大気環境学会年会
定永靖宗，瀬良俊樹，鵜野伊津志，弓場彬江，高見昭憲，黒川純一，畠山史郎，竹中規訓，坂東博（2010）沖縄辺戸岬における観測およびCMAQモデル計算結果に基づくアジア大陸からの越境汚染質長距離輸送の解析，第16回大気化学討論会定永靖宗，浦田淳基，畠山史郎，花岡小百合，池田圭輔，高見昭憲，横内陽子，大原利眞，清水厚，杉本伸夫 他（2010）2009年10月の東シナ海上空における航空機観測でのNOy，硝酸の動態，第16回大気化学討論会
菅田誠治，大原利真，黒川純一，早崎将光（2010）大気汚染予測システムVENUSの構築と検証，第51回大気環境学会年会，同講演要旨集，530
Takami A, Shiro Hatakeyama (2008) Long-term monitoring of ambient aerosol at Okinawa, Japan, Abstract of the 25th
Symposium on Aerosol Science & Technology in conjunction with International Aerosol Symposium 2008
Takami A, Miyoshi T, Xiaoxiu Lun, Kajii Y, Kato S, Kaneyasu N, Shimono A, Hatakeyama S (2008) Long-term measurementof aerosol at Cape Hedo, Japan using Q-AMS, AAAR
高見昭憲，佐藤圭，清水厚，花岡小百合，加藤俊吾，梶井克純，定永靖宗，坂東博，川名華織，白岩学，竹川暢之，
近藤豊，畠山史郎（2008）東シナ海域におけるガスおよびエアロゾルの航空機観測，第25回エアロゾル科学・技術
研究討論会，国際シンポジウム2008
高見昭憲，倫小秀，佐藤圭，清水厚，菊地信行，加藤俊吾，梶井克純，兼保直樹，米村正一郎，下野彰夫，畠山史郎（2008）大気エアロゾルの輸送中の変質について，第25回エアロゾル科学・技術研究討論会，国際シンポジウム2008
Takami A (2009) Chemical Composition of Aerosol in East Asia and Its Radiative Impact, ICNAA, Plenary Talk
Takami A, Kaneyasu N, Osada K, Shimono A, Hatakeyama S (2009) Long-term measurement of aerosol at Cape-Hedo,
Japan, AAAR 28th Annual Conference
Takami A (2009) Atmospheric Aerosol Characterization in East Asia, Forth Japan-China-Korea Joint Conference on
Meteorology
高見昭憲，佐藤圭，清水厚，大原利眞，加藤俊吾，梶井克純，定永靖宗，坂東博，川名華織，竹川暢之，近藤豊，
新垣雄光，畠山史郎（2009）2008 年春に東シナ海域で行った航空機観測－ LEXTRA，日本地球惑星科学連合2009年
大会
高見昭憲，兼保直樹，長田和雄，下野彰夫，畠山史郎（2009）沖縄でのエアロゾル長期観測と濃度変動，第26回エ
アロゾル科学・技術研究討論会
高見昭憲，大原利眞，Pham Anh Tuan，定永靖宗，坂東博，下野彰夫，横内陽子（2009）2009 年春季長崎福江島における高濃度オゾンの観測と二次粒子の動態，第50回大気環境学会
Takami A, Kaneyasu N, Osada K, Hasegawa S, Sato K, Shimizu A, Hatakeyama S (2010) Measurement of elemental carbon
at CHAAMS in spring 2009, Japan Geoscience Union Meeting 2010, JpGU International Symposium 2010, AAS005-04
高見昭憲，大原利眞，清水厚，定永靖宗，坂東博，下野彰夫，兼保直樹，米村正一郎，横内陽子（2010）2009年春
季長崎福江島におけるオゾンと二次粒子の変動の差異，日本地球惑星科学連合2010年大会，AAS001-18－ 48 －

発表者・（歴年）・題目・学会等名称・予稿集名・頁
高見昭憲，伊禮聡，佐藤圭，清水厚，兼保直樹，畠山史郎（2010）沖縄辺戸岬での PM2.5 粒子状物質の重量濃度変動，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
高見昭憲，伊禮聡，疋田利秀，下野彰夫，原圭一郎，林政彦，兼保直樹（2010）2010年春季福岡における二次粒子の観測，第51回大気環境学会年会
鶴田治雄，平野耕一郎，白砂裕一郎，高見昭憲，中島映至（2010）春季の福江島における大気エアロゾル中の炭素・土壌系粒子の形態，第16回大気化学討論会
高見昭憲，長田和雄，定永靖宗，坂東博（2010）沖縄辺戸岬で測定した大気中のアンモニア濃度の変動，第16回大気化学討論会
上田紗也子，長田和雄，高見昭憲（2009）辺戸岬で観測されたスス粒子の混合状態と粒径分布，日本気象学会2009
年度春季大会
上田沙也子，長田和雄，高見昭憲（2009）辺戸岬で観測されたスス粒子の混合状態と粒径分布，第26回エアロゾル
科学・技術研究討論会
上田沙也子，長田和雄，高見昭憲（2009）辺戸岬で観測されたスス粒子の混合状態と粒径分布，第50回大気環境学会
上田紗也子，長田和雄，高見昭憲（2010）辺戸岬で観測されたススを含む粒子の形態，日本気象学会春季年会
上田紗也子，長田和雄，高見昭憲（2010）辺戸岬で観測されたスス含有粒子の特徴と成因，第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
弓場彬江，瀬良俊樹，定永靖宗，高見昭憲，畠山史郎，竹中規訓，坂東博（2009）清浄地域におけるガス状硝酸・
粒子状硝酸の濃度変動解析，第50回大気環境学会
横内陽子，高見昭憲，大木淳之，野副晋，定永靖宗，坂東博，大原利眞（2009）福江島で観測された非メタン炭化
水素組成の特徴と光化学反応履歴の考察，第50回大気環境学会
弓場彬江，瀬良俊樹，定永靖宗，高見昭憲，畠山史郎，竹中規訓，坂東博（2010）清浄地域の窒素酸化物の日内濃度変動解析，日本地球惑星科学連合2010年大会，A AS001-P08
山本重一，下原孝章，兼保直樹，高見昭憲，佐藤圭，畠山史郎（2010）九州北部における高濃度硫酸塩のリアルタ
イム観測結果による解析，第51回大気環境学会年会
山田尚人，小川佳美，兼保直樹，佐藤圭，高見昭憲，畠山史郎（2010）東シナ海周辺に輸送されるキノン類と多環芳香族化合物，第16回大気化学討論会
弓場彬江，定永靖宗，高見昭憲，畠山史郎，竹中規訓，坂東博（2010）沖縄辺戸岬における窒素酸化物の濃度変動解析，第16会大気化学討論会 <優秀ポスター発表賞受賞>
横内陽子，野副晋，高見昭憲，伊禮聡，大原利眞，米村正一郎（2010）第51回大気環境学会年会，同講演要旨集，414－ 49 －REPORT OF SPECIAL RESEARCH FROM
THE NATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL STUDIES, JAPAN

国立環境研究所特別研究報告
SR－95－2011
平成 23 年 12 月 28 日発行

編

集

国立環境研究所 編集委員会

発行

独立行政法人 国立環境研究所〒305-8506 茨城県つくば市小野川16 番 2
電話 029-850-2343（ダイヤルイン）

印

刷 株式会社コームラ〒501-2517

岐阜市三輪ぷりんとぴあ 3

Published by the National Institute for Environmental Studies
16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki 305-8506 Japan
December 2011

無断転載を禁じます

リサイクル適性の表示：紙へリサイクル可
本冊子は、グリーン購入法に基づく基本方針における「印刷」に係る判断の基準にしたがい、印刷用の紙へのリサイクルに適した材料「Ａランク」のみを用いて作製しています。