モダンメディア

60 巻 8 号 2014［大気の汚染が及ぼす健康被害］261

大気の汚染が及ぼす健康被害1PM2.5 の現状と今後の課題
Current status of PM2.5 in Japan and its problems to be solved

すが菅た

田せい

誠

Seiji SUGATA

じ治

はじめに

Ⅰ. 環境基準と観測網の拡充

微小粒子状物質と PM 2.5、両者は同じ用語の日本

大気中の粒子状物質について、日本では 1972 年

語と英語ですが、PM 2.5 の方がすっかり市民権を得てに浮遊粒子状物質（SPM）の環境基準が定められています。本稿でも以下は PM 2.5 で統一します。PM 2.5以来、SPM について常時監視等が行われて来ましの PM は「粒子状物質」の英語である“Particulateた。SPM は粒径としておよそ PM 7 に相当します。

Matter”の頭文字で、下付き数字の 2.5 は粒子の直諸外国の多くでは PM 10 で規制・観測等が行われて径が 2.5μm（マイクロメートル、1mm の 1000 分の 1）いましたので、日本では当時からやや小さい粒径に以下であることを表しています。厳密に言えば直径着目していたことになります。

ではなく、空気動力学径と呼ばれる大きさが 2.5μm世界的に更に小さな粒径に着目するようになったなので直径 5μm 程度までの粒子もわずかに含まれのは、1990 年代前半に米国で PM 2.5 についての疫学ていますが、大気中に浮かぶ粒径が 2.5μm より小研究の成果が発表されてからです。そこでは PM 2.5さい粒子と理解しておけば十分です。粒子と名がつの質量濃度（以下、単に濃度と記します）と死亡リいているように気体ではなく、固体もしくは液体でスクに有意な関連性があると結論付けられました。

す。2.5 は下付きで書くのが本来ですが、PM2.5 とこれを受け、米国では 1997 年に PM 2.5 の環境基準いう書き方も通用します。

が定められ、それを機に世界の多くの地域で PM 2.5

PM 2.5 を他の大気汚染物質と比べると、勿論気体の環境基準が設定されるようになりました。その流でないという特徴もありますが、一番大きな違いはれの中で、日本では 2009 年に定められた訳です。

単一の物質（成分）ではなく、さまざまな物質の集

日本の PM 2.5 の環境基準は二つの条件から成り、合体であるところです。含まれる成分は時間や場所

PM 2.5 の年平均値が 15μg/m 以下であることと、一や他の条件次第で大きく異なります。代表的な成分

日平均値が 35μg/m 以下であることの両者を満たすには、元素状炭素（EC）、有機炭素、硫酸塩、硝酸塩、ことです。この基準値は、EU（年平均値 20μg/m 、黄砂等の土壌粒子、海塩粒子等のさまざまな物質が日平均値 25μg/m ）よりは厳しく、米国と一緒でああります。人体影響も成分によって大きく異なるはるなど、世界的な基準の中庸に位置していました。

ずなので、成分の情報は非常に重要ですが、環境基ただし、米国では 2013 年に年平均値が 12μg/m 以

準も常時監視も基本的に全成分の合計で行われてい下に改正されるる。これが PM 2.5 の大きな特徴です。

れにあるようです。

333331）など、世界的により厳しくする流

本稿では、このような PM 2.5 に係る基本的かつ最環境基準の設定を受けて、日本全国にある大気環新の知見のうち、健康影響以外の概要を紹介します。

境常時監視測定局への PM 2.5 測器の設置が推進されました。それで PM 2.5 の測定局は、2010 年度以降徐々独立行政法人 国立環境研究所
地域環境研究センター 都市大気環境研究室〠305 - 8506 つくば市小野川16-2

Urban Atmospheric Environment Section
Center for Regional Environmental Research
National Institute for Environmental Studies(16 -2 Onogawa, Tsukuba, 305-8506)（ 23 ）

262に増え続け、2013 年度末で 800 局以上です。これは、十地点の調査によれば、全国平均した PM 2.5 の濃度二酸化窒素（NO2）や SPM の測定局数が 1700 局程は、沿道では排ガス規制等の効果もあり約半減し、度であるのと比べると少ないのですが、どの程度ままた、それ以外でも漸減していることがわかっていで増やすのが適当であるのか検討がなされているとました。2013 年の 1 月から 2 月にかけて、マスコころです。

ミの報道をきっかけに PM 2.5 騒動とも呼べる事態に粒子状物質については、PM 2.5 と SPM（諸外国でなり、その後 PM 2.5 が一般の注目を集めるきっかけは PM 10）の両者について環境基準があり常時監視となりましたが、あのときの PM 2.5 の濃度はここ数を続けている状況ですが、両者のデータを比較する年の中で格段に高かったのでしょうか。

ことで粒径に関する貴重な情報が得られるメリット

環境省が開いた PM 2.5 専門家会合の第 4 回（2013があり、SPM（PM 10）の環境基準や観測が不要になっ年 10 月）では、2010 年 4 月から 2013 年 9 月までのたわけではありません。

3 年半の PM 2.5 濃度を解析した結果が参考資料とし

PM 2.5 の常時監視では濃度だけではなく、成分別て示されました。そこでは、月平均濃度、月別の日の濃度も測定されています。1 年間に 4 回、四季そ平均値 35μg/m 超過率、70μg/m の超過局日のいれぞれ 2 週間ずつ 1 日ごとの成分測定を行うことにずれの項目でも、2013 年前半の PM 2.5 濃度が過去なっています。成分の観測が一年中でなく間欠的なと比べて高い傾向ではなかったことが示されましのは、成分観測のすべてを自動で行うことができず、た。これは西日本と東日本のどちらも同様でした。

かつ、分析の手間も費用が大きいことによります。

これらの解析項目を見る限り、2013 年の 1、2 月はPM 2.5 の人体等への影響は、どの成分であるかに大この 3 年半の中で中庸もしくはそれ以下の濃度レベきく依存していると考えられるので、このような成ルでした。少なくとも、日本における観測濃度とし分別のデータを集め研究することは今後ますます重ては PM 2.5 が高くない時期になぜか騒ぎとなったと要になります。

言えます。勿論、2013 年においても上記の解析項

33

環境省は毎年大気汚染について概況を報告してい目として高い値を示した月はあり、例えば 3 月や 8ますが、PM 2.5 については 2010 年度以降最新の報月は高めだったのですが、それは通常の年でも見らである 2012 年度まで、全国の観測局での環境れる季節ごとの変動の一部と考えられます。このよ

基準の達成率はおよそ 3 ～ 4 割です。つまり、6 ～ 7

うに 2013 年初頭の PM 2.5 濃度が特に高かった訳で割の観測局で環境基準は満たされていないというこはなく、ごく自然な年々変動や季節変動の一部だっとになります。

たと理解されます。

告2）

PM 2.5 については、環境基準に加えて注意喚起のⅢ. PM2.5 が高濃度になる条件ための暫定的指針値というものもあります。注意喚
起は一般に言う注意報に相当します。暫定的指針値
は 70μg/m と設定されており、日平均 PM 2.5 濃度

どのような条件のときに PM 2.5 の濃度は高くなるがこの値を超えると予想されるときに、都道府県等のでしょうか。それを考えるには、まず PM 2.5 の濃は注意喚起を出すことになっています。環境基準と度がどのように決まっているかの復習が必要です。

指針値のどちらを気にするべきか迷うかもしれませPM 2.5 に限らず大気中の物質の濃度は基本的に発ん。上記の専門家会合の報告書では、環境基準につ生、輸送、変質（反応）、沈着の 4 つの過程で決まっいては「健康を保護する上で維持されることが望まています。PM 2.5、もしくはその原因物質は主に地しい水準」、暫定的指針値については「現在の知見で、表面付近から排出されます（発生）。それらの物質健康影響の可能性が予測される水準」としています。

は大気の動き、つまり風、によって運ばれます（輸3送）。大気の乱れ等によっての拡散も輸送に含みまⅡ. 2013 年に PM2.5 が騒がれた
ときの濃度状況す。粒径の大きい粒子では重力沈降が重要となりますが、PM 2.5 の粒径では重力沈降の影響は特に考える必要があるほど大きくありません。PM 2.5 は大気

2001 年から 2011 年まで試行的に行われた全国数中で輸送されつつ凝集によって大きな粒子になった（ 24 ）

263

り、原因物質同士が反応して粒子化したりします（変は少しずつ地表面に沈着します。例えば中国から日質）。最終的には地表面に吸着することによって大本まで運ばれる間に濃度は 10 分の 1 もしくはそれ気から取り除かれます（沈着）が、雲の生成時や雨以下になります。の落下時に取り込まれて降水とともに地面に落ちる

筆者が 2011 ～ 2013 年度に実施した環境省の環境

湿性沈着と、地表面付近に存在する大気から地表や研究総合推進費 5B -1101 では、離島等の日本海側の植物表面や建物表面に直接付着する乾性沈着の 2 種

遠隔地における PM 2.5 濃度等を観測し調べました

類があります。これらの 4 つの過程がトータルとしが、離島部の PM 2.5 濃度の季節平均値や年平均値をてその場所の濃度を高くするように働いたとき、高見ると、西ほど高く東ほど低い西高東低の濃度分布濃度になると言えるのですが、少し解り難いので別になっていました。この原因の第一は、西日本の方の言い方を試みます。

が中国東岸部からの距離が近いので、輸送時の濃度ある領域での PM 2.5 に関心があるとします。領域低減が相対的に小さいことにあると解釈しています。の広さは市町村であったり都道府県であったり日本大陸からの越境輸送の多寡は気象条件次第です。

全体であったり興味に応じ大小は構いませんが、あ春秋は移動性の高低気圧が日本付近を次々通過する程度の拡がりを考えます。そのとき、その領域内るために、高低気圧の縁にそった風が丁度大陸近辺での濃度変化を、その領域内での発生や変質を原因から日本付近に向く機会が何度も訪れるので、越境とするものと、領域外からの輸送によるものに分け輸送が起きやすいと言われています。逆に、典型的て考えます。これがローカル要因と越境輸送に、要な冬の西高東低の気圧配置では、強い北風が吹き、因を分けるということになります。そのときに、そ風上の極東部付近の大気は清浄ですし、また、典型の領域が高濃度になるのは、ローカル要因か越境輸的な夏の気圧配置では、海洋性の清浄な大気が主に送のいずれか、もしくは両方ということになります。

運ばれてくるので、どちらも高濃度をもたらしませローカル要因として挙げられるのは例えば、領域ん。越境輸送が起きやすいのは、これらの典型的な内で発生量が多い、気温が高い（反応が活発になる）、気圧配置が崩れて春秋のような気圧配置になった

日射が強い（同左）、風が弱い（輸送で運び去られときです。

ずに反応が進む）、雨が降らない（湿性沈着によるⅣ. PM2.5 の予測除去が起きない）等が挙げられます。一方で越境輸送は、風上で高濃度になり、それが当該領域に向かって輸送されるという 2 条件が揃ったときに起きま

今日もしくは数日後の PM 2.5 の濃度を予測したいす。まず、風上で高濃度になるという部分は、そのときはどうすれば良いでしょうか。数時間後の予測

風上の場所において先ほど挙げた要因が揃ったときで良いならば、観測データを眺めることによってあに達成されます。次に輸送については、当該領域にる程度推測することが可能です。PM 2.5 を含む大気向かう風が吹く、輸送途中で雨が降らない等の条件

3）
汚染の常時観測データは「そらまめ君 」で公開さが揃うことが必要になります。ここで一見奇妙なこれています。まず、そらまめ君で関心のある地点ととに気づくでしょうか。越境輸送が起きるときの条その周りの観測点での PM 2.5 濃度を確認します。ま

件を見ると、風上で風が弱いという条件と、そこかた、最新時刻だけでなく数時間前まで遡って確認しらこちらに向かって風が吹くという条件があり、相て、濃度が上昇中か下降中かを確認します。この時反しています。実際には、風が弱い数日間で風上に点で濃度が高くなく、かつ、濃度が上昇中でないな高濃度が発生し、その後風が強まり輸送されてくるらば少し安心できます。続いて、風上に位置する、ような時間差を伴った連動がちょうど起きるようなもしくは風向がわからなければ西側の、隣県等での条件が揃ったときに越境輸送は発生します。

濃度やその上昇下降を確認します。風上で濃度が高越境輸送について一つ留意しなくてはいけない事

いようだったら、風速にもよりますが数時間後にこ実は、風上の高濃度がそのままの濃度で輸送されてちらに運ばれてくる可能性が強いので濃度上昇があくるわけでは無いことです。輸送されながら大気はる程度予見できます。

前後左右上下に徐々に広がり、また、大気中の物質（ 25 ）

このように風向きさえ知れば、観測データだけか264

らある程度の予測は可能です。しかし、例えば数日

環境基準達成率という面では低いレベルで推移して後の予測はこの方法では無理があります。そのようおり、何らかの対策が必要です。

なときは数値シミュレーションによる予測の出番でPM 2.5 について今後は、まず観測面で、常時監視す。数値シミュレーションはⅢ. で述べた 4 つの過測定局での PM 2.5 濃度の自動測定の精度が十分かど程を計算式で記述したプログラムを計算機で解くもうか検討が必要でしょう。また、PM 2.5 の常時監視のですが、詳細は本稿の主旨を超えます。現在の天測定局を適切な局数、位置に配置するための検討も気予報が主に数値シミュレーションで行われている必要でしょう。成分別濃度データの収集は継続するのはご存じだと思います。それと同様の手法で大気必要があり、得られたデータは十分に解析すること中の物質の濃度を計算していると思っていただけれで活用すべきです。数値シミュレーションについてばと思います。

は計算精度の向上が強く求められています。また、現在の PM 2.5 の数値予測の精度は残念ながら高くはなく、例えば今日ある場所で何μg/m まで上昇
3

その他の数値的手法も用いて、観測データから発生源等を推定する研究も引き続き必要です。

するか等の定量的な見積りを信頼できる精度はありこれらの大気中動態の解明と独立して、PM 2.5 のません。また、成分別の濃度の精度を問われるとさ人体影響についての研究が進められ、成分ごとの影らに信頼度は低下します。ただし、広域的な大気の響への理解が深まれば、その頃には精度が向上して流れやそれに基づく濃度の上昇下降傾向の予測にはいる数値シミュレーションの助けを借りて、適切な一定の信頼がおけます。ですから、観測データを主対策を取ることが可能になると期待されます。に、数値予測のデータを従に参考にするのが現時点では得策と言えます。

参考情報

Ⅴ. PM2.5 に関する今後の課題
以上で説明したように、PM 2.5 濃度の観測データから、少なくともここ数年間で見て最近特に PM 2.5濃度が日本で上昇したといった傾向は見受けられず、全国的平均濃度は漸減傾向にあります。ただし、（ 26 ）

1） 米国における 2013年の PM2.5 環境基準の改正について
http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/FR-2013-01-15/pdf/201230946.pdf
2） 環境省報道発表 平成 24年度大気汚染状況について
http://www.env.go.jp/press/press.php?serial=17974
3 ）大気汚染物質広域監視システムそらまめ君
http://soramame.taiki.go.jp/