PM2.5の環境基準の設定と今後の課題について

平成21年12月4日
東京都環境科学研究所公開研究発表会

調査研究科
上野 広行

内容
• PM2.5の環境基準設定について– 大気環境基準の達成状況– PM2.5の環境基準– PM2.5の健康影響– PM2.5の測定方法• 東京都におけるPM2.5への取組みと課題– PM2.5のモニタリング– PM2.5濃度と成分組成の解析– レセプターモデル、シミュレーションモデル
– おわりに

大気環境基準達成率（％） H20年度
物質一般環境大気測定局

自動車排出ガス測定局

二酸化硫黄：SO2100

100

一酸化炭素：CO
二酸化窒素：NO2
浮遊粒子状物質：SPM
光化学オキシダント：Ox
ダイオキシン類
ベンゼン
トリクロロエチレン
テトラクロロエチレン
ジクロロメタン

100
100
100
0100
100100100
10010085100－－100100100100

環境基準とは、人の健康の保護及び生活環境の保全のうえで維持されることが望ましい基準であり、行政上の政策目標である

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

適合率（％）SPM（浮遊粒子状物質）環境基準の達成率
100

80

6040
一般局
自排局

200微小粒子状物質に係る環境基準について（告示）平成21年9月9日
第１ 環境基準
１．年平均値が15μg/m3以下かつ1日平均値が35μg/m3以下
２．濾過補修による質量濃度測定方法又は等価な値が得られる自動測定機による測定
３．一般公衆が通常生活していない地域又は場所には適用しない
４．微小粒子状物質とは、大気中に浮遊する粒子状物質であって、粒径が2.5μmの粒子を50％の割合で分離できる分粒装置を用いて、より粒径の大きい粒子を除去した後に採取される粒子をいう
第２ 達成時期維持され又は早期達成に努める

大気中に浮遊する粒子の粒径分布
Δm／ΔlogDp（μg/m3)
質量濃度（質量濃度）

多段式インパクタによる測定
SPM
PM2.5
粗大粒子
微小粒子
土壌
海塩
花粉など燃焼ディーゼル二次生成など

0.1

110
粒径（μ m)PM2.5 : より健康影響の大きい微小粒子の指標として適当

100

PM2.5の大きさは？

米国環境保護庁（U.S.EPA)のWebサイトより

PM2.5の環境基準設定までの経緯
1973：SPMの環境基準設定
1993：Dockeryら ハーバード6都市研究1997：米国においてPM2.5環境基準設定（2006基準強化）
1997：都においてPM2.5モニタリング一部開始
1999：PM2.5国際シンポジウム開催（於東京）
1999：環境省「微小粒子状物質暴露影響調査研究」を開始（2007取りまとめ）
2006：WHO PM2.5大気環境ガイドラインを設定
2007：「東京大気汚染訴訟」の和解
2007：環境省「微小粒子状物質健康影響評価検討会」（2008取りまとめ）
2008：PM2.5環境基準について中央環境審議会へ諮問
専門委員会による審議
2009：答申及び告示

PM2.5の健康影響• 個人の健康への作用として日常的に臨床の場で観察されるものではない• 比較的小さな相対リスクが幅広い地域において疫学的に観察されるもの

タバコのパッケージ

喫煙は、あなたにとって肺がんの原因の一つとなります。
疫学的な推計によると、喫煙者は肺がんにより死亡する危険性が非喫煙者に比べて約２倍から4倍高くなります。
PM2.5の場合
PM2.5濃度が長期にわたり相対的に高い都市
では、呼吸器や循環器が原因の死亡が増加する。

ハーバード６都市研究• 目的：喫煙習慣、性別、年齢、その他のリスク要因を考慮に入れた上で、大気汚染の死亡率に及ぼす影響を評価すること。
• 24～74歳の白人約8000人• 1974年～1991年健康状態、死亡原因を追跡調査（拡張研究で1998年まで延長）• 大気汚染調査：各地域の測定局で実施• 性別、年齢、喫煙、職業暴露、教育レベル、肥満度で調整し、生存時間解析を行った。

６都市における調整死亡率比（Portageを1とする）とPM2.5濃度ととの関係

調整死亡率比黒字：1974-1989

HSTLW

青斜体：1990-1998

PM2.5濃度（μg/m3)
濃度が低くリスクの見られない都市の濃度は11～13μg/m3
15μg/m3を超える都市では全死亡リスクが上昇

環境基準値設定の根拠となった主な知見
エンドポイント

死亡死亡以外国内

国外

20μg/m3
15～20μg/m3（三府県コホート研究） （6都市、ACS等）
25μg/m3

15μg/m3（全国７地域のせき・たん症状）（カリフォルニア子供研究など）

国内、国外知見の充実度、不確実性等を総合的に評価し、年平均値15μg/m3が妥当とした。

短期基準• より高濃度の短期暴露による健康影響も見られる。
• １日平均値の年間98パーセンタイル値35μg/m3以下

毒性学的研究から想定される
健康影響メカニズム
呼吸器• 気道や肺に炎症反応を誘導し、より高濃度な暴露の場合、肺障害が発言する。
• 気道の抗原反応性を増強し、喘息やアレルギー性鼻炎を悪化させうる。
• 呼吸器感染の感受性を増加する。
循環器• 呼吸器刺激や自律神経機能への影響等を介し、不整脈等、心機能に変化が生じやすくする。
• 生理活性物質や過酸化物の増加を起こし、血管系の構造変化を促進する。
• 血小板や血液凝固系の活性化、血栓形成の誘導等を介し、血管狭窄性病変を起こしやすくし、心臓に直接的、間接的悪影響を及ぼす。

PM2.5の測定法
秤量測定法

234.235mg

大気PM10インパクタ
PM2.5インパクタ

TEOM（Tapered Element
Oscillating Microbalance ；フィルター振動法）

ドライヤ
フィルタ

•高感度（分解能0.01μｇ）•センサ部を加温するため半揮発性物質の損失

センサ部
加温振動素子
振動検出器

大気

β線吸収法

PM10インパクタ•SPMのモニタリングに使用

PM2.5サイクロン•β線の吸収量が質量に比例

ヒーター•吸湿による粒子の膨潤の影
響に注意
β線源

テープ
ろ紙

検出器
ポンプ

東京都におけるPM2.5への取り組みと今後の課題
・大気環境モニタリング（連続測定：TEOM)：質量濃度の変化

・大気環境調査（秤量法・連続測定：β線）：成分組成・発生源調査↓・レセプターモデル
・シミュレーションモデル

優先して取り組むべき発生源や物質を特定し、削減目標を検討する。

TEOMによる大気環境モニタリング
日光街道梅島

甲州街道
国立

足立区
綾瀬

町田市中町
一般環境大気測定局
自動車排出ガス測定局

TEOM※による大気環境モニタリング
PM2.5年平均値の推移（都内４地点）

30

町田市中町(一般局)
足立区綾瀬(一般局)20

日光街道梅島(自排局)

環境基準15μg/m3

10甲州街道国立(自排局)

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

0
2001

PM2.5(μ g/m3)

40※TEOM：
現在はセンサ部30℃加温秤量法による大気中PM2.5濃度（平成20年度）
一般大気測定局9地点・自動車排出ガス測定局8地点

一般環境大気測定局

自動車排出ガス測定局

秤量法による大気中PM2.5濃度（平成20年度）
一般大気測定局9地点・自動車排出ガス測定局8地点
各季１４日間の平均

環境基準15μg/m330濃度（μ g/m3）

概ね20μg/m3

その他
その他
2SO42SO4

20NO3-NO3-CCll-2+

CCa
a2 +10+K
K+

Na
Na+++0春 夏 秋 冬春 夏 秋 冬一般局
自排局
•主成分はEC、OC、NO3-、SO42-、NH4+、その他•ECは自排局で高い→自動車の影響•NO3-は秋・冬季高濃度→夏季は気温が高くガス化•SO42-は特に夏季高濃度→夏季に生成されやすい

NH4+
NH4
OCOCECECH20年度 都内17地点の平均値とばらつき濃度高いがばらつき尐ない→どこでも濃度が同じ
→広域対策

886

秋3濃度（μ g/m )濃度（μ g/m3)

夏426
4200

NO3素状炭元素
炭素
有機

SO42

NO3素状炭元素
炭素
有機

SO42

一次粒子と二次生成粒子
一次粒子とは• 燃焼施設から排出されるばいじん• ディーゼル排出微粒子• 主に炭素成分（EC, OC）からなる。

二次生成粒子H2SO4

発電所、船舶等の石炭・重油燃
焼施設、火山等SOx

自動車、ボイラ等の燃焼施設

NOx

廃棄物焼却

HCl

畜産、肥料

NH3

溶剤使用、ガソリン、自動車、
植物 等(NH4)2SO4

硫酸OH・

O3

VOC
揮発性有機化合物

硫酸アンモニウム

HNO3NH4NO3
硝酸アンモニウム

NH4Cl

塩化アンモニウム

O3

二次有機粒子OH・

PM2.5（連続測定機） 測定地点

青梅
江東

60

PM 2 .5160

Ox12040802040008/7

PM2.5（μ g/m3)

2008年8月 江東

8/88/92008年8月 青梅

80

PM 2 .5 160
Ox

60

12040802040008/78/88/98/10•PM2.5濃度はOx
濃度が高いときに高くなる
・PM2.5濃度は青梅でも高い

8/10

Ox(ppb)PM2.5（μ g/m3)

80Ox(ppb)

光化学反応（二次生成反応）に着目した
夏期の連続測定結果（光化学オキシダントとの関係）→二次生成の影響

夏期の連続測定結果（成分組成）60

N O3WSOC

40151020500808/88/98/10

2008年8月 青梅

PM2.5SO42-

2060

N O3-

1540

WSOC

10205008/78/88/9

SO 4 2 -, N O3-, WSOC
( μ g/m3)

20

SO42-8/7

PM2.5（μ g/m3)

PM2.5

2008年8月 江東

8/10

SO 4 2 -, N O3-, WSOC
( μ g/m3)

PM2.5（μ g/m3)

80•SO42-とWSOC(水溶性有機炭素）とは似た挙動だが、WSOCの割合は青梅の方が高い→有機粒子の生成

実測（成分組成）から見た対策の方向性• ECは道路沿道が高く、秋冬期のNO3-とともに、今後の自動車排出ガス対策に期待できる。
• SO42-は濃度は高いが、濃度の地域差が尐なく、海外からの移流も含めた広域対策が必要。
• 有機粒子については、 SO42-より比較的地域的な対策を取りやすいと思われるが、起源が多様と考えられるため（自動車 ・バイオマス(植物)燃焼、・人為起源VOC ・自然起源VOC ・調理油など）指標となる成分を探っていく必要がある。

レセプターモデルによる発生源寄与の推定
レセプターモデル
環境データ
質量濃度
化学組成

発生源データ
質量濃度
化学組成

PMF
CMB

発生源
発生源 ⑥⑤発生源
①

発生源
④発生源
③発生源
②

発生源調査シミュレーションモデルによる対策効果の予測
環境濃度実測値
再現性確認
気象データ
シミュレーションモデル

気象モデル
汚染物質の排出量（時間別・地域別）

対策をとった場合の排出量（時間別・地域別）

移流・拡散・化学反応モデル

環境濃度計算値対策を取った場合の環境濃度予測値

おわりに
目標：優先して取り組むべき発生源や物質を特定し、削減目標を検討する。
課題
・従来の発生源（自動車や工場など）における対策の進展→未知の発生源（野焼き・厨房・植物・・）の調査及び対策
・多様な発生源 → 考えうる対策を地道に・・・二次生成粒子の相対的増加→原因物質排出量と粒子生成量との関係が複雑
・広域移流の問題 → 広域的な連携が必須• 成分組成を含めた観測• レセプターモデル• シミュレーションモデル

総合的な検討ご清聴ありがとうございました