P-07：富士山における大気中微小粒子および超微小粒子の観測
松永昂樹 1)，大河内博 1) 緒方裕子 1)，大石沙紀 1)，米持真一 2)，皆巳幸也 3)，名古屋俊士 1)1)
早稲田大学大学院創造理工学研究科，2) 埼玉県環境科学国際センター，3) 石川県立大学
１． はじめにPM2.5 による健康影響が指摘されているが, 特に粒径 0.1 µm 以下の超微小粒子は肺胞への侵入率が高いことから注目されている. エアロゾル粒子の影響とメカニズムを解明するためには, 化学組成と発生源の特定, 大気動態, 大気除去過程を知る必要がある. 富士山は孤立峰であり，山頂は自由対流圏高度に位置するため，日本上空の大気中および雲水中の様々な大気汚染物質のバックグラウンド濃度，大陸からの長距離輸送によるバックグラウンド汚染の観測を行うことができる．ここでは，富士山頂における大気エアロゾル中微量金属元素の観測に後方流跡線解析を適用した結果を報告する．また，エアロゾルモニタを用いた PM2.5 濃度の鉛直分布についても報告する．
２． 実験方法
試料採取は自由対流圏高度である富士山頂 (3776 m) で行った．エアロ 吸気口
ゾルはナノサンプラー (KANOMAX，Model3180) を用いて >10 µm, 102.5 µm, 2.5-1.0 µm, 1.0-0.5 µm, 0.5-0.1 µm, < 0.1 µm の 6 つの粒径区分 GoProで採取した．低濃度であることが予想されたため流速，測定時間はそれぞれ40 L/min で 3-7 日間とした．0.5-0.1 µm のステージは専用のカートリッジを用いて SUS 繊維上に，その他のステージは石英繊維フィルター (PALL,2500QAT-UP) 上に採取した．石英繊維フィルター上に捕集されたエアロゾ
ルは硝酸と過酸化水素を用いてマイクロウェーブ法で酸分解した後に，ICPMS を用いて微量金属元素 (Al, Fe, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, As)
濃度を測定した．SUS 繊維上のエアロゾルは振とう抽出し水溶性成分を測定した．また，エアロゾルモニタ (トランステック, DustTrack Model8532) を用いて PM2.5 質量濃度の鉛直分布を計測した．富士宮ルート 5 合目から富士山頂まで登山中，御殿場ルートの富士山頂から五合目まで下山中にそれぞれ 1 秒ごとに連続観測を行った．測定中は GoPro により，周囲の状況を 1分ごとに撮影した (図 1)．
３． 結果と考察
Fig.1 Photo of the
図 2 は，2014 年 7 月 15-22 日 (7 月中旬)，22-29 日 (7 月下旬)，8 月 22- measurement of
24 日 (8 月下旬) に富士山頂で採取した超微小粒子中 (<0.1 µm) の微量 PM2.5 on Mt. Fuji
金属元素濃度の割合を示している．上段には観測期間中 1 時間毎に取得した後方流跡線による空気塊由来別の割合を，中段には微量金属元素濃度の主成分 (Al, Fe, Zn)，下段には副成分(その他) を示している．7 月中旬
は 34%が大陸北部, 66%が大陸南部からの空気塊であった．7 月下旬 は 大 陸 北 部 50%, 大 陸 南 部13%, 太平洋 16%, 分類不可 22%であり, 8 月下旬は大陸南部 39%,太平洋 61%であった．超微小粒子の総濃度はそれぞれ 147 ng/m3,393 ng/m3, 167 ng/m3 であり，大陸北部からの空気塊の割合が高い 7 月下旬に高濃度であり，7 月中旬および 8 月下旬の 2 倍以上であった．どの期間も主成分は Al,Fe, Zn であり，主成分が 90%以上を占めた．7 月下旬および中旬は Fig.2 Composition of trace metal in ultrafine particles
主成分組成に空気塊よる大きな違 in the ambient air at the top of Mt. Fuji in 2014460.124000②3500

0.080.04

3000①③0④⑤2500

Altitude (m)Concn. (mg/m3)

いは見られなかったが，8 月下旬には Al の割合が増加した．一方，副成分では大陸北部由来の空気塊の割合が最も高い 7 月下旬に As の割合が 21%，次に大陸北部の割合が高い 7 月中旬に12%，大陸北部の影響を受けていない 8 月下旬に 6%であった．As と同様に，Mn も 7 月下旬に高い割合を占め (35%)，大陸北部からの空気塊の輸送がない 8 月下旬で最も低かった (14%)．As
濃度は 7 月中旬，7 月下旬，8 月下旬でそれぞれ 0.520 ng/m3, 1.80 ng/m3, 0.437 ng/m3 であり，大陸北部由来の空気塊の割合が高い 7 月下旬には As 濃度が他の期間の 3 倍以上であり，PM2.5 質量濃度以上に差がみられた．As は石炭燃焼の指標とされており，雲水化学観測でも同様の結果が得られていることから，As は超微小粒子として大陸北部から越境輸送されている可能性が示唆された．
図 3 には，エアロゾルモニタで連続計測した PM2.5 質量濃度と富士山の高度との関係を示す．測定は 2015 年 8 月 20 日に行った．天候は小雨であった．5 時 30 分に富士宮口 5 合目を出発し，8時 30 分に富士山頂に到着するまでの約 3 時間の経時変化を示している．登山を開始してから到着するまでの間，雨が降り続けていた影響によりほとんどが検出限界以下の濃度であった．図に見られる 5 つのピークはそれぞれ①6 合目 (2503 m), ②新 7 合目 (2800 m), ③8 合目 (3227 m),④9 合 5 勺 (3548 m), ⑤山頂 (3713 m)であるが，いずれも山小屋近傍であった．富士山頂は地上部からの汚染気塊の影響を受けにくく，バックグラウンド濃度の観測が可能であると考えられているが，この結果は富士山体では山小屋がローカルな発生源となっており，風向によっては注意が必要であることを示している．
図 4 には 2015 年 8 月 20 日 13 時から 15 時までの約 2 時間の下山中 (御殿場ルート) に測定した PM2.5 質量濃度の連続計測結果を示す．天候は曇りであった．高度の低下に伴い，2500 m から質量濃度が増加する傾向が見られた．時折見られるシャープなピークは，図 2 と同様に山小屋によるローカルな影響である．また，大砂走りに入り，下り 6 合付近から濃度が上昇し始めることが確認された．ただし，GoPro の画像から他の登山者による砂塵の舞上がりの影響はみられなかった．
４．結論(1) 石炭燃焼由来とされる As は，大陸からの空気塊により超微小粒子として富士山頂に越境輸送されていることが示唆された．(2) 富士山体における PM2.5 質量濃度の鉛直連続観測により，高度の低下による濃度の上昇が認められた．降雨時には PM2.5 は検出下限以下であったが，山小屋がローカルな発生源となっており，富士山における PM2.5 の観測には十分な注意が必要である．

20000.03

40000.02

30000.01

200001000

Altitude (m)Concn. (mg/m3)

Fig.3 The relationship between concentration of PM2.5 and thealtitude during climbing up from Fujinomiya trail 5th station tothe top of Mt. Fuji.

Fig.4 The relationship between concentration of PM2.5 and thealtitude during climbing down from the top to Gotemba trail 5thstation of Mt. Fuji.

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