粒子状物質
粒子状物質の大きさによる性質の違いを考えるときは2μmを境にして、それより大きなものを「粗大粒子」、小さなものを「微小粒子」という。比較的大きな重力を受ける粗大粒子は落下が相対的に速いが、微小粒子は重力の影響が小さく拡散も遅いので、雲核になって雲粒に取り込まれたり(レインアウト)降水に取り込まれたり(ウォッシュアウト)しないと、比較的長期の汚染や高濃度汚染を起こしやすい。ただし、「エイトケン粒子」と呼ばれる0.1 - 0.01μmのレベルになると、速やかに凝集して粒子径の大きな微粒子に変化する傾向があり、寿命はむしろ短くなる。 マイクロメートルよりも大きな粒子はほとんどが浮遊せず、降下する。統一された用語ではないが、この大きさの粒子は「降下物」などと呼ぶことが多い。粉塵と呼ばれるものには、この大きさのものも含まれる。
さらに秋や冬のPM2.5濃度が高い日には、硝酸イオンの割合がさらに高くなる傾向にある。
なお、平成12年度(2000年度)の測定値との比較では、濃度自体が半分程度まで減少しており、中でも元素状炭素や有機炭素、塩化物イオンの減少幅が大きかった。これは、2003年のディーゼル車規制条例による排出ガス規制や、ごみ焼却炉の改良、VOCの排出規制などの効果によるものと分析されている。
さらに、都市部と、都心から1,000km離れた太平洋上の離島である小笠原諸島・父島の測定値を比較すると、父島では元素状炭素や有機炭素、硝酸イオンの割合が都市部に比べてかなり小さく、これらの成分は主に人為起源であることが推測されるという。
大阪府が平成25年度(2013年度)に行った調査では、春や夏のPM2.5濃度が高い日のうち、大陸から気流が流れ込みやすい条件の日には、石炭の燃焼に由来するとされる鉛やヒ素、硫酸イオンの濃度が上昇する傾向が共通して見られた。また、東京と同様に夏に硫酸イオンの割合が高く冬に硝酸イオンが高い傾向がみられた。。なお、PM2.5濃度の変化における越境汚染の寄与度は大陸からの距離に関係があり、大阪・兵庫ではPM2.5濃度に対する感度が48%に上る一方、東京では26%にとどまるという調査が報告されている。
2013年度環境省調べ(宅地) 1硫酸イオン30% 2すすや黒煙17% 3アンモニアイオン13% 4硝酸塩など7% 5硝酸イオン7% 6マグネシウムイオンなど2% 7塩素イオン 1%
経済誌『財経(英語版)』に掲載された上海復旦大学教授の分析でも2006年の1年間で大気汚染に起因する死者は113都市で30万人、経済損失は3,414億元(約5兆1,000億円)とされている。
PM10やPM2.5の濃度上昇の原因は、石炭の燃焼による排気成分や、自動車排気、煤煙などと分析されている。特に、石炭は中国では依然として発電用燃料の主力であり、家庭でも暖房用燃料に広く用いる。自動車も保有台数が年々増えており、北京市の例をとっても2012年末時点の保有台数500万台という数は2008年から僅か4年間での倍増である。これに、ガソリン中の硫黄分の規制値が日欧の15倍という緩さが拍車を掛けているという見方がある。旧暦で新年を迎える際(春節1月前半~2月前半)の慣習で一斉に用いられる爆竹の煙も汚染源となっており、例えば北京ではPM2.5が2012年1月23日午前1時に前日の80倍の1,593μg/m3に急上昇した後、朝には約40μg/m3まで低下している。
この状況について、大気汚染対策が全国人民代表大会の主要な議題になるなど当局の問題意識は高まっているが、市民は対策が不十分と感じている事が報じられている。北京市の対策例を挙げると、自動車排気ガス基準の厳格化、石炭ボイラーの改造やガス化(石炭からガスへの転換を「煤改気」という)、電化(石炭から電気への転換を「煤改電」という)、植林などが掲げられている。
高濃度汚染への対策の一例としては、汚染への暴露をできる限り低減することが基本とされ、具体的には手洗い、うがい、屋内では窓や戸を閉めて隙間を塞ぐ措置、屋外ではマスクの着用などが挙げられる。汚染の激しい日は外出を避ける、寝室などの長時間滞在する部屋に空気清浄機を設置するなどの対応もある。また子供は汚染に対するリスクが高いことから、幼稚園や学校では、汚染の激しいときに屋外活動を制限する対応が取られる(北京市の例)。
マスクに関しては、PM2.5に限ると、通常のマスクは製品ごとに性能に差異がある。高性能の防塵マスク(N95やDS1以上など)は、フィルター自体は高性能のため粒子の吸入を低減する効果があるものの、適切な着用方法でなければ期待されるような効果が得られない。個々人の顔の大きさにあったものを選ぶ、空気が漏れないようにする検討が必要となる。また息苦しさを感じやすいので、長時間の使用には適さない。
空気清浄機に関しても、メーカーや製品により性能に差異があり、環境省の専門家会合報告書は製品表示を確認したり、販売店やメーカーに確認したりするよう勧めている。
大韓民国では、人工降雨により大気中の汚染物質を洗い流すことを計画。2019年1月25日、飛行機からヨウ化銀を散布して、降雨を発生させようと試みたが失敗に終わっている。
ヨーロッパでは各国が独自に基準を定めている。EU広域では、1980年に当時のECが浮遊粒子 (SP) の環境基準の値を定め、1990年にPM10の値を設定している。現在、「Directive(EU指令) 2008/50/EC」では、以下のような基準を定めている。
このような中、粒子状物質による大気汚染の深刻さを浮き彫りにしたのが、2011年11月に北京市にある駐中華人民共和国アメリカ合衆国大使館が始めた独自観測値の公表である。同大使館は独自にPM2.5や空気質指数(AQI)の監視を行い、Twitterで公表を開始した。翌2012年5月には上海市のアメリカ合衆国総領事館も同様の公表を開始した。これにより、中国の行政当局が発表している値とアメリカ大使館の値との乖離が比較されて、インターネット上で騒ぎとなり、中国政府が公表を差し止めるよう要求する事態となった。その後に中国当局は、方針を変えて測定・発表を始めている。
そもそも、中国では北京市がある華北地方を中心として、暖房用燃料の使用が増える冬季に大気汚染が悪化する傾向があり、2011年12月や2013年1月に激しい汚染が発生して、高濃度の粒子状物質が観測されている。はじめ当局は数値を公表せず、汚染について国営メディアは「濃い霧」と報じていた。
2013年1月の大気汚染は「1961年以来最悪」(在中華人民共和国日本国大使館)、「歴史上まれにしか見られないほど」(中国気象局)とされるレベルで、風が弱かったため10日頃から始まった激しい汚染はおよそ3週間も継続し、呼吸器疾患患者が増加したほか、工場の操業停止や道路・空港の閉鎖などの影響が生じた。
粒子状物質は、一般的には大気汚染の原因となる微粒子全般をいう。大きさや生成過程、各国の法令など、いくつかの分類がある。
5の値とともに日本でも報じられると同時に、越境汚染によるとみられる高い測定値が実際に観測された。中国の汚染と同時期に、九州北部のいくつかの地点で環境基準(日平均値)の3倍程度の1時間値を観測するなど、西日本で一時的に高濃度のPM2.5が観測された。市民の関心が高まったことにより、少なくとも2月8日時点で、環境省・国立環境研究所が運営する大気汚染広域監視システム「そらまめ君」のウェブサイトがアクセス困難になる事態となり、環境省は2月12日にPM2.5の特設ページ「微小粒子状物質(PM2.5)に関する情報」を設置した。2月には自治体独自の情報提供を検討・開始するところも出た。
環境省は、2013年2月に専門家会合を開催して、PM2.5の注意喚起に関する暫定的な指針を決定し、今後も知見が得られれば適宜見直しを行うとした。越境汚染に対しては国内法に基づく強制力のある措置(排出企業への命令や交通制限など)の効果が期待できず、また汚染源の解明が不十分である事を理由として、法令により都道府県に注意報等の発表と排出削減措置が義務付けられているSPMとは異なり、あくまで暫定的な指針となった。なお、2013年1月の日本国内平均値は2011・2012年と比較して、とりわけ高いわけではなかったが、会合では西日本で見られた一時的な濃度上昇に関して、中国大陸からの越境大気汚染の影響があったとしている。
大きさを示すマイクロメートル単位での値を付してPM10、PM2.5などが定義されている。学術文献では下付き添字でPM10、PM2.5のように書く。数字の意味について、普通、粒子径(空気動力学径、以下同)○○μm以下(WHOの定義では「○○μm未満」)の微粒子などと説明されるが、ある粒子径以下の微粒子を完全に捕集することは困難であるという測定技術の都合から、厳密には質量中央径 MMD または粒子数中央径 CMD が○○μm以下の微粒子をいう。例えばPM10は、粒子径10μmで50%の捕集効率(ろ過効率)をもつフィルターを通して採集された、粒子径の異なる微粒子のまとまりのことであり、サンプル空気の中の10μmの微粒子の半分が含まれている。また、PM10はPM2.5を含んでいる(含有率は、例えば北米では40-90%である。
浮遊粒子状物質 (SPM)。大気中に浮遊する微粒子のうち、粒子径が10μm以下のもの。日本の環境基本法に基づく環境省告示の環境基準において「大気中に浮遊する粒子状物質であって、その粒径が10マイクロメートル以下のもの」と定義されているが、PM10とは異なる。粒子径10μmで100%の捕集効率をもつ分粒装置を透過する微粒子。PM6.5 - 7.0に相当し、PM10よりも少し小さな微粒子である。大気汚染の指標として日本だけで用いられる。1972年に初めて環境基準が設定されている。