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Investigation of dynamics and physical chemistry of nanometals in atmospheric environments: Focusing on water solubility

Research Project

Project/Area Number 23K24974
Project/Area Number (Other) 22H03719 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

猪股 弥生  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90469792)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 瀬戸 章文  金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40344155)
Project Period (FY) 2024-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
Keywords大気微小粒子 / 水溶性金属元素 / 酸分解金属元素 / ナノ粒子 / 東アジア / 健康影響 / 水溶性金属成分 / 越境輸送 / 国内発生源 / 水分散金属元素 / 越境汚染 / 金属元素 / モデルシミュレーション / 酸分解金属 / 水分散金属 / ヒトへの健康影響 / 大気環境 / 水溶性金属
Outline of Research at the Start

大気中の人為起源の金属微粒子は、ナノから数ミクロンの粒子に多く含まれており、広範囲の環境や人の健康に影響を与えると考えられている。しかし、実大気中ナノ粒子に含まれる金属成分の動態には不明な点が多く、その含有量の粒子径依存性や気中動態、化合物形態などの物理化学特性はほとんど明らかにされていない。本研究では、離島、都市、工業など様々な環境下で実大気ナノ粒子を採取し、粒子径別の金属成分に関するデータを蓄積するとともに、大気シミュレーションを行い、国内・越境輸送量を評価する。さらに、金属成分の粒径別溶解度特性を実験により明らかにすることで、実大気中のナノ金属に関する物理化学特性と環境中動態を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

大気中微小粒子中の金属元素はヒトの健康に影響を与えることが指摘されている。特により小さなナノ粒子(粒径100nm以下)中の金属元素が体内に入り込んでアルツハイマー病などを引き起こすtことが懸念されている。多くの研究はPM2.5(粒子径が2.5マイクロメートル以下)に着目して酸分解性の金属元素の動態解析を行っている。
本研究では、より小さなナノ粒子中の水溶性金属元素の時空間変動を明らかにすることを目的として離島や工業地域において大気微小粒子を分級捕集し、酸分解金属元素および水分散金属元素の濃度を測定した。得られた結果から、工業地域は離島における濃度の10-100倍程度濃度が高いこと、日本の工業地域では越境輸送されてきた金属元素に、国内の発生源から放出された金属元素が付加されていることが示唆された。酸分解金属元素と比較して、水分散金属元素は、1/10-1/100程度の濃度であった。さらに水溶性金属元素については、粒径により含まれている金属元素の成分やその割合が異なることが明らかになった。特に、超微小粒子ほど有害性の金属元素含有量が多いことが示唆された。
今年度は、燃焼由来のレボグルコ酸について粒径毎に測定を行い、レボグルコ酸は超微小粒子よりも大きい分画(0.5-2.5μm)に主に存在していることが明らかになった。また、日本の遠隔地の通年データを取得するために、石川県能登(金沢大学珠洲大気観測施設)において大気微小粒子の分級捕集を開始した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

大気微小粒子中の分級捕集を冬―春季に行った。金属元素・水溶性金属元素、また大気微小粒子中の主要成分である水溶性イオン濃度の測定を行った。粒子径毎の水溶性金属元素の濃度の年々変動などの知見をえたため。

Strategy for Future Research Activity

前年度に引き続き、大気微小粒子の分級捕集を行うともに、酸分解金属元素・水溶性金属元素の濃度の分析を行う。また大気微粒子中の金属元素についてモデルシミュレーションを行い、時空間変動についても解析を進める。

Report

(3 results)
  • 2024 Research-status Report
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2025 2024 2023

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Exposure of nano-sized aerosols to A549 at air liquid interface combined by condensation growth system2025

    • Author(s)
      Ito Erika、Mitera Yuko、Oishi Tatsuya、Amma Chisato、Matsumoto Chigusa、Suzuki Ryo、Inomata Yayoi、Seto Takafumi
    • Journal Title

      Journal of Aerosol Science

      Volume: 184 Pages: 106498-106498

    • DOI

      10.1016/j.jaerosci.2024.106498

    • Related Report
      2024 Research-status Report 2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Size-classified aerosol-bound heavy metals and their effects on human health risks in industrial and remote areas in Japan2024

    • Author(s)
      Inomata Yayoi、Sasaki Naoto、Tanahashi Shunsuke、Fujimoto Takanori、Akasaka Osamu、Fukushi Keisuke、Natori Sachika、Takahashi Yoshio、Seto Takafumi
    • Journal Title

      Journal of Hazardous Materials

      Volume: 466 Pages: 133328-133328

    • DOI

      10.1016/j.jhazmat.2023.133328

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evaluating the transport of surface seawater from 1956 to 2021 using <sup>137</sup>Cs deposited in the global ocean as a chemical tracer2023

    • Author(s)
      Inomata Yayoi、Aoyama Michio
    • Journal Title

      Earth System Science Data

      Volume: 15 Issue: 5 Pages: 1969-2007

    • DOI

      10.5194/essd-15-1969-2023

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Spatiotemporal variations of 137Cs and 90Sr in the global ocean based on the historical data2024

    • Author(s)
      Yayoi Inomata, Daisuke Tsumun
    • Organizer
      EGU2024
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      2024 Research-status Report 2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 広島・長崎への原爆による「黒い雨」領域推定の基礎的研究―その進捗2024

    • Author(s)
      五十嵐 康人、石川 裕彦、滝川 雅之、谷田貝 亜紀代、遠藤 暁、横山 須美、福田 直子、井上 淳、猪股 弥生、高宮 幸一、八島 浩、福谷 哲、池上 麻衣子、気象・土壌 WG
    • Organizer
      JpGU2024
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      2024 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 広島市における放射性降下物の分布と拡散に関する研究2024

    • Author(s)
      猪股弥生、五十嵐康人
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      JpGU2024
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大気微小粒子の粒子径別金属成分濃度変動と微粒子暴露による細胞応答2024

    • Author(s)
      猪股弥生,古川敦,長田夕佳,見寺裕子,安間千智,大石達也,市川貴道, 佐々木尚人,鈴木亮,瀬戸章文
    • Organizer
      大気環境学会
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  • [Presentation] モデルシミュレーションにおける北陸及び北部九州における PM2.5/PAHの動態解析2024

    • Author(s)
      猪股弥生, 中村裕之, 早川和一, 唐寧, 吉野彩子, 高見昭憲, 梶野瑞王
    • Organizer
      エアロゾル科学技術討論会
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  • [Presentation] 南大洋における海洋起源エアロゾルの化学成分と粒子径分布2024

    • Author(s)
      猪股弥生, 堤雅貴,柴田和宏,原圭一郎, 瀬戸章文,平沢尚彦, 林政彦
    • Organizer
      日本大気化学会
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      2024 Research-status Report 2023 Annual Research Report
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    • Author(s)
      五十嵐 康人、石川 裕彦、滝川 雅之、谷田貝 亜紀代、遠藤 暁、横山 須美、福田 直子、井上 淳、猪股 弥生、高宮 幸一、八島 浩、福 谷 哲、池上 麻衣子、気象・土壌 WG
    • Organizer
      JpGU2024
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      2023 Annual Research Report
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  • [Presentation] 広島市における放射性降下物の分布と拡散に関する研究2024

    • Author(s)
      猪股弥生、五十嵐康人
    • Organizer
      JpGU
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 放射性137Csによる全球表層水循環と滞留時間の推定2023

    • Author(s)
      猪股弥生、青山道夫
    • Organizer
      日本地球惑星連合学会
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluating the global scale transport of surface seawater from 1956 to 2021 using 137Cs released in the global ocean2023

    • Author(s)
      Yayoi Inomata
    • Organizer
      ENVIRA2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 大気微小粒子の粒径別金属成分と健康影響評価2023

    • Author(s)
      猪股弥生, 佐々木尚人, 安間千智,古川敦,長田夕佳,藤本典, 赤坂修,福士圭介,鈴木亮,瀬戸章文
    • Organizer
      大気化学討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Variation of water stable isotopes in daily precipitation in urban and remote island in Japan.2023

    • Author(s)
      Inomata Y, Yabusaki S, Sase H, Morohashi M, Takahashi M, Ohizumi T
    • Organizer
      Acid Rain2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大気エアロゾルの粒径別化学成分解析と生体影響評価2023

    • Author(s)
      佐々木尚人,猪股弥生,福士圭介,瀬戸章文
    • Organizer
      エアロゾル科学技術討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] モデルシミュレーションにおける北陸及び北部九州におけるPM2.5の動態解析2023

    • Author(s)
      猪股弥生,吉野彩子,高見昭憲, 梶野瑞王, 唐寧, 早川和一, 中村裕之
    • Organizer
      大気環境学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Production of biogenic new particle formation in the Southern Ocean and Antractic Ocean2023

    • Author(s)
      Y. INOMATA, M. TSUTSUMI, M. HAYASHI, K. HARA, N. HIRASAWA, and T. SETO
    • Organizer
      ICNAA2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Field Work and Laboratory Experiments in Integrated Environmental Sciences2024

    • Author(s)
      Inomata, Y., Matsuki, A. Edis Hasebe,N., Honda,M., Fukushi, K., Nagao, S.
    • Total Pages
      222
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] Radionuclide in the Marine Environment2023

    • Author(s)
      Aoyama, M., Inomata, Y., Kaeriyama, H., Kumamoto, Y., Otosaka, S., Tateda, Y., Tsumune D.
    • Total Pages
      332
    • Publisher
      Uiniversity of Tsukuba Presss
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-12-26  

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