2018 Fiscal Year Research-status Report
Clarification of the contribution of long-range transboundary transport to PM2.5 concentrations using receptor model and organic marker measurement
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18K11674
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| Research Institution | Asia Center for Air Pollution Research |
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Principal Investigator |
佐藤 啓市 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター, 情報管理部, 上席研究員 (00391110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 司 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター, 大気圏研究部, 研究員 (60782688)
霍 銘群 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター, 大気圏研究部, 主任研究員 (10633711)
箕浦 宏明 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター, 大気圏研究部, 部長 (60394483)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | PM2.5 / 有機エアロゾル / レセプターモデル / 越境大気汚染 / バイオマス燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
田園地域に位置する新潟巻国設酸性雨測定局において、PM2.5の24時間サンプリングを、2018～2019年の春季（5月）、夏季（7月～8月）、秋季（10月～11月）、冬季（1月～2月）にそれぞれ約3週間行った。同局は周辺に人為的汚染起源が少ないため、都市汚染だけでなく長距離越境汚染の影響もこれまでの観測で見られている。PM2.5サンプラーは、試料捕集にPTFEフィルターを用いたものと石英繊維フィルターを用いたもの2種類を設置した。捕集したPM2.5試料について、イオン成分、微量金属元素、元素状炭素(EC)、有機炭素(OC)の測定を行った。
PM2.5の日平均濃度の範囲は1.6～40.4 μgm-3であり、夏季の2日間は日平均値の大気環境基準を上回っていた。季節変動については、春季および夏季の降水量、風速が比較的低い時期にPM2.5濃度が高くなる傾向が見られ、SO42-、NH4+、OC濃度は同時期の気温、日射量が高くなる日に高くなる傾向が見られた。このようにPM2.5および構成成分濃度は発生源のみならず、気象要因に大きく影響を受ける傾向が見られた。年平均で見るとPM2.5主成分はSO42-、NO3-、NH4+、OC、ECであり、全国平均と比べてNO3-、EC/OC比が低かったことから、化石燃焼起源の影響が低いことが示された。
有機指標物質については、試料を誘導体化処理する際の、PM2.5中の共存物質や水分の影響の有無を検証するために、PM2.5を捕集したフィルター試料に24種類の有機指標物質が含まれた標準試薬を添加し、添加回収実験を行った。分離カラム、昇温速度等のGC-MSに係わる諸条件を検討した後に、ほとんどの有機指標物質で回収率がおよそ80%以上であることを確認した。次年度は添加回収率実験によって確立した分析法により、PM2.5試料の有機指標物質の分析を順次進めていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初、新潟巻（田園地域）、佐渡関岬（遠隔地域）国設酸性雨測定局において、PM2.5の季節別集中観測の実施を計画していたが、フィルター交換作業を行える人員を勘案した結果、新潟巻のみで観測を行うこととした。新潟巻でのPM2.5試料のサンプリングは支障無く実施し、1年間で約85の日毎捕集試料を得ることが出来た。2019年度も同様の期間でサンプリングを計画し、2年間でレセプターモデル解析に必要なデータ数（160）の日毎捕集試料を得る見込みである。
PM2.5試料の分析については、イオン成分、微量金属元素測定、元素状炭素(EC)、有機炭素(OC)の分析を実施し、取りまとめたデータから季節変動の特徴を考察した。また、過去の観測データも用いて、新潟および東日本日本海側で観測されたPM2.5の発生源解析および長距離越境輸送の解析を行った結果を、第59回大気環境学会年会、2018 joint 14th iCACGP Quadrennial Symposium/15th IGAC Science Conferenceで発表した。
有機指標物質については、有機指標物質を誘導体化処理する際の、PM2.5中の共存物質や水分の影響の有無を検証するために、PM2.5を捕集したフィルター試料に24種類の有機指標物質が含まれた標準試薬を添加し、添加回収実験を行った。有機指標物質の分析条件を最適化するために、分離カラム、昇温速度等のGC-MSに係わる諸条件の検討を行い、ほとんどの有機指標物質で回収率がおよそ80%以上であることを確認した。
このように、PM2.5試料捕集および成分分析は、概ね順調に実施しており、次年度も引き続きPM2.5の観測データを取得する体制が整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
新潟巻測定局におけるPM2.5成分日平均値の観測データから、越境汚染の寄与が異なる季節の濃度変動および地域的特徴を明らかにする。新潟が位置する日本海側では、季節風により冬季に中国大陸からの越境輸送の寄与が大きくなることが様々な研究により判っており、本研究の対象とする有機指標物質でも同様の季節変動が見られるかを検証する。バイオマス燃焼起源の指標として重要な炭素同位体比（14C/12C）の測定については、同位体質量分析計を持つ機関で委託測定することを想定しているが、実施するには予算的制約が大きく、他の成分で十分解析できるかを検討してから、実施の可否を検討する。
取得したPM2.5成分データは、正値行列因子分解(PMF)モデルにより発生源因子の同定と各因子のPM2.5寄与濃度を算出する。その際に、解析データ中に異常値が混じると発生源同定に困難をきたすので、データスクリーニングにパスしたデータのみを解析対象とする。全ての成分データ取得後の早い段階でデータスクリーニングを行っていく。万一、装置トラブル、データ異常により欠測データが頻出した場合には、観測期間をPMFモデル解析に必要なデータ数を満たすまで延長することを検討する。
PMFモデル解析を行った後、Potential Source Contribution Function（PSCF）解析により発生源地域から測定地点への輸送経路を定量的に明らかにし、発生源域からの寄与割合を評価する。各測定地点を受容ポイントとした後方流跡線の頻度と発生源寄与濃度の積により測定地点に影響を与える発生源因子の強度分布を求める。PMFモデルによって抽出、同定された発生源セクター別に求めた発生源強度分布のデータにより越境輸送およびローカル起源等の寄与割合を定量的に評価する。本解析結果は、他の発生源解析結果と比較検討を行っていく。
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| Causes of Carryover |
佐渡関岬での観測と外部の研究機関へのPM2.5の炭素同位体測定委託を行わなかったことで、その他の区分で余剰額が生じた。
次年度は余剰額はPM2.5分析の消耗品の購入に充てることにより、物品費は981000円、旅費は108000円、その他は178000円使用する予定である。
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[Presentation] Source apportionment of PM2.5 and analysis of long-range transport from Northeast Asia Continent to Niigata in Eastern Japan2018
Author(s)
Keiichi Sato, Ping Li, Minqun Huo, Hiroaki Minoura, Yayoi Inomata, Naoko Take, Akie Yuba, Mari Futami, Tsukasa Takahashi, Yuka Kotake, Yusuke Kiriyama, Mariko Hasegaw, Hideo Hasegawa
Organizer
2018 joint 14th iCACGP Quadrennial Symposium/15th IGAC Science Conference
Int'l Joint Research
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