2022 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, 大気圏研究部, 部長 (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, 客員研究員 (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, 客員研究員 (60394483)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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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 |
新潟市郊外に位置する新潟巻測定局において、2018～2021年までPM2.5の日毎捕集を行い、PM2.5の成分分析を行った。測定成分は、本研究で主対象とする有機指標物質(25成分)の他、イオン(8成分)、微量金属元素(23元素)、炭素成分(EC,OC,WSOC)である。季節別のPM2.5化学組成比は全ての季節において硫酸塩とOCが主成分であり、夏季は特に硫酸塩の割合が高く、秋季はOCの割合が高かった。冬季は硝酸塩の割合が他の季節と比較して高かった。有機指標物質の季節変化については、Levoglucosanは秋、冬に高くなる傾向が見られ、秋季のバイオマス燃焼は中国東北部からの長距離輸送の影響を受けていると推測された。植物起源については、2-Methylerythritolは夏に濃度が高くなり、Pinonic acidは春と秋に高くなる傾向が見られた。二次生成起源については、Phthalic acidは冬に濃度が高くなる傾向が見られ、2,3-Dihydroxy-4-oxopentanoic acidは春と夏に濃度が高くなる傾向がみられた。ジカルボン酸類は、光化学反応が活発に起こる春に濃度が高い傾向が見られた。
観測したPM2.5成分データを用い、正値行列因子分解(PMF)法によるPM2.5の発生源寄与を計算した所、12因子が抽出され、各因子は石炭燃焼、化石燃焼、海塩、土壌、植物燃焼、二次生成無機粒子(硫酸、硝酸)、二次生成有機粒子(4因子)、調理起源と関係づけることができた。また、各因子の寄与割合を季節別に算出した所、季節別の特徴として、春と秋はピネン由来の二次生成の影響が比較的大きく、夏は二次生成硫酸粒子、イソプレン由来二次生成の影響が他の季節と比較して大きい結果となった。冬は、二次生成硫酸粒子の影響が最も大きいが、様々な因子が複合的に影響を受ける傾向が見られた。
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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
新潟巻測定局でのPM2.5試料の季節別サンプリングを2018年～2021年に行い、3年間で約250検体の日毎捕集試料を得ることが出来た。また、PM2.5試料の有機指標物質、イオン成分、微量金属元素、元素状炭素(EC)、有機炭素(OC)の分析及びデータ精査を実施し、季節別のPM2.5化学組成比及び有機指標物質の季節変化の特徴について明らかにした。得られたPM2.5成分データは、PMF解析において統計的に必要であると考えられているデータ数(約160)を十分超過している。有機指標物質については、定性分析で新たに検出されたプラスティック燃焼や二次生成の指標とされる、イソフタル酸、テレフタル酸、1-オクタコサノールを測定するために、添加回収実験、他の有機指標物質との分離定量するためのGC-MS測定条件の検討を行い、PM2.5試料の追加測定を行った。
また、本研究で得られた観測データを用いて、PMF法によるPM2.5の発生源寄与を計算した所、石炭燃焼、化石燃焼、海塩、土壌、植物燃焼、二次生成粒子、調理起源と関係づける発生源が抽出された。春と秋は植物(ピネン)由来の二次生成の影響が大きく、夏は二次生成硫酸粒子、植物(イソプレン)由来二次生成の影響が大きく、冬は、二次生成硫酸粒子の影響が最も大きくなり、PM2.5起源の季節的特徴が得られた。以上の結果を、第63回大気環境学会年会で発表した。
このように、2018年～2021年の3年間のPM2.5試料捕集および成分分析を完了しており、今後一連の結果を取りまとめていくための、PM2.5成分濃度の長期変動解析及びPMF解析によるPM2.5発生源推計を行うために十分な質と量のデータを取得している。
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| Strategy for Future Research Activity |
取得した2018年～2021年のPM2.5成分データについてデータ精査を行い、PM2.5成分濃度の長期変動解析を昨年度に引き続き行う。変動解析により、PM2.5成分濃度に影響を与える気象要因、長距離輸送、光化学反応、人為起源排出量等の因子、同時期に他の国内地点で観測されたPM2.5成分濃度との関係を明らかにする。特に、新型コロナウィルスによる経済活動停滞のPM2.5発生源寄与に与える影響を検証するために、2020年～2021年のPM2.5成分濃度と過年のデータの比較検討を引き続き行う。これらの検討結果とPM2.5発生源寄与解析結果を取りまとめたものを国際学会(酸性雨国際会議)で発表する。
PM2.5成分データ及びPMF法により発生源因子の同定と各因子のPM2.5寄与濃度を算出し、昨年度計算した結果と合わせて発生源寄与推計結果の検証を行う。検証の際には先行研究を参考にPM2.5成分濃度をマスクロージャーモデルに適用し推定された質量濃度と実測のPM2.5重量濃度の相関から異常値判定を行う。異常値と反映したデータについては発生源解析の結果から除外する。
上記のPMFモデルによって抽出された発生源因子について、ポテンシャルソース寄与関数（PSCF）モデルを用いて、解析を進める。測定地点である新潟を受容ポイントとした後方流跡線の通過頻度とPMFで計算した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。この強度分布から、PM2.5の各発生源が日本国内のローカル汚染と北東アジア大陸からの長距離越境汚染のどちらに支配されているのかを結論付ける。一連の取りまとめた成果は、学術誌に投稿・発表を行う。
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| Causes of Carryover |
参加予定の国際学会（2020年酸性雨国際会議）が2023年に延期になったことと、PM2.5成分濃度の長期変動解析、発生源寄与解析を引き続き行う必要があるので、物品費、旅費、その他の区分で余剰額が生じた。
余剰額は次年度における学会発表費用、論文投稿費用に充てる予定である。
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