2021 Fiscal Year Annual Research Report
Multidisciplinary Analysis of Airborne Particle Surface Area as a New Indicator of Adverse Health Effect of PM2.5
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18K19856
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
奥田 知明 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30348809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 歩 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (30827340)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | 環境分析 / 大気汚染防止・浄化 / 環境質定量化・予測 / エアロゾル / 粒子状物質 / 拡散荷電法 / 肺沈着表面積 / PM2.5 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、特徴の異なる日本の2地点（神奈川県横浜市：都市圏、石川県珠洲市：非都市圏）において、拡散荷電法を用いて実環境大気粒子の肺沈着表面積（LDSA）濃度の測定を行うと同時に粒子をフィルターに捕集して、化学成分の分析と、有害性の指標としてDithiothreitol (DTT) 酸化能の測定を行った。そして、形状や化学組成が複雑な実大気粒子のDTT酸化能に対する粒子の物理的・化学的特性の寄与を検討した。
観測を行った期間 (2020年秋から2021年春) では, 単位体積当たりのDTT酸化能の平均値は非都市圏よりも都市圏で高く、これは近隣の人為排出に由来した高い粒子濃度によるものと考えられた。両地点において、単位体積当たりのDTT酸化能は概ね質量濃度によって説明可能であった。一方で、単位粒子量あたりのDTT酸化能は、非都市圏において都市圏の約1.5倍であった。
化学特性に関して、K, Mn, Pb, アンモニウムイオン, 硫酸イオン, 熱分解性有機炭素などの特定の化学成分とDTT酸化能との関連性が明らかになった。地域的・季節的な違いはあるものの、これらの化学成分は、ゴミ焼却、石炭燃焼、バイオマス燃焼などの人為的な燃焼源や、鉄鋼業、二次生成した有機エアロゾルがDTT酸化能の変動を支配する粒子の主要な起源であることが示唆された。
物理特性に関して、まずフィールド調査とは独立して進めた室内実験においては、DTT酸化能と粒子表面積の間に明確な相関性が見られた。しかしながら実環境大気観測の結果からは、いずれの地点においても、単位粒子量あたりのDTT酸化能は、粒子濃度に対する大気粒子のLDSAの比とは明確な相関を示さなかった。このことは、実環境大気粒子のDTT酸化能は、概ね化学的特性によって説明可能であり、またその変動に寄与する化学成分の質量により推定可能であることが明らかとなった。
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