2021 Fiscal Year Annual Research Report
Unified assessment of health effects of multiple air pollutants inducing reactive oxygen species production
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21J22912
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
茅場 聡子 筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 大気汚染 / オゾン / PM2.5 / 領域気象化学モデル / 酸化ストレス / 活性酸素 / 電気自動車 / ブレーキ粉塵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は、光化学オキシダント(O3)やPM2.5等の大気汚染物質がもたらす呼吸器炎症リスクを定量化し、有効な発生源対策に繋げることである。そのために、大気中の汚染物質濃度から肺胞内の活性酸素(ROS)産生量に至るまでの一連を数値モデルで再現・推定することを試みている。
今年度はその第一ステップとして、気象庁領域気象化学モデルNHM-Chemを用いて、O3及びPM2.5、中でも酸化ストレスに対し有害な遷移金属(Fe, Cu)濃度について、再現計算、観測値との検証、将来の電気自動車(BEV)普及を想定した感度実験を行った。その結果、本研究の前提においてO3と遷移金属濃度に一定の低減効果が確認された。本研究では自動車排ガスに加え上流工程(発電所、給油所)の排出変化までを想定しており、発電所の排出増加が気象条件や感度レジームによっては時空間局所的に比較的大きな影響を与えうることを示唆した。BEVは車重が重く転がり抵抗が増えるため、PM2.5低減に対しては期待できないことが既往研究で指摘されている。しかし、BEVの回生ブレーキシステムの特性を考慮するとブレーキ粉塵排出が抑えられ、有害性の高い遷移金属濃度に対しては一定の低減効果をもたらすことを定量的に示した。本結果はBEV普及が酸化ストレスリスク低減に対し有効である可能性を示すものであり、成果を国内学会で発表し、学術誌に投稿準備中である。
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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
今年度の計画であったBEV普及の感度実験を実施したことに加え、モデルの再現性向上に取り組めたことから、概ね順調に進展していると考える。当初の再現計算の結果では、モデルは夏季関東でO3及びPM2.5中のNO3-イオン濃度を過大評価し、また、Cu濃度を通年で全国的に過大評価した。これを受け、前者に対してはエアロゾル表面でNO3-イオンが光解離により還元されるrenoxification過程をモデルに新たに組み込んだ。後者に対しては従来の金属排出インベントリデータベースを見直し、排出係数・粒径分布を修正することでモデルの再現性を向上することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、今年度の取組成果を学術誌へ投稿し、PAHキノン濃度を再現するモデル開発に取り組む。後者について、PAHキノンは一次排出されたPAHの酸化や粒子表面上の不均一反応により二次生成される。まず、既往研究で開発されたPAHの排出インベントリを用いて、NHM-Chemにより大気中PAH濃度計算を行い、再現性を確認する。その後上記の反応過程を組み込み、キノンの動態を計算可能にする。
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