独自型サイクロン装置によるインドと中国のエアロゾルの大量捕集とその生体有害性評価

• 研究課題/領域番号: 17H04480
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 海外学術
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 奥田 知明 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30348809)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2017年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
• キーワード: エアロゾル / サイクロン / 有害性評価 / 環境分析 / 大気汚染防止・浄化 / 環境質定量化・予測 / PM2.5 / 酸化能 / 粒子状物質 / 生物由来物質

研究成果の概要

本研究では、申請者が独自に開発したサイクロン式大気粒子状物質大量採取装置を、インド国立物理学研究所（ニューデリー）、西安交通大学（西安）、および横浜に設置し、得られた粒子の分析を行った。期間中に得られた粒子状物質試料数は、インド28、中国8、日本23であった。生体有害性評価の観点から、粒子中の細菌由来毒素であるエンドトキシン（Lipopolysaccharide, LPS）含有量を調べた。その結果、インド11±11 (n=23)、中国28±22 (n=8)、日本23±27 (n=22)（算術平均値±標準偏差、単位EU/mg）となり、3都市で大きな違いはなく、また季節的な変動も見られなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近い将来、人間の早期死亡をもたらす最大の環境要因は大気汚染、特に粒子状物質が最も深刻となることが予測されている。本研究の遂行により、東アジアの複数地点において、フィルターを用いずに粉体として大気粒子状物質を得る体制を構築することができた。さらに、得られた粒子状物質の化学成分と生物由来成分の特徴を明らかにした。今後、得られた粒子を用いて細胞・動物への曝露実験を行うことが可能となった。本研究の成果は、人間の生活の質に直結する呼吸器系や免疫系に対する粒子状物質のリスクの解明に係る研究に資することができる。

研究成果

• [国際共同研究] 西安交通大学(中国)
• [国際共同研究] インド国立物理学研究所(NPLI)(インド)
• [国際共同研究] インド国立物理学研究所(インド)
• [国際共同研究] 西安交通大学(中国)
• [国際共同研究] インド国立物理学研究所(インド)
• [国際共同研究] 西安交通大学(中国)
• [雑誌論文] サイクロン法で採取された粒子状物質中CrのXAFSによる化学状態解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 克知、奥田 知明、長谷川 就一、西田 千春、原 圭一郎、林 政彦
  • 雑誌名: 大気環境学会誌 巻: 55 号: 2 ページ: 27-33
  • DOI: 10.11298/taiki.55.27
  • NAID: 130007806975
  • ISSN: 1341-4178, 2185-4335
  • 年月日: 2020-03-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of Ambient PM2.5 Collected Using Cyclonic Separator from Asian Cities on Human Airway Epithelial Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Chowdhury Pratiti H.、Honda Akiko、Ito Sho、Okano Hitoshi、Onishi Toshinori、Higashihara Makoto、Okuda Tomoaki、Tanaka Toshio、Hirai Seitarou、Takano Hirohisa
  • 雑誌名: Aerosol and Air Quality Research 巻: 19 号: 8 ページ: 1808-1819
  • DOI: 10.4209/aaqr.2019.01.0016
  • NAID: 120006884162
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a high-volume simultaneous sampler for fine and coarse particles using virtual impactor and cyclone techniques (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuda, T., Shishido, D., Terui, Y., Fujioka, K., Isobe, R., Iwaki, Y., Funato, K., Inoue, K.
  • 雑誌名: Asian Journal of Atmospheric Environment 巻: 12 号: 1 ページ: 78-86
  • DOI: 10.5572/ajae.2018.12.1.078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Factors responsible for the biological responses of exposure to atmospheric fine and coarse particles collected by cyclone in three Japanese cities (2019)
  • 著者名/発表者名: Okuda, T., Goto, T., Takano, H., Honda, A., Onishi, T., Tanaka, M., Hasegawa, S., Kameda, T., Tohno, S., Hayashi, M., Hara, K., Nishita-Hara, C., Inoue, K.
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference (Hong Kong, China)
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of PM2.5 chemical composition collected with cyclone and filter (2019)
  • 著者名/発表者名: Katori, T., Shishido, D., Okuda, T.
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference (Hong Kong, China)
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical Analysis and DTT Assay of Powder Form of Atmospheric Particulate Matter Collected by Cyclone in India and Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Jiaxin Chen, Tomoaki Okuda
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference (Hong Kong, China)
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical speciation of chromium in atmospheric particulate matter collected with filter and cyclone by XAFS method (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., Okuda, T.
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference (Hong Kong, China)
  • 国際学会
• [学会発表] CYCLEX: Cyclone Collection of Particulate Matter Followed by Exposure Experiments (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Okuda, Takaaki Goto, Hirohisa Takano, Akiko Honda, Toshinori Onishi, Michitaka Tanaka, Shuichi Hasegawa, Takayuki Kameda, Susumu Tohno, Chiharu Nishita-Hara, Keiichiro Hara, Masahiko Hayashi, Kozo Inoue
  • 学会等名: American Association for Aerosol Research 37th Annual Conference (Portland, Oregon, USA)
• [学会発表] Improvement of Cyclone Sampler and Its Performance for Chemical Composition and Toxicity Measurement (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Katori, Ayumi Iwata, Daiki Shishido, Yoshihiro Terui, Tomoaki Okuda
  • 学会等名: American Association for Aerosol Research 37th Annual Conference (Portland, Oregon, USA)
• [学会発表] インドと日本におけるエアロゾルの大流量捕集と粒子のDTT 酸化能の測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 陳嘉欣, 照井凱大, 奥田知明, Shankar G. Aggarwal
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術討論会（広島大学・広島県東広島市）
• [学会発表] 小型サイクロンによる大気中微小粒子状物質の捕集と有害性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 香取拓也, 岩田歩, 完戸大輝, 照井凱大, 奥田知明
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術討論会（広島大学・広島県東広島市）
• [学会発表] 神奈川・埼玉・福岡でサイクロン採取された粒子状物質中 Cr の XAFS による化学状態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤克知，奥田知明，長谷川就一，西田千春，原圭一郎，林政彦
  • 学会等名: 第60回大気環境学会年会（東京農工大学・東京都府中市）
• [学会発表] Chemical analysis and DTT assay of powder form of atmospheric particles collected by cyclone (2018)
  • 著者名/発表者名: Terui, Y., Shishido, D., Kanemaru, A., Sato, T., Okuda, T.
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference, St. Louis, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of PM2.5 in India collected by high-volume PM2.5 particle sampler (2018)
  • 著者名/発表者名: Chen, J., Okuda, T., Aggarwal, S.G.
  • 学会等名: Joint International Symposium of 14th CACGP & 15th IGAC, Takamatsu, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a small-sized cyclone to collect ultrafine particles in the air (2018)
  • 著者名/発表者名: Katori, T., Okuda, T.
  • 学会等名: Joint International Symposium of 14th CACGP & 15th IGAC, Takamatsu, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Factors responsible for the health effects of atmospheric fine and coarse particles by cyclone collection and exposure experiments (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuda, T., Takano, H., Honda, A., Hasegawa, S., Kameda, T., Tohno, S., Onishi, T., Tanaka, M., Hayashi, M., Hara, K., Nishita-Hara, C., Shishido, D., Terui, Y., Sato, T., Inoue, K.
  • 学会等名: China-Japan-Korea Joint International Symposium on Continuously Improvement of Air Quality, 2018 Annual Meeting of AAE-CSES, Qingdao, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] インドにおけるPM2.5の大流量捕集と粒子の特徴 (2018)
  • 著者名/発表者名: 陳嘉欣，奥田知明，Aggarwal, S.G.
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会、名古屋大学
• [学会発表] サイクロン法により採取された大気エアロゾル粉体のDTT Assayによる酸化能測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 照井凱大，完戸大輝，佐藤摘歩実，奥田知明，船戸浩二，井上浩三
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会、名古屋大学
• [学会発表] Development of measurement techniques of physical and chemical characteristics of atmospheric aerosols related to their adverse health effect (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuda, T.
  • 学会等名: Frontiers of Atmospheric Aerosol Studies: Toward the Understanding of Their Health and Climatic Effects
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement of physical and chemical characteristics of atmospheric aerosols related to their adverse health effect (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda, T.
  • 学会等名: International Symposium on Continuously Improvement of Air Quality: Science, Technology and Policy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Need of a high-volume PM2.5 sampler for performing better gravimetric measurements and chemical analyses (2017)
  • 著者名/発表者名: Aggarwal, S.G., Patel, P., Tsai, C.J., Soni, D., Singh, K., Okuda, T., Kotnala, R.K., Ojha, V.N., Aswal, D.K.
  • 学会等名: 10th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the high volume simultaneous sampler for fine and coarse aerosol particles using a combination of virtual impactor and multi-cyclone (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda, T., Shishido, D, Terui, Y., Funato, K., Inoue, K.
  • 学会等名: 10th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] PM2.5を集めて測る ～捕集と特性解明の技術～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 奥田 知明
  • 学会等名: 第7回CSJ化学フェスタ
  • 招待講演
• [備考] 環境化学研究室 | 研究内容 | ハイライト【粒子状物質の有害性評価】
  • URL: https://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/research/theme/toxicity.html
• [備考] 大気粒子の物理化学特性解明と曝露実験による生体有害性評価
  • URL: https://www.st.keio.ac.jp/education/research/me201803.html
• [備考]
  • URL: http://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/research/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/research/index.html