2016 Fiscal Year Annual Research Report
Detoxification of Particulate Matter 2.5 (PM2.5) by photocatalyst
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26410198
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
関根 嘉香 東海大学, 理学部, 教授 (50328100)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | PM2.5 / 光触媒 / 酸化能 / 酸化ストレス / 大気汚染 / 無害化 / 炭素 / ジチオトレイトール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小粒子状物質（PM2.5）に含まれる酸化還元活性物質（キノン類等）は、生体細胞内で活性酸素の生成を促し、この活性酸素による酸化ストレスが、呼吸器疾患や心疾患等の健康障害を引き起こすと考えられている。本研究の目的は、光触媒によってPM2.5に含まれる酸化還元活性物質を分解し、無害化する技術を確立することである。
前年度までの研究成果に基づき、光触媒として酸化チタン（アナターゼ）を担持した石英繊維製フィルターを作製し、ハイボリウム・エアーサンプラーに装着し、屋外のPM2.5を捕集した。捕集後の試料に紫外線を照射したところ、PM2.5の重量減少と共に二酸化炭素の生成が認められ、PM2.5中の炭素成分が光触媒作用によって分解されていることがわかった。また紫外線照射に伴うPM2.5中の有機炭素（OC）および元素状炭素（EC）の量を測定したところ、光触媒は先にOCに作用し、次いでECを分解することがわかった。分解された全炭素（OC+EC）の物質量は、生成した二酸化炭素の物質量と同等であった。
次に、二酸化チタン担持フィルターに捕集したPM2.5の酸化能をジチオトレイトール（DTT）アッセイ法を用いて測定し、紫外線照射前後で比較した。PM2.5中の酸化還元活性物質は、DTTから酸素への電子伝達を触媒し、活性酸素の生成を促進する。DTTの消費速度は触媒活性に比例するので、残留DTTを比色分析すればPM2.5の酸化能を知ることができる。屋外で捕集したPM2.5試料はDTTを消費し、酸化能を有していたが、紫外線照射後ではDTT消費速度が有意に減少し、光触媒反応による無害化を確認することが出来た。尚、本研究では有害性評価の簡易迅速化を図るため、フローインジェクションアナリシス法に基づくDDTアッセイ系を開発して適用した。
本研究の成果により、光触媒反応によるPM2.5の無害化に成功した。
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