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環境数値データベース/環境GIS

大気汚染状況の常時監視結果データの説明(測定物質)

 

測定物質

大気汚染常時監視測定局で測定されている物質のうち、環境数値データベースのページでは、下記の12種類の大気汚染物質の測定データを掲載している。

略称物質名単位物質の説明(環境影響等)
SO2二酸化硫黄ppm石油、石炭等を燃焼したときに含有される硫黄(S)が酸化されて発生するもので、高濃度で呼吸器に影響を及ぼすほか、森林や湖沼等に影響を与える酸性雨の原因物質になると言われている。
NO一酸化窒素ppm窒素酸化物は、ものの燃焼や化学反応によって生じる窒素と酸素の化合物で、主として一酸化窒素(NO)と二酸化窒素(NO2)の形で大気中に存在する。発生源は、工場・事業場、自動車、家庭等多種多様で、大部分が一酸化窒素として排出されるが、大気中で酸化されて二酸化窒素になる。二酸化窒素は、高濃度で呼吸器に影響を及ぼすほか、酸性雨及び光化学オキシダントの原因物質になると言われている。
NO2二酸化窒素ppm
NOX窒素酸化物ppm
CO一酸化炭素ppm炭素化合物の不完全燃焼等により発生し、血液中のヘモグロビンと結合して、酸素を運搬する機能を阻害する等の影響を及ぼすほか、温室効果ガスである大気中のメタンの寿命を長くすることが知られている。
OX光化学オキシダントppm大気中の窒素酸化物や炭化水素が太陽の紫外線を受けて化学反応を起こし発生する汚染物質で、光化学スモッグの原因となり、高濃度では、粘膜を刺激し、呼吸器への影響を及ぼすほか、農作物等植物への影響も観察されている。
NMHC非メタン炭化水素ppmC炭化水素は、炭素と水素が結合した有機物の総称である。大気中の炭化水素濃度の評価には、光化学反応に関与する非メタン炭化水素が用いられる。
CH4メタンppmC
THC全炭化水素ppmC
SPM浮遊粒子状物質mg/m3浮遊粉じんのうち、10μm以下の粒子状物質のことをいい、ボイラーや自動車の排出ガス等から発生するもので、大気中に長時間滞留し、高濃度で肺や気管等に沈着して呼吸器に影響を及ぼす。
SP浮遊粉じんmg/m3大気中に長時間浮遊しているばいじん、粉じん等をいう。ばいじんとは、ものの燃焼によって生じたすす等の固体粒子を総称したものをいう。
PM2.5微小粒子状物質μg/m3大気中に浮遊する粒子状物質であって、その粒径が概ね2.5μm以下の粒子をいう。粒径がより小さくなることから、肺の奥深くまで入りやすく、呼吸器疾患、循環器疾患及び肺がんの疾患に関して総体として人々の健康に一定の影響を与えているとされている。
  • (備考)単位の説明
  • ppm:
  • 容量比や重量比を表す単位で、1ppmとは、空気1m3中に物質が1cm3含まれる場合をいう。ppmは、「part per million」の略称で100万分の1のことをいう。
  • ppmC:
  • 大気中の炭化水素類を表す単位で、1ppmCとは、空気1m3中にメタンに換算された物質が1cm3含まれる場合をいう。
  • mg/m3:
  • 重量濃度を表す単位で、1mg/m3とは、空気1m3中に物質が1mg含まれる場合をいう。
  • μg/m3:
  • 重量濃度を表す単位で、1μg/m3とは、空気1m3中に物質が1μg(0.001mg)含まれる場合をいう。
 

測定方法

大気汚染物質の測定方法は、下記のようになっている。

二酸化硫黄
二酸化硫黄の測定方法は、従来から標準方法として定められている溶液導電率法(湿式測定法)のほか、紫外線蛍光法(乾式測定法)が平成8年10月以降追加されている。
溶液導電率法試料大気を吸収液(硫酸酸性過酸化水素水)に通じると、大気中に含まれる二酸化硫黄が吸収されて硫酸となり、吸収液の導電率が増加する。この導電率の増加を測定することにより試料大気中の二酸化硫黄濃度を測定する方法である。
紫外線蛍光法試料大気に比較的波長の短い紫外線を照射すると、これを吸収して励起した二酸化硫黄分子が基底状態に戻るときに蛍光を発する。この蛍光の強度を測定することにより試料大気中の二酸化硫黄濃度を測定する方法である。
窒素酸化物(一酸化窒素・二酸化窒素)
窒素酸化物の測定方法は、従来から標準方法として定められている吸光光度法(湿式測定法)のほか、化学発光法(乾式測定法)が平成8年10月以降追加されている。
吸光光度法試料大気を吸収液(N-1-ナフチルエチレンジアミン・二塩酸塩、スファニル酸及び酢酸の混合液)に通じると、大気中の二酸化窒素はジアゾ化スルファニル酸塩として吸収され、N-1-ナフチルエチレンジアミンとのカップリング反応により桃色に発色する。この発色液の545nmにおける吸光度を測定することにより試料大気中の二酸化窒素濃度を測定する方法である。なお、一酸化窒素はこれらの試薬(ザルツマン試薬)を直接反応しないが、二酸化窒素を吸収した後の試料大気を硫酸酸性にした過マンガン酸カリウムの酸化液を通じて二酸化窒素に酸化した後、同様の測定を行うことにより、試料大気中の窒素酸化物を測定することができる。
化学発光法試料大気にオゾンを反応させると、一酸化窒素から励起状態の二酸化窒素が生じ、これが基底状態に戻るときに光を発する(化学発光)。この化学発光の強度を測定することにより、試料大気中の一酸化窒素の濃度を測定することができる。一方、試料大気をコンバータと呼ばれる変換器に通じて二酸化窒素を一酸化窒素に変換したうえで化学発光の強度を測定すると、試料大気中の窒素酸化物(一酸化窒素+二酸化窒素)の濃度が測定できる。これらの測定値の差をとることによって、試料大気中の二酸化窒素の濃度を測定する方法である。
一酸化炭素
一酸化炭素は非分散型赤外分析計を用いる方法によって測定されている。
非分散型赤外線吸収法異なった原子からなる分子は、それぞれ特定の波長域の赤外線を吸収し、圧力一定のガス体では濃度に対応した吸収を示す。非分散型赤外線吸収法は、この原理に基づいて、一酸化炭素が赤外線吸収を示すことを利用した測定方法である。
光化学オキシダント
光化学オキシダントの測定方法は、従来から標準方法として定められている吸光光度法、電量法(湿式測定法)のほか、紫外線吸収法、化学発光法(乾式測定法)が平成8年10月以降追加されている。
吸光光度法試料大気を吸収液(リン酸塩緩衝液で中性にした2%よう化カリウム溶液)に通じると、吸収された大気中のオキシダントによってよう化カリウムが酸化され、よう素を遊離し発色する。この発色液の365nm付近における吸光度を測定することにより試料大気中のオキシダント濃度を測定する方法である。
電量法試料大気を吸収液(リン酸塩緩衝液で中性にした2%よう化カリウム溶液)に通じ、遊離したよう素を電量法によって測定することにより、試料大気中のオキシダント濃度を測定する方法である。
紫外線吸収法試料大気に波長254nm付近の紫外線を照射し、オゾンによって吸収される紫外線の量を測定することにより、試料大気中のオゾン濃度(光化学オキシダント濃度)を測定する方法である。
化学発光法試料大気にエチレンを反応させると、エチレンがオゾンにより酸化され、励起状態のホルムアルデヒドを生じ、これが基底状態に戻るときに光を発する(化学発光)。この化学発光の強度を測定することにより、試料大気中のオゾン濃度(光化学オキシダント濃度)を測定する方法である。
炭化水素
炭化水素の測定には、標準測定法としてメタン・非メタン炭化水素測定方式(直接法)が採用されている。  炭素水素は昭和46年以降整備されるようになったが、当初その測定はメタン、非メタンの分離測定ができない全炭化水素自動測定機による測定であったが、 昭和61年度以降なくなっている。差量法はプロパン応答比による校正を行うこととなっている。昭和55年度以前はこの校正を行っていない測定局が存在していたが、昭和56年度以降なくなっている。
直接法メタン・非メタン炭化水素測定方式。試料大気をガスクロマトグラフによって分離し、非メタン炭化水素及びメタンの各々を水素炎イオン化検出器で検出して試料大気中の非メタン炭化水素濃度を測定する方法である。
差量法全炭化水素・メタン測定方式。全炭化水素は、試料大気を直接、水素炎イオン化検出器に導入して測定し、メタンはガスクロマトグラフ分離管で試料大気から分離した後、水素炎イオン化検出器に導入して測定し、非メタン炭化水素を両者の差として求める方法である。
浮遊粒子状物質
浮遊粒子状物質の測定方法については、標準方法として分粒装置によって粒径10ミクロンmを超える粒子状物質をあらかじめ除去した上で、ろ過捕集する重量濃度測定方法が定められており、現在、分粒には多段型分粒装置又はサイクロン式分粒装置を、また、ろ過捕集にはローボリウムエアサンプラーを用いることとされている。しかし現段階においては、この方法によって1時間値を連続的に測定することは著しく困難であるため、この方法によって測定された重量濃度と直線的な関係を有する量が得られる光散乱法、圧電天びん法もしくはベータ線吸収法によって行われている。光散乱法による測定結果の評価にあたっては、同時測定による標準測定方法測定値と光散乱測定値との比(F値)を用いて、指示値を重量濃度へ換算することとしている。
光散乱法試料大気に光を照射し、その散乱光の強度を測定することにより、浮遊粒子状物質の相対濃度を測定するものである。従って、相対濃度を質量濃度に換算するには、標準測定法であるろ過捕集法との並行測定を行って、換算係数(F値)を求める必要がある。この換算係数は、湿度、粒径、組成の影響により地域的、時間的変動があり、注意が必要である。
圧電天びん法圧電天びん法は、水晶発振子上に浮遊粒子状物質を静電気的に捕集堆積させ、その付着する質量の増加によって、振動周波数が比例して変化することを利用した質量濃度測定法である。
ベータ線吸収法ベータ線吸収法は、ろ紙上に吸引捕集された浮遊粒子状物質の増加によって、ベータ線の透過度が比例的に減少することを利用した質量濃度測定法である。
微小粒子状物質
微小粒子状物質の標準測定法としては、米国EPAの連邦標準測定法(Federal Reference Method, FRM)に準じたフィルター捕集−質量法を採用している。しかし、標準測定法は、労力がかかることに加え、得られる測定値が1日平均値のみであり、かつ、秤量のため測定結果を得るまでに最短でも数日を要することから、常時監視には、標準測定法であるフィルター捕集−質量法によって測定された質量濃度と等価な値が得られると認められた自動測定機が用いられている。
ベータ線吸収法低いエネルギーのベータ線を物質に照射した場合、その物質の単位面積当たりの質量に比例してベータ線の吸収量が増加することを利用した測定法である。ろ紙上に捕集した微小粒子状物質にベータ線を照射し、透過ベータ線強度を計測することにより、微小粒子状物質の質量濃度を測定する方法である。
フィルター振動法円錐状の秤量素子を持ち、下部は固定され、先端にはフィルターカートリッジがセットされている。この秤量素子には外部から振動が与えられており、フィルターカートリッジと共に固有の振動数で振動している。試料大気はこの秤量素子部に導入され、試料大気中のPM2.5 はフィルターカートリッジに捕集される。これら粒子による質量増加により、振動素子の振動数が減少する。この振動数の変化量と捕集粒子の質量には一定の関係があることから、振動数の変化を計測することで捕集質量を算出し、吸引した試料大気量からPM2.5 の質量濃度を算出する方法である。
光散乱法試料大気に光を照射し、その散乱光の強度を測定することにより、微小粒子状物質の質量濃度を算出する方法である。散乱光の強度は、微小粒子状物質の計上、粒径分布、屈折率等によって変化するが、これらの条件が同一であれば、微小粒子状物質の質量濃度との間に比例関係が成り立つことを利用した方法である。
 

測定方法コード

測定方法コードは下記のようになっている。 なお、1978年度以前の炭化水素の差量法については測定方法コードは全て2になっている。

コード二酸化硫黄窒素酸化物光化学オキシダント炭化水素浮遊粒子状物質微小粒子状物質
SO2NO,NO2,NOXOXNMHC,CH4,THCSPMPM2.5
1溶液導電率法従来型吸光光度法吸光光度法直接法光散乱法
2高感度型化学発光法電量法差量法プロパン換算有圧電天びん法
3紫外線蛍光法紫外線吸収法プロパン換算無β線吸収法
4化学発光法全炭化水素自動測定機メタン換算
5プロパン換算
6エチレン換算
11β線吸収法
12フィルター振動法
13光散乱法
14β線吸収法・光散乱法ハイブリッド