２．７　開発途上国環境技術共同研究

１．大気エアロゾルの計測手法とその環境影響評価手法に関する研究（最終年度）

〔担当者〕

地域環境研究グループ	：	森田昌敏・西川雅高
化学環境部	：	白石不二雄
大気圏環境部	：	福山　力・内山政弘
日中友好環境保護センター	：	全　　浩・狄　一安・陳　　岩・唐　　莉・董　旭輝・黄　業茹
客員研究員　６名
下線は研究代表者を示す

〔期　間〕
平成８〜１２年（１９９６〜２０００年度）

〔目　的〕
　中国の大気エアロゾルによる環境汚染は，非常に深刻な状況にある。その主要な発生源は，石炭燃焼などによる人為由来のものと内陸部の砂漠乾燥地帯から発生する砂塵嵐に起因する自然由来のものに大別でき，両起源のエアロゾルは，それぞれ，日本の現状に比べると１〜２桁程度大気中濃度が高い。人為起源系エアロゾルと土壌起源系（黄砂）エアロゾルが，高濃度で混ざり合った大気汚染は，中国特有のものである。このような高濃度エアロゾルと他の大気汚染物質の吸収／放出を伴う大気汚染について研究された例がほとんど報告されていないのが現状である。本プロジェクト研究では，人為起源系エアロゾルと黄砂エアロゾルが，中国都市大気中で他の汚染物質と混ざり合った状態で生じる変質現象やふるまいについて基礎的実験を行うとともに，その実証データを得るための多年継続モニタリングを行うことにある。特に我が国や韓国など東アジア地域にも密接に関係する黄砂エアロゾルによる大気汚染機構の解明や影響評価を把握することを目指してる。本研究の主要な対象物質である黄砂エアロゾルは，中国政府の環境問題に関する重要研究課題対象物質として採択された。

〔内　容〕
　石炭燃焼を中心とする人為汚染系エアロゾルは，燃焼過程に伴って発生する元素状炭素（煤）が主成分である。その元素状炭素に付着して多くの炭化水素類がエアロゾルとして大気中を浮遊する。一方，黄砂エアロゾルによる大気汚染は，北京では晩冬から春にかけて最もひどい状態であるが，内陸部ではその他の季節も含め，１年中無視できない。黄砂エアロゾルは，その風送過程で，人為由来の酸性ガス成分を表面捕そくすることが知られており，その結果として，黄砂エアロゾルの化学組成や形態の変質現象が生じる可能性がある。このような汚染物質の捕そく作用や変質作用まで考えると，黄砂エアロゾルが，中国の都市大気汚染を促進あるいは抑制のいずれの方向に働くのか未だ客観的な評価がなされていない。このような黄砂エアロゾルの大きさは，発生源に近い内陸部の都市域と北京のような発生源から比較的離れた都市域を比較すると粒径分布が異なることが考えられる。燃焼過程を経て大気中に放出される人為起源系エアロゾルの粒径分布がサブミクロン以下の微小粒子として存在していることと比べると，黄砂エアロゾルの粒径は，地域ごとに異なり，起源が単純な割には解釈の難しい物質と言わざるを得ない。
　本研究は，以下の４サブテーマをたて，それを中国側研究者と多年継続研究を行い，中国都市環境保全に寄与する成果を得るよう努めている。
（１）黄砂エアロゾルと人為起源系エアロゾルの混合割合が著しく異なる都市域，例えば北京と銀川における大気エアロゾルの通年モニタリングを行い，それぞれの起源別エアロゾルの寄与率を明らかにする。
（２）黄砂エアロゾルが，酸性ガスとどのように反応し変質するかを研究するために，典型的な黄砂エアロゾルとしての標準物質を作成する。
（３）黄砂エアロゾルや人為起源物質（特に煤）の発源地からの飛来量やルートを特定するために，発生源地特有の指標成分を探索する。
（４）大気エアロゾルと並行して，都市域での降下物をモニタリングする。両者の組成や粒径分布にどのような対応関係があるのかを調査し，粒径の大きな黄砂エアロゾルが都市環境に対して汚染の促進あるいは抑制のいずれに寄与しているのかを推定する。

〔成　果〕

本年度は，北京と銀川に降下する黄砂エアロゾルの長期モニタリングの継続と主たる人為起源系成分である元素状炭素（煤）と有機系炭素成分の分析を継続して行った。乾性降下物のモニタリングも継続して行い，大気エアロゾルとして都市大気中に浮遊する量，都市内に沈着する量を見積もった。また，黄砂の発源地の一つであるタクラマカン砂漠や内モンゴル乾燥地帯の発生現地調査も行った。世界初の黄砂エアロゾル標準物質は，中国国家標準物質としての資格審査を行い，国家一級の物質として認定され，GBW８０３０５，GBW８０３０６を得た。また，中国国家標準局から，世界の標準物質登録機関であるCOMARへの登録申請も行った。

（１）大気エアロゾルおよび乾性降下物モニタリング
　中国２カ所（北京，銀川）の大気エアロゾルのモニタリングにおいて，本年度に生じた砂塵嵐は，８回を数えた。この土壌起源系ダストが，黄砂エアロゾルとして日本にまで長距離輸送され，日本でも６回観測された。黄砂エアロゾルの起源推定に利用可能な化学成分は炭酸塩炭素であり，人為起源物質の指標元素は煤であることを明らかにし，これを指標として寄与率の解明を進めた。その結果，北京都市大気内においても，土壌起源系物質の寄与は年間３０〜５０％にもなり，人為汚染起源物質の寄与と拮抗することが明らかとなった。

（２）黄砂の発源地調査
　１０月に，内モンゴル乾燥地帯と河西回廊の調査を行った。内モンゴルにおける黄土の発達は，余り大きくなく，寧夏回族自治区銀川周辺，河北省，山西省，河西回廊が顕著であり，黄砂発生源地としての可能性が高いことがわかった。指標元素として，ストロンチウム同位体比が利用できる可能性が高いこともわかった。

（３）都市大気エアロゾルの有機化合物
　北京，銀川，蘭州の大気エアロゾル中の有機化学成分の測定結果と，発光細菌遺伝毒性試験による遺伝毒性評価との相関関係を調べた。いずれの都市も暖房期に遺伝毒性が強く現れた。無機化学成分よりもPAH類（多環芳香族類）の濃度変動と良い相関関係が認められた。遺伝毒性は，粒径の小さなエアロゾル中により多く顕在化していた。

（４）黄砂エアロゾルによる酸性雨中和機構
　完成した人工黄砂エアロゾル（GBW８０３０６）を使って，二酸化硫黄ガス成分との反応機構を調べた。黄砂エアロゾルとの反応は，太陽光よりも湿度依存性が高いこと，取り込まれた二酸化硫黄は瞬時に硫酸まで酸化されることがわかった。

〔発　表〕B-８２，８３，８５，b-２１３〜２１５，２２０，２２１