1.6 大気中微小粒子状物質（PM２．５）・ディーゼル排気粒子（DEP）等の大気中粒子状物質の動態解明と影響評価
〔研究課題コード〕０１０５SP０６１
〔代表者〕若松伸司（大気中微小粒子状物質（PM２．５）・ディーゼル排気粒子（DEP）等の大気中粒子状物質の動態解明と影響評価プロジェクトグループリーダー）
〔期 間〕平成１３～１７年度（２００１～２００５年度）
〔目 的〕都市大気中におけるPM２．５やDEPを中心とした粒子状物質による大気汚染を改善するためには，発生源の把握，環境濃度との関連性の解析，並びに疫学・曝露評価，毒性・影響評価を行う必要がある。浮遊粒子状物質等の都市大気汚染の発生源特性の把握，測定方法の開発，環境大気中での挙動の解明，地域濃度分布及び人への曝露量の予測，動物曝露実験による閾値の推定，発生源対策シナリオについて検討を研究の目的とする。
〔内容および成果〕
具体的な研究内容を以下に示す。
（１）トンネル調査や沿道調査等の手法を用いて，実走行状態での発生源特性を明らかにする。これとともに車載型計測実験，シャシーダイナモ実験を実施し，ディーゼル排気を中心とした自動車からの排気成分の特性を明らかにする。また，固定発生源からの粒子状物質発生量を調査し，固定・移動発生源からの都市，沿道PM・DEP発生量を明らかにする。さらにPM・DEP対策の視点から交通・物流システムの改善策とその効果の評価を大都市圏を対象に検討する。
（２）風洞実験，航空機観測，モデル解析，データ解析手法を確立し，沿道スケールから地域スケールの環境大気中における二次生成粒子状物質を含む粒子状物質の動態を立体的に把握する。具体的には広域PM２．５・DEPモデル，及び都市・沿道PM２．５・DEPモデルを検証し，都市・沿道大気汚染予測システムを構築する。このモデルを用いて発生源と環境濃度との関連性を定量的に明らかにする。
（３）ガス状成分，粒子状物質計測のための各種測定手法を比較評価し，発生源と環境における粒径別粒子状物質やガス状物質の組成や濃度を把握する。また空間的な分布をリアルタイムで把握するための多点計測システムを検討する。具体的には，モバイル型装置を開発し広域・都市・沿道PM２．５・DEP把握のためのモニタリングシステムを提案する。
（４）曝露量・健康影響評価のために地理情報システム（GIS）を運用し，PM２．５・DEPの地域分布の予測を行う。この結果を統計解析し，それぞれの地域における曝露量を予測する。さらに，GISを利用した全国・地域PM２．５・DEP曝露予測結果と疫学データとの関連性を解析し，健康リスク評価に関する資料を提供する。
（５）実験的研究を実施して，PM特にDEPの健康影響に関する知見を集積する。ディーゼル排気全体の呼吸―循環系への影響を明らかし，次にディーゼル排気中成分の曝露実験を行い，排気中の粒子あるいはガス成分の呼吸器系への影響並びに循環器系への影響を順次解明する。これらの結果を基に，ディーゼル排気曝露の動物への濃度―影響関係から閾値の算定を行う。
本年度においては，研究の現状と問題点を明らかにし，今後の研究内容を具体化した。まず，国立環境研究所研究報告『PM２．５・DEP研究の動向と今後の課題』を出版した。都市大気中におけるPM２．５やDEPを中心とした粒子状物質による大気汚染を改善するためには，発生源の正確な把握，環境濃度との関連性の解析，並びに疫学・曝露評価，毒性・影響評価を行う必要がある。研究分野は広い範囲に及ぶため，効率良く研究を
進めるためには，第一に研究の現状や課題を把握し，国立環境研究所の主体的な状況も考慮して重点的に実施すべき研究目標を定めることが必要となる。このような観点から研究初年度の前半に集中的に研究レビューの会議を重ね国内外の研究の現状を，それぞれの研究参加者の立場で取りまとめ，今後の課題を展望した。本報告書はPM２．５・DEP研究の網羅的なレビューを試みたものではないが，既刊のレビュー等とあわせて利用することにより，研究の現状と課題を明らかにできるものと考え国立環境研究所研究報告として公表した。本報告書においては，PM２．５・DEPの物理
と化学，測定方法，環境動態とモデル，発生源と対策，健康影響の研究の現状，並び
に本研究プロジェクトの経緯と今後の課題が取りまとめられている。
これと共に，緊急に取り組むべき課題に関する基礎実験や解析手法開発を行った。平成１４年度からは，川崎市等との地域密着研究が予定されていることから，これに向けての予備的な観測や測定システムの検討を実施した。
PM２．５・DEPの発生源と環境濃度との間の定量的な解析・評価に当たっては，先ず発生源の把握が最も重要であるため，本年度においては，自動車からのPM２．５・DEPの発生源推計手法の検討を重点的に実施した。発生量の推計に当たっては，マクロ推計手法の高精度化を図るとともに当プロジェクトで得られた実験室や，野外測定での実排出実態の知見を取り込む仕組みを検討・開発した。また動態解明や影響評価研究の基本となる測定方法の基礎的な検討を実施した。毒性・影響評価研究に関しては，本年度末までの研究成果を一区切りとして取りまとめた。
①発生源把握および対策シナリオ評価に関する研究では，
・シャシーダイナモ実験システムを立ち上げ，実験手法の開発および自動車の走行モード試験を実施した。
・トンネル調査や沿道調査の手法を用いて，実走行状態での発生源特性を明らかにした。
・車載型計測システムの開発評価と実市街地における走行試験を行った。
・交通・物流データをもとにDEP排出量の地域分布推計システムを設計した。
②環境動態把握および予測評価に関する研究では，
・都市SPM・沿道大気汚染の動態把握のための予備的調査と解析を実施した。
・複雑な道路構造地域における風洞実験解析手法を検討した。特に高架道路が周辺の環境に及ぼす影響を詳細に解析した。
・関東・関西地域における立体分布観測データの解析を行った。
・広域・都市数値モデル解析手法を検討した。
・環太平洋の大都市地域における環境動態の比較評価研究の準備を整えた。
・地方自治体環境・公害研究機関との共同研究を実施し大気汚染データのトレンド解析を行った。
③測定法の確立とモニタリングに関する研究では，
・有機炭素成分と元素状炭素成分の測定手法の検討を行った。
・ガス状成分，粒子状物質計測モバイル型モニタリングシステムを検討した。
・環境省や測定器メーカーの協力を得て国立環境研究所の大気モニター棟において，冬季一ヶ月間に亘り環境モニタリング機器の比較評価テストを実施した。
④疫学・曝露評価に関する研究では，
・疫学・曝露評価に関する研究のための地理情報システムの利用方法を明らかにした。
・PM/DEP曝露量と健康影響評価のための曝露量推計モデルの開発を行った。
・環境省と協力して疫学データの解析・評価手法の検討を実施した。
⑤毒性・影響評価に関する研究では，
・粒子およびガス状成分を含んだDE（ディーゼル排気）全体の呼吸-循環器系への影響を明らかにした。
・粒子状物質のみを曝露する装置作製の問題点の検討を行った。
・毒性・影響評価に関する実験研究成果を取りまとめ，重点特別研究報告として公表する準備を整えた。研究成果の概要を以下に要約する。【１】ディーゼル排気の曝露実験，気管内投与実験，組織培養等を含む
in vitroの実験からは，定性的であるがディーゼル排気やディーゼル粒子は異常心電図の出現を増加させること，血圧を低下させること，副交感神経支配を強める傾向にあることなどが分かった。また血管を収縮および弛緩の両作用を持つ物質を含んでいることなども見いだされた。【２】呼吸機能に及ぼす影響としては肺抵抗の増加やガス交換機能の低下などの影響があることも見いだされた。これらのことからディーゼル粒子は副交感神経を緊張させ血中酸素濃度の低下や血圧の低下を引き起こし全身的な循環不全などを起こす可能性が示唆された。【３】またin
vitroの実験からディーゼル粒子中の作用化学物質がどのような性状を持ったものかについての解析も進んだ。【４】細菌毒素による肺障害はDEPにより顕著に増悪することが認められ，感染等による肺炎症状の増悪を起こす可能性も示唆された。【５】慢性閉塞性肺疾患に関わるアレルギー性喘息様の病態を増悪することは知られていたが，これらの病態を増悪する閾値をベンチマーク法で算出し１０～２０microg/m３であることやその他の花粉症などのアレルギー関連疾患を増悪する閾値もほぼ同様の値であることなどが見いだされた。
平成１４年度以降は平成１３年度レビューを基に各研究分野における課題を明確化し，重点的に実施すべき研究を推進する。特に，測定機器の実験室およびフィールドにおける実証試験，特定の地域をターゲットとした事例研究を開始する。これとともに個別課題に関する基礎実験や解析手法開発，野外観測，実験装置の製作等を行う。毒性・影響評価研究に関しては，ディーゼル排気が呼吸-循環機能におよぼす影響を明らかにし，死亡率を上昇させる可能性のある要因を明らかにしたい。その上でDEP中のどのような物質がそれに関与する可能性があるかについても解析を進める。具体的には呼吸-循環機能に障害を持つ病態モデル動物を用いて，ディーゼル粒子の呼吸循環機能におよぼす影響を検討するとともに，量-影響関係を明らかにし健康リスク評価を行いたい。
研究推進にあたっては，国立環境研究所内の関連研究プロジェクトのみならず，国内外の国公立研究機関，大学，民間，並びにJCAP２プロジェクト等との研究協力を積極的に行う予定である。
〔関連研究課題〕
０００５AE２４５ 粒子状物質が呼吸器に及ぼす影響 １５２p.
９９０１CB２１９ 電磁界及び交絡因子の暴露研究 １５５p.
０１０５AA２９５ PM２．５・DEP発生源の把握と対策評価に関する研究 １９４p.
０１０５AA２９６ PM２．５・DEPの環境動態に関する研究 １９５p.
０１０５AA２９７ PM２．５・DEPの測定に関する研究 １９５p.
０１０５AA２９８ PM２．５・DEPの疫学・曝露評価に関する研究 １９６p.
０１０５AA２９９ PM２．５・DEPの毒性・影響評価に関する研究 １９７p.
０１０５AE２１８ 大気環境影響評価に関する基礎的研究 １９９p.
０１０５AE２１６ 複雑市街地における局所高濃度大気汚染の発生とその予測に関する研究 １９９p.
９７０２AE２２０ 大気中における微小粒子分散系の生成、時間発展および沈着に関する研究 ２００p.
９９０３AE２１５ 肺における細胞外基質代謝に関する研究 ２００p.
０１０１AF２１７ 高架道路によって覆蓋された沿道の大気汚染濃度分布に関する研究 ２０３p.
０１０５AH３００ 西日本地域を中心とした大気汚染の長期的なトレンド解析 ２０５p.
０１０２BD３０２ 車載型機器による実走行時自動車排ガス計測・管理システムの実証 ２０５p.
０１０１BY３０３ 微小粒子状物質等曝露影響調査（解析調査）業務 ２０６p.
０１０２CB３０１ 環太平洋地域の巨大都市地域における大気環境比較研究 ２０７p.
９９０１BA２２１ 陸域生態系衰退地域における酸性沈着の実体とモニタリング手法に関する研究 ２１４p.
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