Ⅰ 重点特別研究プロジェクトの年度評価（平成17年4月）
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
- 更新日：2005年6月30日
1）研究の概要
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の動態解明と健康影響の評価のために以下の研究を重点的に行う。すなわち、ディーゼル自動車をはじめとする都市大気汚染の発生源の実態解明、測定方法とくに微小粒子の物理・化学的性状の測定方法の開発、排出後のガス・粒子の環境大気中での挙動の解明、動物曝露実験による閾値の推定等に関する研究等を実施する。これと共に、DEPに着目してフィールド調査を重視した測定方法の高度化を進めるとともに発生から人への曝露までを総合した評価モデルを構築し、発生源対策シナリオごとの健康影響低減効果の予測手法を構築する。
2）研究期間
平成13〜17年度
3）16年度研究成果の概要
DEPの研究、環境ナノ粒子の研究、環境中のPM2.5の挙動解明を行った。平成16年度の研究のハイライトとしては；
発生源を正しく把握する為に、車載計測システムの構築とシャシーダイナモを活用してリアルワールド発生源把握を行った。これと共に、曝露量評価モデルを構築し利用した。交通流モデル、対策モデル、拡散モデル、生活パターンモデルを統合して曝露量評価モデルを完成させ対策効果の評価を行った。
沿道では20ナノ付近に個数濃度ピークを持つことを明らかにした。20ナノ付近にピークを持つVOC組成を把握した。20ナノの粒子の発生条件を探索した。20ナノの粒径の粒子の毒性が高いことを見いだした。20ナノの粒子は組織を通過することを見いだした。
モニタリングにより、SPM、PM2.5などの地域的・季節的な特徴が把握出来た。OC／ECの測定方法を確立し、国際比較研究を行った。環境基準値超過に及ぼす黄砂の影響に関しての新知見を得た。大阪をモデル地域として炭素成分の国外寄与を把握した。日本へのアジアからの寄与量を見積もった。沿道でのPM2.5へのDEPの寄与は大きいが、一般環境では二次生成の寄与が大きいことが分かった。
4）今後の課題、展望
- 来年度の研究目標：曝露量予測モデルの感度解析、広域モデルとのリンク、局所モデルとのリンク等。リスク評価に必要なDEP濃度推計データベースを整備する。
- 将来の研究の展望：疫学調査における曝露評価への活用。
- 来年度の研究目標：ナノ粒子の形態分析・組成分析の推進、曝露実験施設を利用した研究手法の構築等。ナノ粒子曝露実験は本プロジェクトにおいては、予備的に実施する。
- 将来の研究の展望：毒性評価データの蓄積。
- 来年度の研究目標：炭素成分の評価（C14分析による発生源推計）を行う。PM2.5予測モデルの基本フレームを本プロジェクトにおいて構築する。
- 将来の研究の展望：予測システムの運用、自治体との協力、国際協力・比較評価。
5）評価結果の概要
- 越境汚染の影響評価をより科学的に確固たるものにして、対策への裏付けとなるよう期待する。
- ナノ粒子に関する研究は、車のみならず、今後発展してくるナノ・テクノロジーに対する意味もある。従来は、問題がおきてからの対応であったが、予見して対応を考える、という良い例になる。積極的に進めてもらいたい。
等の指摘を受けた。
- 化学成分の質と量の粒径別分布は、寿命の長短、発生源の違いなどを反映している。したがって、これら化学成分の情報をうまく解析して、人為起源だけではなく自然起源のものも含めてエアロゾルに関わる知見をさらに高度なものにしてほしい。
- 微小粒子、特にナノ粒子に含まれる各種成分とその主要発生源、地域特性環境動態など、もう少し詳細に調べる必要があるのではないか。
等の指摘を受けた。
- ナノ粒子の毒性については、その発現が粒子サイズという物理的要因で生じるのか、付着した化学的成分によるのか、あるいはその両方なのか、明らかにする努力が必要である。
- ナノ粒子の毒性に関して、カーボンブラックを用いた実験で毒性が高いと直ちに結論づけるのは困難ではないか。
- 影響評価、特に疫学調査研究が不足している。影響評価は動物実験と疫学のデータの組み合わせと解釈でやや貧困な状態にとどまっている。この点はナノ粒子をさらに扱う展開ではより弱点としてあらわれる可能性もあるので、連携を強化し、本研究プロジェクトとしてのとりまとめと、次への展開について区別をして平成17年度の研究のしめくくりとしてほしい。その他、地方環境国立環境研究所との共同研究は高く評価でき、今後もさらに進めてほしい。
等の指摘を受けた。
6）対処方針
- 越境汚染の影響評価に関する研究は、主として大気質モデルを使って現在進めている。引き続き、越境汚染影響の定量化をめざしたい。
- ナノ粒子の生体影響の研究は、現在急速に発展しつつあるナノ・テクノロジーの産物であるナノ素材全体の生体影響に関する研究の布石の役割も担っている。今後、ナノ粒子を含めたナノ素材の呼吸、循環、免疫、脳神経系への影響を中心に研究をすすめたい。
- 都市におけるエアロゾルの挙動を解明する上で、ローカルなスケールで発生したり、広域的に輸送されてくる各種の人為起源・自然起源エアロゾルの寄与を考慮する必要がある。ケミカルマスバランス法による発生源寄与推定ではECがDEPの指標とされているが、他の発生源の炭素成分データが十分ではなく、単純なCMBによる寄与推定の精度は高くないと考える。自然起源の粒子（特に有機成分）について、詳細な組成分析による由来解析など様々な角度からの寄与推計方法が検討・報告されているが、本研究でも、現在14C測定によるバイオマス由来炭素比率の測定を寄与推定に取り入れられないか検討したい。
- 極微量しか得られないナノ粒子試料について、熱脱離GC／MSによる高感度多成分分析法を開発中であり、粒径や観測地点によってクロマトグラムが明らかに違うことなどが観察されている。現在、自動車排出物と沿道ナノ粒子の関係を組成から明らかにできないか検討中。これを交通環境の異なる地点や一般環境についても観測を行う予定であり、レセプターモデル的解析の可能性を探っていきたい。
- 今後、粒子表面の化学的性状が同じで粒径の異なる粒子の毒性の解析、nm領域からμm領域の粒径の異なる微細粒子表面の化学的性状と毒性の解析、および、粒径の異なる微細粒子に吸着している物質の化学的性状と毒性の解析、等により検討していく予定。
- カーボンブラックの毒性評価のみでナノ粒子の生体影響を結論づけることはできない。これまでに模擬ナノ粒子としてカーボンブラックや二酸化チタンを用いた実験を行ってきたが、粒径だけでなく粒子の物理的・化学的性状の違いにより、細胞や生体に与える影響は異なるという結果を得ている。今後、自動車排気由来のナノ粒子の吸入曝露装置を用いた実験を行い、その結果を含めて総合的にナノ粒子の生体影響を評価したい。
- PM2.5ならびにDEPを中心とした自動車排ガスの健康影響に関する疫学研究にいては環境省が実施する調査と連携しながら研究を進めてきた。環境省では、平成17年度から本格的な疫学調査を実施するので、この調査の中で疫学研究に求められている課題に応えていきたい。また、動物実験の結果からヒトへの外挿を行う際に問題となる感受性など種間差に関わる多くの解明すべき要因について検討するとともに、動物実験と疫学研究の成果それぞれの特質を十分に生かして上で、総合的な影響評価ができるように連携を強化していきたい。