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重点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(平成 15年度)
6. Study on environmental behaviour and health effects of PM2.5・DEP

研究課題コード
0105SP061
開始/終了年度
2001~2005年
キーワード(日本語)
PM2.5, DEP, 大気中微小粒子状物質, 健康影響
キーワード(英語)
PM2.5, DEP, AIRBORNE FINE PARTICULATE MATTER, HEALTH EFFECTS

研究概要

 大都市部や幹線道路沿いにおいて大気中浮遊粒子状物質が環境基準を満たせない状態が続いている。この浮遊粒子状物質のうちで健康影響が大きいとされる微小粒子状物質の濃度が増加すると死亡率が増加するとの疫学調査の結果が米国をはじめとして各国で出て来ている。また微小粒子状物質に対する高感受性群として呼吸機能や循環機能に障害を持つ人や老人などが挙げられてきた。しかし微小粒子状物質が死亡率を上げる機構についての科学的知見はほとんど無い。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。

全体計画

(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。これとともにシャシーダイナモ実験を実施し、ディーゼル排気成分の排出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について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。

今年度の研究概要

平成15年度は平成13,14年度に行った基礎的・予備的研究を発展させ各研究分野における研究の現状と問題点を明らかにする。これと共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、測定方法の標準化を行う。また基礎実験や解析手法の開発、野外観測、室内実験等を行い、この知見を基に特定の地域をターゲットとした事例研究を実施する。また、平成15年度からは、自動車排出ナノ粒子の研究を本格的に立ち上げる。具体的には組成・形態・粒径分布等の測定方法、排出実態の把握、環境動態の把握、毒性評価に関する基礎的な検討を実施する。研究を進めるにあたっては、国立環境研究所内の関連研究プロジェクトや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、外部との研究協力を行う。

(1)発生源把握および対策シナリオ評価に関する研究
・ シャシーダイナモ実験により、走行モードとDEPの排出量・粒径分布の関係に関するデータを蓄積する。
・ 車載計測や沿道フィールド調査等の手法を用いて、実走行状態での発生源特性を評価する。
・ 交通流データと上記実験結果をもとにDEP排出量の地域分布推計の精度を高める。
・ 発生源対策シナリオに関する検討および対策効果の評価のための交通流モデルの検討を行う。
(2)環境動態把握および予測評価に関する研究
・ 広域・都市大気汚染の動態把握のために観測・調査データを解析・評価する。
・ 複雑な道路構造地域における風洞実験、現地調査、モデル解析・評価を行う。
・ 広域・都市数値モデル解析、大気汚染データのトレンド解析・評価を行う。
・ 大気汚染データを国際比較し解析・評価する。
(3)測定法の確立とモニタリングに関する研究
・ 有機炭素成分と元素状炭素成分測定方法を構築し測定データを解析・評価する。
・ 既存の大気環境測定装置の比較実証試験結果の評価を行う。
・ 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用いて環境調査を行い、観測結果を解析・評価する。
(4)疫学・曝露評価に関する研究
・ 地理情報システムを利用し大気環境濃度を把握する。
・ これまで検討したPM/DEP曝露量に関するマクロ推計モデルを用いて、関東地方における市区町村別DEP曝露量推計を試み、モデルの妥当性に関する検証を行う。
(5)毒性・影響評価に関する研究
・ 病態モデル動物を主に用いた微小粒子状物質曝露が呼吸-循環機能におよぼす影響の解析と機構の検討を行う。
・ DEPによる感染性肺傷害の増悪メカニズムを検討し、主たる増悪成分の絞り込みを行う。
・ 微小粒子状物質中成分の毒性スクリーニングを行う。
・ ディーゼル排気がアレルギー喘息の増悪作用等に及ぼす影響のメカニズムを解析する。
(6)自動車排出ナノ粒子の健康影響と動態把握に関する研究
・ 自動車排出ナノ粒子曝露のための施設の建設を行う。
・ 模擬ナノ粒子の曝露装置を製作する。
・ 模擬ナノ粒子の投与または曝露による毒性・影響について検討を行う。
・ 自動車排出ナノ粒子および環境中ナノ粒子の測定手法を検討し、組成・粒径分布等の測定を行う。
・ 運転条件による自動車排出ナノ粒子の発生実態の把握を行う。

課題代表者

若松 伸司