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微粒子に付着した多環芳香族炭化水素と越境大気汚染

【環境問題基礎知識】

佐藤 圭

はじめに

 多環芳香族炭化水素( Polycyclic Aromatic Hydrocarbon: PAH)は,二つ以上のベンゼン環を持つ化合物の総称です。PAHは,主に有機物の不完全燃焼によって発生し,スス等の微粒子に付着して有機エアロゾル粒子として大気に排出されます。日常用いる工業製品(精油,潤滑油,殺虫剤,接着剤及び塗料等)にも揮発性のPAHが含まれていますが,これらがガスとして大気に排出されることもあります。

 PAHやその酸化で生成する派生物の多くは毒性を持ちます(図)。たとえば,国際がん研究機関(IARC)は,2009年現在,15種のPAHが発がん性を持つ可能性があると報告しています。PAHは,都市大気汚染に関わる汚染物質のひとつです。東アジアの経済発展が続く中で,PAHによる大気汚染は,越境大気汚染の観点からも議論されるようになっています。本稿では,PAHの越境大気汚染に関する最近の議論をご紹介したいと思います。

図 毒性が指摘されているPAHやその派生物

多環芳香族炭化水素の排出源

 PAHの排出源は,エネルギー利用や産業の違いによって国ごとに異なります。どこからどれだけの大気汚染物質が排出されているかを示す一覧を排出インベントリーと呼びます。北京大のチャンとタオが今年発表した排出インベントリーによると,我が国をはじめとする先進国では,工業製品の使用,運輸用オイルの燃焼及び廃棄物の焼却等によってPAHが排出されるとあります(ただし,放射性炭素を観測した東京薬科大の熊田らは,2006年の論文で東京近郊の大気中に観測されるPAHの2~4割がバイオマス燃焼に由来するとしており,上記インベントリーとの食い違いが問題になっています)。

 一方,中国では,バイオマス燃焼,コークス製造及び家庭での石炭燃焼等がPAHの排出源です。中国は世界最大の排出国です。北海道大のワンらが書いた2006年の論文によれば,暖房期における華北や大陸内部の都市では,日本の都市の約100倍に及ぶPAHが観測されることもあります。

越境大気汚染

 冬から春には,季節風の影響で大陸から我が国への空気の流れ込みが増えます(本号の「重点研究プログラム等の紹介」を参照してください)。特に暖房期である12月から3月までの期間には,大陸で大気に排出された高濃度のPAHが我が国まで運ばれると予想されます。私たちの研究グループは,アジア自然共生研究プログラムの一環として,2005年から沖縄県辺戸岬で粒子状のPAHを観測しています。

 これまでの観測から,越境大気汚染の兆候があるときには,辺戸岬で観測されるPAHのレベルが国内の都市並みに上昇することが分かってきました。仮にこの結果を国内全域にあてはめることができるとすれば,定常的な大気汚染がある国内の都市部でも,越境大気汚染の影響によって有意なPAH濃度の上昇があるかもしれません。

輸送中の組成変性

 PAHの大気中における反応性は高く,数時間から数日の寿命で酸化されていきます。カリフォルニア工科大のチャンらは,今年発表した論文で,PAHが大気中で酸化されるとその大部分が二次有機エアロゾルと呼ばれる酸化した有機物の粒子になることを実験によって示しました。カリフォルニア大リバーサイド校のアレイとアトキンソンが書いた2007年の報告書によると,PAHの大気酸化の生成物は,やはり毒性を持つとされるニトロPAHやPAHキノン等です。

 汚染物質が大陸で排出されて国内へ運ばれるまでには1~2日かかります。上記の室内実験の予想が正しければ,大陸から我が国への輸送の際にはPAHのみならずその派生物であるニトロ化物やキノンも共に運ばれて来ることになります。

微粒子の健康影響

 辺戸岬における観測結果によれば,大陸から辺戸岬への越境大気汚染は,主に冬から春に週に1回ほどの頻度でしか起こりません。1回の継続期間は平均で半日程度と決して長くありません。微粒子の健康影響についてこれまでによく言われてきたのは,長期暴露による呼吸器への影響でした。もし長期影響が重要なら,頻度が低い越境大気汚染による影響は,国内で排出される汚染物質に比べてさほど大きくないかもしれません。

 一方,環境省は,2007年の微小粒子状物質暴露影響調査研究報告書の中で,長期暴露ではなく短期の暴露に対する急性の影響を報じました。それによれば,微粒子濃度の1日平均値が上昇すると(事故によるものを除く)1日の死亡者数が有意に増加すると報告されています。もしそうだとすれば,国内都市部における慢性的な微粒子の排出と,越境大気汚染による短期的な濃度の上昇とが,複合的に都市生活者の健康に影響を及ぼす可能性もあります。

今後の当研究所での取組

 これまでの理解にもとづいて,今後は辺戸岬だけでなく長崎県福江島や福岡市にも観測点を拡張することにしています。大陸から運ばれる微粒子を我が国上流の福江島とすぐ下流の福岡市で同時に観測し,国内の大都市における越境大気汚染の寄与率を把握しようと考えています。また,PAHだけでなく,ニトロ化物,キノン,元素状炭素,全有機エアロゾル,遷移金属及び全微粒子についても観測したいと思っています。

 このような目標のもと,私たちは,昨年度から始まった文科省の新学術領域研究「東アジアにおけるエアロゾルの植物・人間系へのインパクト」に計画班として参加しています。同研究プロジェクトでは,環境健康研究領域の高野領域長や筑波大の本田教授のグループと共同で,PAHやその派生物の粒子の毒性並びに短期影響も明らかにしようとしています。

 東アジアの各都市におけるPAH及びニトロ化物の粒子の暴露量は,これまでにも金沢大の早川教授らによる2008年の論文等で報告されています。私たちは,暴露量を評価するだけでなく,国内都市の暴露量に占める越境大気汚染の割合を評価することや毒性や健康影響を研究するグループと直接連携することを特徴として,研究を進めて行くつもりです。

 

(さとう けい,アジア自然共生研究グループ 
アジア広域大気研究室主任研究員)

執筆者プロフィール

佐藤 圭

 現在,所の研究員派遣研修制度で,カリフォルニア大リバーサイド校に滞在しています。こちらで運転免許を取りなおし,余暇のドライブを楽しんでいます。ちょっと出かけるだけでも高速道路で片道1~2時間は当たり前です。ドライブとしては楽しめますが,エネルギー効率から言えば日本のように国土が狭いのも良いかもしれません。

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