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光 化 学 オ キ シ ダ ン ト 生 成 に 係 る VOC 調 査 、
及 び PM2.5 高 濃 度 日 の 解 析
○福﨑
小森
志村
有希子（横浜市環境科学研究所）
陽昇 （横浜市環境科学研究所）
徹
（横浜市環境科学研究所）
大気汚染に係る環境基準のうち、ほとんどの項目が環境基準を達成し
て い る も の の 、 光 化 学 オ キ シ ダ ン ト と P M2 . 5 に 関 し て は 未 だ 達 成 率 の
低い状態が続いている。関東地方では夏季に光化学オキシダント及び
P M2 . 5 が 高 く な る が 、 こ れ は 関 東 地 方 で 排 出 さ れ る 揮 発 性 有 機 化 合 物
が大気中で二次生成反応を起こすことにより生成してくると考えられ
ている。この二次生成反応に大きく寄与している化合物を調査した。
１ はじめに
光化学オキシダントが大気中で拡散されずに滞留し、濃度が高くな
りスモッグ状になったものを「光化学スモッグ」と呼ぶ。光化学スモ
ッグが発生すると、人の目や喉といった粘膜を刺激し、健康影響を及
ぼすことが知られている。光化学オキシダントは、自動車や工場・事
業 場 な ど か ら 排 出 さ れ る 窒 素 酸 化 物 （ NOx） や 揮 発 性 有 機 化 合 物 （ Ｖ
ＯＣ）が大気中で太陽光線を受けて二次生成反応を起こすことにより
生成され、関東地方では夏季に濃度が高くなる。
一 方 、 P M2 . 5 は 「 大 気 中 に 浮 遊 す る 粒 子 状 物 質 で あ っ て 、 そ の 粒 径
が 2.5µm 以 下 の も の 」 で あ り 、 非 常 に 小 さ い た め 、 肺 の 奥 深 く に ま で
入りやすく、呼吸器系や循環器系への影響が懸念されている。
関 東 地 方 で 夏 季 に 濃 度 が 高 く な る 場 合 は 、光 化 学 オ キ シ ダ ン ト 同 様 、
二次生成反応によって生成することが確認されている。
２
目的
夏 季 の 光 化 学 オ キ シ ダ ン ト 及 び P M2 . 5 高 濃 度 の 原 因 と な る 二 次 生 成
反応に大きく寄与している化合物や、横浜市内における二次生成反応
の傾向を調査した。
３ 調査方法
3 . 1 光 化 学 オ キ シ ダ ン ト 生 成 に 係 る VOC の 調 査
3.1.1 調 査 地 点
横 浜 商 業 高 校 と 都 筑 区 役 所 の ２ 地 点 で 実 施 し た ( 図 １ )。
3.1.2 調 査 日 時
平 成 2 5 年 ８ 月 ８ 日 (木 )の 11 ～ 1 6 時
に実施した。
3.1.3 試 料 採 取
容 量 6.0L の 内 面 が 不 活 性 化 コ ー テ
ィ ン グ さ れ た 容 器 (キ ャ ニ ス タ ー )を 加
熱洗浄後に十分減圧し、バルブをゆっ
くり開けながら数分かけて大気を採取
した。
ア ル デ ヒ ド 類 は 、大 気 を 4 5 0 ml / mi n
の 流 量 で １ 時 間 吸 引 し 、D N P H カ ー ト
リッジに吸着させた。
図 １ 調 査 地 点 （ VOC 調 査 ）
3.1.4 分 析 方 法
「 有 害 大 気 汚 染 物 質 測 定 方 法 マ ニ ュ ア ル 」 の 容 器 採 取 -ガ ス ク ロ マ ト
グ ラ フ 質 量 分 析 法 ( ア ル デ ヒ ド 類 以 外 ) と 固 相 捕 集 -高 速 液 体 ク ロ マ ト グ
ラ フ 法 (ア ル デ ヒ ド 類 ) に 従 っ た 。
3.1.5 測 定 装 置
キ ャ ニ ス タ ー 洗 浄 装 置 ： C CS -3 Au
試 料 濃 縮 ・ 加 熱 脱 着 装 置 ： AE RO タ ワ ー シ ス テ ム A CS -2 1 0 0
G C/ MS ： G CM S - Q P 2 0 1 0 P l us
HP L C ： Ag i l ent Seri e s11 0 0
3.2 PM 2.5 高 濃 度 日 の 解 析
3.2.1 調 査 地 点
磯子区役所と泉区役所の２地点
で 実 施 し た (図 ２ ) 。
3.2.2 調 査 日 時
平 成 25 年 ８ 月 ７ ～ 14 日 に 実 施
した。
3 . 2 .3 試 料 採 取
ふっ素樹脂フィルター（東亜
図 ２ 調 査 地 点 （ PM2.5 調 査 ）
D K K 製 AP -5 0 ）を 微 小 粒 子 状 物 質 自 動 測 定 機（ 東 亜 D K K 製 F P M-3 7 7 、
β線吸収法）にセットし、一時間ごとにサンプリングした。
3.2.4 分 析 方 法
回 収 し た フ ィ ル タ ー の P M2 . 5 捕 集 部 分 を ２ 時 間 ず つ く り 抜 い て 、 超
純水で超音波抽出し、イオンクロマトグラフにより硫酸イオンを分析
した。
3.2.5 測 定 装 置
D I O N EX I CS -1 6 0 0
４ 結果
4 . 1 光 化 学 オ キ シ ダ ン ト 生 成 に 係 る VOC の 調 査
4 . 1 . 1 ポ テ ン シ ャ ル オ ゾ ン (P O ： 潜 在 的 な オ ゾ ン の 総 量 ) と ホ ル ム ア ル
デヒド（二次生成反応による生成物）との濃度差の相関
横浜商業高校では正の相関が見られたが、都筑区役所では相関が見
ら れ な か っ た （ 図 ３ ）。
図３
PO と ホ ル ム ア ル デ ヒ ド と の 濃 度 差 の 相 関
4 . 1 . 2 横 浜 商 業 高 校 に お け る PO と V OC と の 濃 度 差 の 相 関
ア ル ケ ン 類 （ t ra ns -2 -ペ ン テ ン 、 ci s -2 - ペ ン テ ン 、 2 - メ チ ル -1 - ペ ン テ
ン ） に 相 関 が 見 ら れ た （ 図 ４ ）。
図 ４ PO と VO C と の 濃 度 差 の 相 関
4 . 1 . 3 都 筑 区 役 所 に お け る P O と VO C と の 濃 度 差 の 相 関
イ ソ プ レ ン の み 相 関 が 見 ら れ 、 負 の 相 関 だ っ た （ 図 ５ ）。
図５
PO と VO C と の 濃 度 差 の 相 関
4.2 PM 2.5 高 濃 度 日 の 解 析
4.2.1 PM2. 5 質 量 濃 度 と PM2 .5 中 硫 酸 イ オ ン 濃 度 の 推 移
P M2 . 5 質 量 濃 度 は 泉 、 硫 酸 イ オ ン 濃 度 は 磯 子 が 高 い 傾 向 に あ り 、
P M2 . 5 に 占 め る 硫 酸 イ オ ン の 寄 与 割 合 は 磯 子 が 高 か っ た （ 図 ６ 、 ７ ）。
図６
硫酸イオン濃度の経時変化
図７
硫酸イオンの寄与割合
4.2.2 PM2. 5 と 硫 酸 イ オ ン と の 濃 度 相 関
磯 子 で の 相 関 が 高 く 、 泉 で も 相 関 が 見 ら れ た （ 図 ８ ）。
図 ８ P M2. 5 と 硫 酸 イ オ ン と の 相 関
4.2.3 PO と PM2 .5 と の 濃 度 相 関
磯 子 で 中 程 度 の 相 関 が 見 ら れ た （ 図 ９ ）。
図９
PO と PM2 .5 の と の 相 関
4.2.4 PO と 硫 酸 イ オ ン と の 濃 度 相 関
両 地 点 と も 、 大 き な 相 関 は 得 ら れ な か っ た （ 図 1 0 ）。
図 10
５
PO と 硫 酸 イ オ ン と の 相 関
おわりに
今回の調査結果から、夏季の二次生成反応にアルケン類が大きく寄
与していることが示唆された。また、内陸部よりも沿岸部において二
次生成反応が活発に起こっている可能性がある。
VO C 調 査 に 関 し て は 、 検 体 数 が 少 な い こ と か ら 、 今 後 も 同 様 の 傾 向
が得られるか、継続した調査が必要である。また、硫酸イオンのみで
は得られる情報が少ないため、金属類など発生源情報の得られる成分
分析も同時に行い、二次生成反応調査だけでなく発生源調査も併せて
進めていく必要がある。