【研究領域課題番号】18K19856 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境分析 / 大気汚染防止・浄化 / 環境質定量化・予測 / エアロゾル / 粒子状物質 / 表面積 / 拡散荷電法 / 肺沈着表面積 / PM2.5

【研究成果の概要】

大気粒子の有害性を表す指標がどのような物理的・化学的粒子特性に依存するのかについての研究を進めた。特徴の異なる日本の2地点（神奈川県横浜市：都市圏、石川県珠洲市：非都市圏）において調査した。物理特性に関する室内実験においては、有害性の指標となるDTT酸化能と粒子表面積の間に明確な相関性が見られた。一方、実環境大気観測の結果からは、いずれの地点においても単位粒子量あたりのDTT酸化能は、粒子濃度に対する大気粒子表面積とは明確な相関を示さず、特定の化学成分との相関が高かった。このことは、実環境大気粒子のDTT酸化能は、概ね化学的特性によって説明可能であることが明らかとなった。

【研究の社会的意義】

実環境大気粒子の有害性が粒子の物理的特性・化学的特性のどちらに依存するのか、を知ることは重要であるため、本研究を進めた。特徴の異なる日本の2地点においてフィールド調査を行い、化学特性に関して、K, Mn, Pb, アンモニウムイオン, 硫酸イオン, 熱分解性有機炭素などの特定の化学成分とDTT酸化能との関連性が明らかになった。室内実験においてはDTT酸化能と粒子表面積の間に明確な相関性が見られた一方で、実環境大気観測の結果からは、実環境大気粒子のDTT酸化能は、物理的特性よりは概ね化学的特性によって説明可能であり、またその変動に寄与する化学成分の質量により推定可能であることが明らかとなった。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2018-06-29 - 2022-03-31

【配分額】6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17H04480 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エアロゾル / サイクロン / 有害性評価 / 環境分析 / 大気汚染防止・浄化 / 環境質定量化・予測 / PM2.5 / 酸化能 / 粒子状物質 / 生物由来物質

【研究成果の概要】

本研究では、申請者が独自に開発したサイクロン式大気粒子状物質大量採取装置を、インド国立物理学研究所（ニューデリー）、西安交通大学（西安）、および横浜に設置し、得られた粒子の分析を行った。期間中に得られた粒子状物質試料数は、インド28、中国8、日本23であった。生体有害性評価の観点から、粒子中の細菌由来毒素であるエンドトキシン（Lipopolysaccharide, LPS）含有量を調べた。その結果、インド11±11 (n=23)、中国28±22 (n=8)、日本23±27 (n=22)（算術平均値±標準偏差、単位EU/mg）となり、3都市で大きな違いはなく、また季節的な変動も見られなかった。

【研究の社会的意義】

近い将来、人間の早期死亡をもたらす最大の環境要因は大気汚染、特に粒子状物質が最も深刻となることが予測されている。本研究の遂行により、東アジアの複数地点において、フィルターを用いずに粉体として大気粒子状物質を得る体制を構築することができた。さらに、得られた粒子状物質の化学成分と生物由来成分の特徴を明らかにした。今後、得られた粒子を用いて細胞・動物への曝露実験を行うことが可能となった。本研究の成果は、人間の生活の質に直結する呼吸器系や免疫系に対する粒子状物質のリスクの解明に係る研究に資することができる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17H01864 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エアロゾル / 帯電状態 / 沈着 / 生体影響 / 電気移動度 / KPFM / PM2.5 / 粒子状物質 / 粒子帯電 / 環境分析 / 環境質定量化・予測 / 大気汚染防止・浄化 / 気象条件

【研究成果の概要】

実環境大気中エアロゾル粒子の帯電状態解明を目的として研究開発を行った。まず、電気移動度法による実環境大気エアロゾルの帯電状態の測定装置（K-MACS: Keio-Measurement System of Aerosol Charging State）の設計製作および性能評価を行った。次に、約1年間の実環境大気エアロゾルの帯電状態の解析を行った。その結果、測定日によって帯電分布は異なり、帯電粒子割合は75～90 % 程度であり、容積絶対湿度と強い相関があった。室内で一定濃度の大気イオンとエアロゾルを混合し、人為的に容積絶対湿度を変化させた室内実験においても、同様の現象を再現することができた。

【研究の社会的意義】

大気エアロゾル粒子は、呼吸によって生体内に入り込み健康に悪影響を及ぼすことが知られている。エアロゾル粒子の有害性を議論する上で把握すべき特性のうち、粒子の帯電状態については、それが粒子の生体沈着に関わるため重要性が指摘されているにも関わらず、ほとんど研究が進んでいなかった。そこで本研究では、実環境大気エアロゾル粒子の帯電状態を解明することを目的として、その計測手法の開発、年間を通じたフィールド調査、および室内実験を行った。今後は本研究で得られた粒子の帯電挙動の知見を用いて、エアロゾル粒子の帯電状態による生体への沈着挙動に対して、観測事実に基づいた確実性を加えることが可能となると期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)