大気中ナノ粒子のフィールド観測実践プロジェクト

Project on field sampling of atmospheric nano particles

[ 学生 ] 　島田悟・胡舜尭・孫楊(Satoru SHIMADA, Shunyao KO, You SON)

[ 指導担当教員 ] 　　　　　関口和彦・王青躍・坂本和彦(Kazuhiko SEKIGUCHI, Seiyo OU, Kazuhiko SAKAMOTO)

[ 関連学外組織 ] 群馬県衛生環境研究所(Gunma Prefectural Institute of Public Health and Environmental Sciences)

＜概要＞ ＜ Summary ＞ Recently, epidemiological studies have shown that nano-particles are more likely to cause adverse health effects. Therefore the investigation on behavior and composition of atmospheric nano-particle is very important. This project was focused on particle (below 1μm; PM1) to investigate its composition and the measurement of PM1 at area (roadsides near by Saitama university) in winter and summer 2009. The main composition of PM1 were carboneous components (Organic Carbon ; OC, Elemental Carbon ; EC). SO4

2- concentration in ionic species was high in summer sampling. Atmospheric SO4

2- sources are primary diesel exhaust particles and secondary formation particles. From that is SO4

2- / EC ratio in PM1 , there was secondary formation SO4

2- in summer.

　大気汚染の関心が高まっているが、近年、粒径の小さいナノサイズの粒子は、呼吸により肺の深部へと到達し、様々な健康影響を引き起こすことが分かってきた。そこで、大気中ナノ粒子の挙動や組成に関する研究が重要であるといえる。　本プロジェクトでは、埼玉道路近傍 において、粒径１ μm 以下の粒子組成を把握するために 2009 年冬季、夏季に大気観測を行った。　大気中ナノ粒子の主要な成分は有機炭素 (OC) 、元素状炭素 (EC) といった炭素成分であった 。また、夏季のナノ粒子中のイオン成分では、 SO4

2- 濃度が高くなっていた 。大気中の SO4

2- は、ディーゼル車から排出されるものと光化学反応により生成するものがある。大気中の化学反応で二次的に生成することがないとされる EC で規格化し、一次排出の影響および拡散による希釈影響を除いた形である SO4

2- / EC についてみてみると、二次生成 SO4

2- の存在が確認できる 。

Nano-particle collection system Nano-particle collection system

Quartz fiber filter

→ Analysis

The newly developed system separates nano-particle (below 100 nm; PM0.1)

and larger particles by inertial effect of particle passage of a fine fibers filter (impactor filter) in the high flow rate (40 L / min). The larger particles are

collected on the fibers and PM0.1 are collected on a quartz fiber filter installed

at the outlet of the impactor filter.

Fig. 1. Principle of nano-particle sampler. 図 1. ナノ粒子サンプラーの原理 .

Impactor filter

Inlet (40 L / min)

(40 L / min)

PM2.5 impactor

PM1.0 impactor

PM0.1 impactor filter

Pump

Quartz fiber filter

Pump

Inlet (40 L / min)

(40 L / min)

PM2.5 impactor

PM1.0 impactor

PM0.1 impactor filter

Pump

Quartz fiber filter

Pump

プロジェクト No. 11

Sampling condition

Fig .1. Sampling sites and the scene of sampling at roadsides nearby saitama university.

2009(January)

Results

×3

Samplingsite

PM Size Observables Samplingduration

Measurementperiod

Research10FRoute 463Route 57

PM1Mass, carbon,Ion

13/1~28/1/2009;15/7~18/8/2009(Exceptfor Route 463)

47 h/ 1 sample 2 day-1

<sampling condition>

図１ . サンプリングサイトと埼玉大学道路端での観測の様子 .

0

5

10

15

20

25

30

35

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4

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F

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F

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15～1717～1919～2124～2627～2903～0505～0707～0910～1212～1414～1616～18

Summer PM1

Ambient(μg m-3)

Ro

ad

sid

e(μg

m-3)

SP

M co

ncen

tration

(μg

/m3)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0

5

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F

463

57

10

F

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F

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F

463

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10

F

463

57

13~15 15~17 17~19 19~21 21~23 24~26 26~28 28~30

Winter PM1

Fig .2. Carbonaceous and ionic components in PM1 collected at roadsides in winter and summer.

PM1

ECOCSO4

2-

NO3-

Cl-

Ca2+

Mg2+

NH4+

Na+

K+

図 2. 夏季と冬季における PM １中の炭素成分及びイオン成分 .

Fig .3. SO42- / EC ratio in PM1 at roades in winter and summer.

図 3. 冬季、夏季における PM １中の SO42- / EC 比 .

Fig.4. OC1~4 / EC ration in PM1 at sampling sites in summer and winter.

図 4. 冬季、夏季における PM １中の OCi / EC 比 .

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

10F

463

57

10F

463

57

10F

463

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57

10F

463

57

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463

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10F

463

57

10F

463

57

13~15 15~17 17~19 19~21 21~23 24~26 26~28 28~30

OC1 OC2 OC3 OC4 OCWinter

0

1

2

3

4

5

6

7

8

10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57 10F 57

15~17 17~19 19~21 24~26 27~29 03~05 05~07 07~09 10~12 12~14 14~16 16~18

OC1 OC2 OC3 OC4 OCSummer

Future plan In the futrue study.We will analyze spring sample and PMF,we plan to compare summer ,spring and winter nano particles respectively.

今後、春季観測の分析や発生源解析を行い、ナノ粒子の季節間比較を行うことを検討してる。

Sampling period

0

0.5

1

1.5

2

2.5

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463

57

10F

463

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10F

463

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0

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0715~0717

0717~0719

0719~0721

0724~0726

0727~0729

0803~0805

0805~0807

0807~0809

0810~0812

0812~0814

0814~0816

0816~0818

0715~0717

0717~0719

0719~0721

0724~0726

0727~0729

0803~0805

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0812~0814

0814~0816

0816~0818

10F 57

SUMMERR

SO

42-/ E

C

WINTER

Sampling period