9,国際環境協力への実践プロジェクト

国際環境協力への実践プロジェクト
A practical project for the international environmental cooperation
孫楊、仲村慎一、キョウ秀民、柏木信明、呉迪、
プロジェクト履修学生：
プロジェクト担当教員：
関連学外組織：
王青躍
上海大学、国立環境研究所、上海市疾病予防控制センター他
テーマ
プロジェクト No.9
都市部微小粒子状物質の挙動とその変異原性調査
Investigation on behavior and mutagenicity in urban fine particles
はじめに
実験方法
黄砂などが長距離輸送されることにより越
境汚染問題が懸念されており、今後、その対
策を講じるためには日本と中国と連携して共
同調査研究を行い、その状況を把握していく
必要がある。本研究では、生体への健康影
響に着目し、中国上海市の微小粒子状物質
の化学性状を定量的に捕集・計測し、その変
異原性を評価し、都市大気中の微小粒子状
物質の化学組成とその変異原性影響につい
て調査した。
Ambient fine particles attribute to SPM which
are mainly contributed by automobile exhaust
source have been reported to cause serious
health effects.
In this project, investigation of atmospheric
environmental and technology interchange
were conducted by cooperated
assistant
professor Lu shenlin at shanghai University.
Collected filters were brought on Japan and
analyzed Mutagenicity,Carbon and PAHs.
1. 中国・上海市 (2009-2010年度)PM2.5の捕集：
• 地点および期間(Winter)：
上海市（都市部道路端）2009年1月16日～1月19日
捕集時間：24時間（19時～翌日19時まで）
•地点および期間(Summer)：
上海市（都市部道路端）2009年8月6日～8月8日
捕集時間：24時間（19時～翌日19時まで）
吸引流量：1130 L/min
捕集装置： PM2.5 Thermo Graseby-Andersen
2. 炭素成分の分析
5. PAH成分の分析
石英繊維フィルターの上に捕集した試料は一部を8 mm φのポンチを用いてくり抜
加熱脱着-GC/MS法を用いて、環境大気中において主に粒子相で存在している4 - 6環の8種き、熱光学式炭素分析計 (DRI Model 2001 OC/EC Carbon Analyzer)を用い、
類のPAHs｛benzo[a]anthracene (BaA), chrysene (CHR), Benzo[b]fluoranthene
OCおよびECの分離・定量を行った。また、昇温プログラムにはimprove法を用い、
(BbF), Benzo[k]fluoran-thene (BkF), Benzo[a]pyrene (BaP), Indeno[1,2,3分析中に生じるOCの炭化分を反射光により補正した。
cd]pyrene (IcdP), Dibenzo[a,h]anthraxcene (DahA), Benzo[g,h,i]perylene (BghiP) ｝ 3. イオン成分の分析
を測定対象とした。
石英繊維フィルターにて捕集した試料は、超純水5 mlで30分間超音波抽出し、
6. 変異原性の分析
PTFE製のディスポーザブルフィルター (ADVANTEC, DIMIC-13HP, 0.20 mm)用い
石英繊維フィルターで採集した微小粒子について、Salmonella typhimurium TA98株 (フレて濾過した。抽出液については陽イオン(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+)および陰イオン
ームシフト型変異の検出)およびTA100株 (塩基対置換型変異の検出)に対し、S9 mix± の (F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-)をイオンクロマトグラフ (Dionex, DX-100)により分離・定量
条件下におけるマイクロサスペンジョン法により変異原性を調べた。
した。
Ames試験について：
4. 金属成分の分析
微生物を用いた変異性試験は初期過程である変異細胞が生成するイニシエーション
石英繊維フィルターで採集したサンプルはXGT-5000装置にてX線放射分析法を用
(initiation)過程を検出できることから、本研究はフレームシフト型変異 (TA98菌株)、塩基対いて、多元素同時分析を行った。8 mm φでデータ取り、1.2mmプローブでマッピング
置換型変異 (TA100菌株)及びニトロアレーン類 (YG1024菌株)の検出菌株を併用して、変異し、サンプルの金属成分の7元素成分を定性した。
原性の有無を確認した。
Table 1. The concentrations of organic carbon,
element carbon, major ions, elements, total 8 PAHs,
and mutagenicities in fine particles
各組成成分の結果：金属成分におけるS/K比はTable1示
したように(S/K Shanghai Ratio: 8.3 , 9.0 , 6.8)から今回調
査した上海市のサンプルは化石燃焼からの影響が大きいと示
唆された。イオン分析の結果から上海市の自動車排ガス粉じ
んの影響が顕著であり，今後の大気質の変化を追跡して行く
必要がある。炭素成分の分析結果から上海市のOC/EC比は
1.40, 0.73, 0.77となり、8PAHs結果では、5環PAHsの占める
割合が66 ~71% 最もと高く、BkFの割合(21~22%)は一番高
かった。
TOC
TEC
TC
Carbon (μg /m3)
090116
090117
090118
average
8.23
5.86
14.09
10.3
14.18
24.48
8.14
10.52
18.66
8.89
10.19
19.08
Mutagenicity (rev/plate)
Shanghai (PM2.5)
TA98 -S9
TA98 +S9
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
SH116
SH117
SH118
0
5
10
Air
Mutagenicity (rev/plate)
結果と考察
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
15
SH116
SH117
SH118
0
(m3/plate)
5
10
3
Air (m /plate)
Element (%)
The total of 8 PAHs (ng
8.31
1.19
17.27
13.00
6.71
0.84
14.53
9.77
S
K
S/K
3.39
0.41
8.27
8.78
0.98
8.96
9.01
1.33
6.80
7.06
0.91
8.01
/m3)
PAHs/OC
TA98/S9TA98/S9+
TA100/S9TA100/S9+
Revitalization of
mutagenicity
(rev. /m3)
29.71
46.65
26.58
34.31
3.61
4.53
3.27
3.86
83.71
55.61
41.95
43.56
95.50
85.88
82.10
58.65
98.57
90.68
69.21
47.35
92.59
77.39
64.42
49.85
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
SH116
SH117
SH118
0
5
Air
10.17
6.76
5.10
5.29
TA98/S9TA98/S9+
TA100/S9TA100/S9+
11.60
8.34
9.98
5.69
11.98
11.14
8.41
5.82
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
15
SH116
SH117
SH118
0
(m3/plate)
11.25
8.71
7.83
5.61
10
15
(m3/plate)
YG1024 +S9
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
SH116
SH117
SH118
5
10
Air (m3/plate)
5
Air
YG1024 -S9
0
Organic material
of mutagenicity
(rev. /mg-oc)
10
Mutagenicity (rev/plate)
はTA100株の
S9mix の添加により変異原性を示すため、今回はTA100株の
S9mixを添加条件下の結果から、各PAHの変異原性の計算
値は測定値への寄与率から各成分の変異原性強度を示唆さ
れる。計算結果による上海市強い変異原性と見られた。BaP >
BbF > BkF > DahA の順に変異原性の寄与率に見られてい
る。PAH、硫黄酸化物や黄砂等の共存物質が，大気内反応や
ヒトの疾病にどのように関連しているか調査する必要である。
上海市のBaP寄与率は今回測定した8種のPAHsの寄与率の
6割(55~61%)に占め、一方、BaP成分の総変異原性の寄与率
は上海で僅2~4%と低く、大気浮遊粒子状物質中の変異原性
にはより大きく寄与する他の汚染物質の存在が示唆された。
7.98
0.92
17.79
10.73
TA100 +S9
15
Mutagenicity (rev/plate)
変異原性の測定結果: BaPなどのPAH
3.84
0.42
8.54
5.60
Mutagenicity (rev/plate)
Ion (μg /m3)
NH4+
K+
NO3SO42-
Mutagenicity (rev/plate)
TA100 -S9
15
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
SH116
SH117
SH118
0
5
10
Air (m3/plate)
15
Fig.１. Ames testing results list (2009)
SH116:Shanghai1/16, SH117:Shanghai1/17,
SH118: Shanghai 1/18.
Table2. Contributions of PAHs to total indirect-acting mutagenicity of urban fine particles in Salmonella typhimurium TA100 strain with S9 mix
PAH
Abbr.
Benzo[a]anthracene
BaA
Chrysene
CHR
Benzo[b]fluoranthene
BbF
Benzo[k]fluoranthene
BkF
Benzo[a]pyrene
BaP
Indeno[1,2,3-cd]pyrene
IcdP
Dibenzo[a,h]anthracene
DahA
Benzo[g,h,i]perylene
BghiP
Total of 8PAHs
M.W.
Mutagenicity
(g/mol )
(rev./nmol)
PAHs concentations
Mutagenicity of PAHs
(10-3 nmol/m3)
(rev. /m3)
(%)
Shanghai
Shanghai
Shanghai
Contributions of PAHs
090116
090117
090118
090116
090117
090118
090116
090117
090118
228.3
10
5.26
0.25
8.10
0.053
0.002
0.081
0.12%
0.00%
0.17%
228.3
1
8.26
25.46
13.50
0.008
0.025
0.014
0.02%
0.04%
0.03%
252.3
34
17.42
33.51
6.11
0.592
1.139
0.208
1.36%
1.94%
0.44%
252.3
14
25.94
40.17
14.66
0.363
0.562
0.205
0.83%
0.96%
0.43%
252.3
64
28.31
37.63
14.66
1.812
2.408
0.938
4.16%
4.11%
1.98%
276.3
3
11.37
18.22
10.47
0.034
0.055
0.031
0.08%
0.09%
0.07%
278.3
20
2.88
4.71
3.42
0.058
0.094
0.068
0.13%
0.16%
0.14%
276.3
1
16.65
22.97
1.12
0.017
0.023
0.001
0.04%
0.04%
0.00%
116.09
182.93
72.03
2.936
4.310
1.547
6.74%
7.35%
3.27%
2)
Mutagenicity of urban
fine particles in TA100
strain with S9 mix (rev.
/m3, air)
090116: 43.56
090117: 58.65
090118: 47.35
1) Contribution of PAH to total indirect-acting mutagenicity = (Mutagenicity factor of PAH * Measured concentration of PAH) /Measured mutagenicity in particles
おわりに：
観測期間において、菌株、S9mixの添加の有無に係わらず、変異原活性 (rev./m3)はすべて陽性を示した。上海市都市大気中PM2.5の変異原性とPAHsとの関連性があると考え
られるが、粒子組成分析から自動車排気やバイオマス燃焼など、いくつかの発生源の影響を示唆する結果が得られた。また、二次生成粒子は、自動車排ガス等に含まれる炭化水素が光化学反
応により粒子化したものがあると考えるため、今後はその健康影響の調査および解析を行う予定である。
【参考文献】
1. Keiichi Arashidani, J.JPN.soc.atmos.Environ, 42(2) 143-161, 2007.
2. Hayakawa Kazuiti, Medical Journal, 127, 429, 2007. .
3. Lu Senlin, Yao Zhenkun, Atmospheric Environment, 42,7205-7214, 2008.

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