資料３ 東京都における PM2.5の発生源寄与の推定 上野広行 (公財)東京都環境公社 東京都環境科学研究所 東京都微小粒子状物質検討会 • 目的 都内PM2.5の実態調査、原因物質や生成メカニズム の解明及び削減対策等について専門的な見地から 学識経験者の意見を聴くために • 期間 平成20年４月～平成23年7月 • 座長 坂本和彦埼玉大学教授 2 発生源寄与推定の流れ 大気環境調査 （2008） 発生源調査 （2008-2009） 既存の発生源 プロファイルの更新 レセプターモデルに よる発生源寄与解析 既存の発生源 インベントリの更新 シミュレーションモデ ルによる 発生源寄与解析 発生源寄与の推定 （2011） 3 大気環境調査 ４季各２週間 PM2.5ローボリュームサンプラーによる24時間採取 質量濃度 成分分析（イオン成分、炭素成分、金属成分、レボグルコサン等） 30 3 濃度（ μ g/m ） • • • • 一般環境大気測定局 ９地点 自動車排出ガス測定局８地点 20 10 0 春 夏 秋 冬 春 夏 秋 冬 一般局 自排局 その他 その他 SO42SO 42NO3NO 3ClClCa2+ Ca2+ K+ K+ Na+ Na+ NH4+ NH 4+ OC EC 4 発生源調査 調査施設 プロファイル・インベントリ更新等 ボイラ ガスタービン ガス機関 廃棄物焼却炉 電気炉 窯業炉 船舶 建設機械 自動車 調査対象 道路粉じん 厨房 排出係数設定 地下街 野焼き 喫煙所 排出係数設定 発生源プロファイル更新に使用 排出係数設定 鉄道 排出係数設定 • 発生源プロファイルの更新の 検討は行ったが、結果的には あまり使用できなかった。 • 凝縮性ダストは発生源寄与 解析には使用していない。 CMBモデルによる発生源寄与推定 使用した発生源プロファイル （環境省プロファイルに植物質燃焼を追加） (単位：mg/kg) 発生源 成分 道路 海塩 鉄鋼 石油 廃棄物 自動車 ブレーキ 植物質 粉じん 粒子 工業 燃焼 焼却 排出ガス 粉じん 燃焼 1 EC 12800 0.028 5000 300000 50000 494000 153000 97100 2 K + 12700 11000 13200 850 200000 197 3500 63200 3 Ca2+ 55200 11700 45100 850 11000 1460 31800 415 4 Na 12500 304000 13600 10000 120000 76.4 7600 6550 5 Al 61100 0.29 9990 2100 4200 1570 19400 370 6 V 108 0.058 125 6380 27 7.25 59 0 7 Mn 1060 0.058 22000 120 330 19.3 720 10 8 Sc 13.3 0.0012 1.32 0.09 0.46 0.119 4 0 9 Cr 279 0.0015 3160 210 850 11.6 421 0 10 Fe 53100 0.29 157000 4600 6100 989 91200 100 11 Zn 1310 0.029 51500 400 26000 624 3260 100 12 As 11.3 0.029 103 23 150 3.69 22 0 13 Se 1.43 0.12 51.1 48 0 1.67 3.5 0 14 Br 4.64 1900 144 8.5 830 24.5 49 2806 15 Sb 13 0.014 90 6.9 952 19.6 2130 0 16 La 31.3 0.009 9.75 40 7.7 0.341 7 0 CMBモデルによる発生源寄与解析 （一般局平均） その他（水分 等） 8% 土壌・道路粉じ 海塩粒子 ん 1% 3% 鉄鋼 1% Cl⁻ 1% 廃棄物焼却 3% 自動車排出ガ ス 12% SO₄⁻ 22% NO₃⁻ 11% NH₄⁺ 11% 重油燃焼 4% ブレーキ粉じん 2% v-OC 20% 植物質燃焼類 1% • v-OC：主として二次有機粒子であると考えられ、大気 環境調査におけるOC濃度から、一次粒子として割り 当てられたOC濃度を差し引いて1.4倍したもの。 7 シミュレーションモデル 気象モデル：MM5 移流・拡散・化学反応モデル：CMAQ v.4.6, AERO4, SAPRC-99 中部日本域：15kmメッシュ 境界値：国環研広域モデル 計算値 関東域：5kmメッシュ 境界値：中部日本域計算の 結果を使用 一都六県の発生源 本調査の結果等をもとに 平成20年度（現況）と 平成28年度（将来）の 発生源インベントリを作成 一都六県外の発生源 EAGrid2000-Japanを年度補 正した発生源インベントリ等を 使用 8 シミュレーションモデルの現況再現 PM2.5 一般局平均 μg/m3 40 30 •CMAQのOtherには水分が含まれず、土壌・海塩の計算が完全ではない •年平均で見ると、PM2.5実測の60％、FINEを除く実測の75％程度 •NO3に過大評価、Organicsは過小評価の傾向があるものの、成分間のバ ランス、季節変動は実測値をある程度再現 ⇒成分ごとの補正係数を作成して対応 水分はE-AIMモデル※、土壌・海塩はCMBの値を使用 Obs.（観測） 20 Other NH4 SO4 10 NO3 Organics EC 0 obs. CMAQ 春 obs. CMAQ 夏 obs. CMAQ 秋 obs. CMAQ 冬 obs. CMAQ 年平均 ※The Extended Aerosol Inorganics Model：粒子に係るガス/液相/固相の熱力学平衡モデル。 Simon L. Clegg, School of Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich NR4 7TJ, UK. 9 シミュレーションモデルによる発生源寄与解析 15 その他 アンモニウンムイオン（NH₄⁺） 硫酸イオン（SO₄⁻） 硝酸イオン（NO₃⁻） 有機粒子 元素状炭素（EC) 10 5 アンモニア自然 VOC施設 その他人為 建機 民生 大規模固定 船舶 自動車 0 現況 PM2.5濃度（μg/m3) 関東地方の発生源に関するゼロアウト感度解析結果 •ゼロアウト法では原因物質排出量とPM濃度が非線形の関係にある場合、正確な寄与は 計算できない。 •アンモニア自然の寄与は課題に評価されている可能性。 •VOC施設の寄与は著しく過小評価の可能性（モデルの感度不足）。 10 ⇒VOC由来有機粒子についてはCMAQの値は使わず、CMBのv-OCを使用。 発生源寄与の推定（東京都一般局2008） E-AIM モデル CMBの 結果 CMBの v-OC 海塩・土壌 4.0% 二次有機 粒子等 20.8% 工場等 0.6% 船舶 1.3% 家庭・業務 1.2% 自動車 水分 4.6% 7.9% 不明 32.7% 都内 14.8% 関東6県 関東外 34.4% 18.3% 関東外 （国外を含む） 18.3% 建機 1.5% その他人為 1.8% アンモニア 発生源、 自然 3.8% 自動車 6.9% 船舶 5.4% 工場等 6.0% 家庭・業務 アンモニ 1.1% 建機 ア発生源、 1.6% 自然 11.4% その他人為 2.0% 都内発生源の 寄与は大きくない 都を含む 関東地方で5割 二次有機粒子を 入れると 関東地方の寄与 6割程度？ 広域対策が重要 有機粒子には 不明な点が多い 多様な発生源 対策が必要 11 本調査における課題 CMBモデル • 発生源プロファイルの整備（PM2.5及び成分組成） シミュレーションモデル • 排出インベントリの高精度化（PM2.5、凝縮性ダスト等） • 計算精度向上（二次有機粒子等） • 国外の寄与計算 その他 • レボグルコサン等の有機成分、放射性炭素同位体比(14C） 等も活用した総合的な発生源寄与推定 12
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