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最近のPM₂.₅濃度の減少と化学組成の変調の検出

 
越境N/S比の変化による環境影響解析の必要性

公開日:2020.05.26

 

研究成果 理学

 九州大学と国立環境研究所は共同で最近のPM₂.₅濃度の減少要因と化学組成変化を調べました。最近のPM₂.₅濃度の減少は、中国国内でも明らかになっており、例えば北京では2013年から2019年にかけて年平均濃度が102 µg/m³から43 µg/m³と58%も減少しています。中国のSO₂、 NOxの排出量は2012年から2017年の間にSO₂ (63%減少)、NOx (25%減少)の変化を示していることから、特にSO₂排出の減少が、PM₂.₅濃度減少の最大の要因と考えられます。福岡でもPM₂.₅濃度は2014年の18.4 µg/m³から2019年で13.8 µg/m³と減少し、福岡のPM₂.₅濃度は中国の濃度と非常に高い線形関係があります(図1)。中国ではSO₂の減少率が最大で、NOx減少率はその1/3程度でNH₃排出量の経年変動はこれらに対して少ないため、従来は硫酸アンモニウム(NH₄)₂SO₄の形成に使われたアンモニアNH₃が余剰となり、硝酸アンモニウムNH₄NO₃の生成・越境輸送量が増加しPM₂.₅の化学組成の変化が起こる可能性があります。九州大学応用力学研究所の鵜野 伊津志主幹教授と国立環境研究所などの研究チームは、これらの点について、国内汚染の影響を受けにくい長崎県福江島での野外観測(国立環境研究所実施)から、硫酸塩と硝酸塩濃度の2−4月平均濃度の経年変化に、硫酸塩の減少と硝酸塩の増加傾向を確認しました(図2上段)。更に、この傾向を、化学輸送モデルGEOS Chemを用いた発生源感度解析からも示しました(図2下段)。従来は硫酸塩がPM₂.₅の主要成分でしたが、今後は硝酸塩寄与の増加の加速が予想され、日本域に越境輸送・沈着する窒素N/硫黄S比が増加し、栄養成分が増加することで海洋・陸上生態系への影響も危惧されます。本研究は、日本学術振興会 科学研究費助成事業基盤研究(B)(JP18H03359)の支援を受けました。本研究成果は、2020年4月15日(水)発行のScientific Reportsに掲載されました。

(図1):2010-2019年の年平均PM₂.₅濃度(北京、福岡)、中国のSO₂排出量、人工衛星からのSO₂カラム濃度、日本の環境基準達成率の経年変化

(図2)上:国立環境研究所による長崎県福江島での硫酸塩と硝酸塩濃度(2−4月平均濃度)の経年変化
(図2)下 化学輸送モデルの発生源感度解析の結果(CNTLは発生量の2010年時点の標準推定値を用いた場合、S04N08は中国のSO₂を40%、NOxを80%とした感度解析結果を意味する)モデル結果は観測期間に合わせて2−4月の平均値で4領域を示す。

研究者からひとこと

2013年以降の中国での大気汚染物質の排出削減でPM₂.₅の濃度は急激に減少しましたが、主要な化学成分が従来の硫酸塩から硝酸塩に変調しつつあります。この傾向は新型コロナウィルス対策での社会システムのロックダウンによる汚染質変化を含め継続的な観測・解析が必要です。

論文情報

Paradigm shift in aerosol chemical composition over regions downwind of China ,Scientific Reports,
https://doi.org/10.1038/s41598-020-63592-6

研究に関するお問い合わせ先

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