光化学オキシダントの現状と課題

調査研究科 上野広行

朝日新聞2007年7月18日

内容

１ 光化学オキシダントとは

２ 光化学スモッグ注意報発令の状況等

３ オキシダント高濃度要因の検討

４ VOC対策の効率的な推進のために

５ まとめ

１ 光化学オキシダントとは

自動車工場・事業場

窒素酸化物（NOx)

揮発性有機化合物（VOC）

光化学オキシダント酸化性物質の総称主成分はオゾン

紫外線

酸素 オゾンO2 O3

光化学スモッグ：オキシダント高濃度時に大気にもやがかかった状態

NOｘ：一酸化窒素（NO)と二酸化窒素（NO2)

からなる。

VOC：有機溶剤やガソリン

などの成分VOCの指標としてNMHC（非メタン炭化水素）がある。

光化学Ox生成メカニズム

NO2二酸化窒素

NO一酸化窒素

O2酸素

O3オゾン

光化学反応

VOC揮発性有機化合物（NMHC:非メタン炭化水素）

OH・ラジカル

光化学反応

NO2二酸化窒素

O2酸素

O3の消費がなくなる

O3オゾン

O3オゾン

成層圏オゾン？

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-100 -50 0 50 100 150

気温（℃）

高度

(

㎞

)

対流圏

成層圏

中間圏

オゾン層

紫外線

対流圏（地表）オゾンは目のチカチカや喉の痛みの原因となり

ます。

成層圏オゾンは紫外線から生物を守ります。

0

5

10

15

20

251

99

0

19

95

20

00

20

05

20

10

年度

注意報発令日数

２ 光化学スモッグ注意報発令の状況等

注意報ゼロが目標だが改善傾向が見られない

光化学オキシダント（Ox)濃度が0.12ppm以上で継続すると予想される場合

原因物質濃度が減少しているのにOx濃度（年平均値）は上昇している！

Ox年平均値

0

0.02

0.04

0.06

0.08

19

90

19

95

20

00

20

05

20

10

年度

Ox,N

Ox(p

pm

)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

NM

HC

(pp

m)NOx

NMHC

Ox年平均濃度

0

10

20

30

40

1990

1995

2000

2005

2010

年度

Oxが0.12ppm以上

となった時間数

（1局あたり）

0

0.01

0.02

0.03

0.04

Ox濃

度(p

pm

)

Oxが0.12ppm以上（注意報レベル）になった時間数の推移

0.12ppmを超える高濃度現象も増加した。

2002より低減傾向（対策効果？）にも見える。

注意報をゼロにするには、より一層の対策が必要。

３ オキシダント高濃度要因の検討

① 気象要因：ヒートアイランドで気温が上昇し反応が進みやすくなった？

② 広域移流：東アジアで発生したオゾンが海を越えて運ばれてくる？

③ 原因物質の濃度比の変化：NOxとVOC

（NMHC)の濃度比が変化した？

①気象要因

気温と日射量は微増だがOx濃度上昇ほどではない

東京　４～９月の平均値

0

10

20

30

40

1990

1995

2000

2005

温度（℃

）　日射量（M

J/m

2)

0

0.01

0.02

0.03

0.04

Ox濃

度(p

pm)

Ox平均濃度（４～９月）

日最高気温

日平均気温

日射量

天候の悪い年はOx濃度低い

②広域移流の影響･･･広域化

九州：広域移流による高濃度現象

2006年度以降初めて注意報が発令された自治体

1990年度以降注意報が発令されている自治体

関東九州

4月5月

6月7月

8月9月

0

10

20

30

40

光化学オキシダント注意報の月別発令延日数（日）

2008 関東では5月の注意報もあるが、7月の注意報の方が多い

九州の注意報は5月広域移流

関東でも広域移流の影響もあると思われる。

しかし地域内での生成の影響の方が高い。

③原因物質の濃度比の変化

0.2

0.15

0.10

0.05

0.10

0.05

0

0 0.5 1.0

NMHC初期濃度(ppmC)

0NO

x初期濃度

(pp

m)

モデル計算により3時間後に生成するオゾン濃度（ppb）

若松伸司、篠崎光夫：広域大気汚染、裳華房(2001）より

0

0.05

0.1

0

0.5

1

関東地方の実測データ（2005-2007）

から求めた朝のNOx・NMHC濃度とOx高濃度日(0.12ppm超)出現率

との関係

0

0.05

0.1

0

0.5

1 NMHC濃度低減率

NOx濃度低減率

10% 20% 30% 40%

10% 37 42 45 53

20% 26 30 34 40

30% 15 19 20 27

40% 7 9 12 15

50% 2 3 5 8

60% 0 1 1 2

NOx、NMHC濃度の低減に伴うOx高濃度日の年間出現日数を推計

（低減率は対2005-2007平均）

オキシダント高濃度日（0.12ppb超）出現日数

（2005-2007）：45日／年 （低減率0％）

高濃度日減少

高濃度日増加

• NOｘとNMHCの濃度比によってはOx高濃度になりうる。

• NMHC濃度を低減すること（VOC対策）が重要

朝のNOx・NMHC濃度とOx高濃日の出現率

４ VOC対策の効率的な推進のために

VOC削減対策（H22までに3割削減）により、実測しているVOC成分濃度

は低減

VOC成分の変化はないか？0

20

40

60

80

100

120

140

160

2003

2004

2005

2006

2007

濃度（μ

g/m

3)

国設東京測定局 年平均濃度

その他

1,2,3-ﾄﾘﾒﾁﾙﾍﾞﾝｾﾞﾝ

o-ｷｼﾚﾝ

m+p-ｴﾁﾙﾄﾙｴﾝ

1,2,4-ﾄﾘﾒﾁﾙﾍﾞﾝｾﾞﾝ

1-ﾌﾞﾃﾝ

ﾌﾟﾛﾋﾟﾚﾝ

ｴﾁﾙﾍﾞﾝｾﾞﾝ

ﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ

m+p-ｷｼﾚﾝ

ｱｾﾄｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ

ｲｿﾍﾟﾝﾀﾝ

ｲｿﾌﾞﾀﾝ

ﾌﾞﾀﾝ

ﾄﾙｴﾝ

植物もVOCを放出している？

植物起源VOCも無視できない！？

•夏は冬より１０倍濃度レベルが高い•八王子(夏）のイソプレン：植物からの放出を反映•VOC全体に占める割合は？

世田谷　夏

0

0.5

1

1.5

6-9

9-12

12-1

5

15-1

818

-6

世田谷　冬

0

0.05

0.1

0.15

6-9

9-12

12-1

5

15-1

818

-6

時刻

江東　夏

0

0.5

1

1.5

6-9

9-12

12-1

5

15-1

818

-6

濃度(ppb)

八王子　夏

0

0.5

1

1.5

6-9

9-12

12-1

5

15-1

818

-6

江東　冬

0

0.05

0.1

0.15

6-9

9-12

12-1

5

15-1

818

-6

時刻

濃度(ppb)

八王子　冬

0

0.05

0.1

0.15

6-9

9-12

12-1

5

15-1

818

-6

時刻

イソプレンα ピネンβ ピネンリモネンカンフェン

大気

首都大学東京（梶井研究室）との共同研究

濃度×

反応性VOC

OH・ラジカル

消失速度を測定

発生させる

消失速度が速いほど大気全体の反応性が高い

ラジカルの消失速度測定による大気全体の反応性

VOC濃度(実測）×反応性による大気の反応性

トルエン

キシレン

酢酸エチル

未知物質

大気全体の反応性

実測しているVOC成分の寄与はどれくらい？

OHラジカル反応性測定結果

○植物起源VOCも無視できない○未知物質の寄与は江東区東陽町で大→都心部に未知物質の発生源？→探索が必要

0

5

10

15

20

25

東陽町夏

東陽町冬

東陽町秋

南大沢夏

南大沢冬

OH　反応性(s-1)

未知物質

含酸素（アルデヒド等）

植物起源（イソプレン等）

芳香族（トルエン等）

アルキン（アセチレン等）

アルケン（プロピレン等）

アルカン(ブタン等）

５ まとめ

都内Ox濃度上昇→移流の影響の可能性もあるが、夏季の高濃度現象の増加も寄与。

NOxとVOC濃度比の変化により、NOxの低減がOx高濃度要因になっている可能性有。

NOx削減とともに、VOCのより一層の削減が重要。植物起源VOCや未知物質の把握も行う必要。

対策を考えた場合、広域的な取り組みが必須。

ご清聴ありがとうございました