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粒子状物質(りゅうしじょうぶっしつ、英: particulate matter、particulates)とは、マイクロメートル (μm) の大きさの固体や液体の微粒子のことをいう。主に、燃焼で生じた煤、風で舞い上がった土壌粒子(黄砂など)、工場や建設現場で生じる粉塵のほか、燃焼による排出ガスや石油からの揮発成分が大気中で変質してできる粒子などからなる。粒子状物質という呼び方は、これらを大気汚染物質として扱うときに用いる。
粒子状物質は主に人の呼吸器系に沈着して健康に影響を及ぼす。粒子の大きさにより体内での挙動や健康影響は異なる。その影響度を推し量る測定基準として、大きさにより分類したPM10やPM2.5(日本では微小粒子状物質とも言う)、日本では浮遊粒子状物質などの指標が考案された。疫学的には、粒子状物質の濃度が高いほど呼吸器疾患や心疾患による死亡率が高くなるという有力な報告がある[1][2][3]。また、PM10や浮遊粒子状物質よりもPM2.5のほうが健康影響との相関性が高い[4]。これらに基づきアメリカや欧州連合 (EU)、次いで世界保健機関 (WHO)、これに続けて世界各国が、PM10やPM2.5濃度の基準値を定めている[3][5]。
先進国の一部地域ではWHO指針値に近いレベルまで削減させる事に成功している一方、途上国では家庭での薪の使用に加えて都市部で自動車の使用が増大して汚染が深刻化する傾向にあり、1990-1995年の時点で途上国の年平均濃度は先進国の3.5倍である[6]。WHOは、PM10の濃度を70μg/m³から30μg/m³に減らすことができれば、世界の大気汚染に関連する死亡者年間330万人を15%減らせるだろうとしている[7]。
目次  [非表示] 
1 類義語と指標
1.1 PM10
1.2 浮遊粒子状物質
1.3 PM2.5(微小粒子状物質)
1.4 超微小粒子
1.5 その他
2 様々な粒子状物質
2.1 一次生成粒子
2.2 二次生成粒子
3 健康への影響
3.1 毒性学的報告
3.2 疫学的報告
3.3 健康影響への対策
4 建造物や気象などへの影響
5 測定
6 各国の動向
6.1 WHO
6.2 アメリカ
6.3 EU
6.4 日本
6.5 中華人民共和国
6.6 インド
7 脚注
7.1 注釈
7.2 出典
8 参考文献
9 関連項目
10 外部リンク
類義語と指標[編集]


PM10, SPM, PM2.5の分級(捕集効率)特性。SPMはPM6.5 - 7.0に相当する[8]。


衛星レーダー観測による世界のエアロゾルの光学的厚さ。粒子状物質の分布に近いが、μmより大きな粒子や小さな粒子も含む。Terra衛星、2007-2011年。
粒子状物質は、一般的には大気汚染の原因となる微粒子全般をいう[9]。
日本の法令における定義を述べる。日本の法令に「粒子状物質」自体の定義は存在しないが、環境基本法に基づく環境省告示(「大気の汚染に係る環境基準について」)では、浮遊粒子状物質の定義の中で「浮遊粒子状物質とは、大気中に浮遊する粒子状物質であって、(略)」として間接的に引用されている。なお、大気汚染防止法では法規制の対象である大気汚染物質として「自動車排ガスの中の粒子状物質」を指定しており、同法関連法規では粒子状物質が「自動車排ガスの中の粒子状物質」に限定して用いられるので注意を要する[9][10]。
粒子状物質の分類として、その大きさにより定義されたPM10、PM2.5などがある。普通、粒子径(空気動力学径、以下同)○○μm以下の微粒子などと説明されるが、一定の粒子径以下の微粒子を完全に捕集することは困難であるという測定技術の都合から、厳密には質量中央径 MMD[注 1] または粒子数中央径 CMD[注 2] が○○μm以下の微粒子をいう。例えばPM10は、粒子径10μmで50%の捕集効率(ろ過効率)を持つフィルターを通して採集された、粒子径の異なる微粒子のまとまりのことであり、サンプル空気の中の10μmの微粒子の半分、10μm以上の微粒子の半分以下、10μm以下の微粒子の半分以上が含まれている[11]。環境基準値として用いられる濃度(単位:マイクログラム毎立方メートル μg/m³)は、こうして採集された粒子径の異なる微粒子のまとまりを計量した値である。
環境基準が設定され始めた当初は黒煙[注 3]や総浮遊粒子状物質 (TSP[注 4]) などの基準値が採用されていた。例えば、アメリカで1971年に設定された最初の環境基準ではTSPの基準値のみが設定されていた[12]。しかし、TSPはほとんど人が吸入しない数十μmの大きな微粒子が含まれていたため、人が吸入するようなより小さな微粒子へと焦点を移し、PM10やPM2.5が新たな基準として採用されている[13][14]。この点で日本では、1972年に設定された最初の環境基準がSPM(≒PM6.5 - 7.0)であり、当初から小さな微粒子を採用していたものの、PM2.5に関しては環境基準の設定が遅く、世界で採用され始めた1997年から12年経った2009年にようやく設定されている[15]。
PM10[編集]
大気中に浮遊する微粒子のうち、粒子径が概ね10μm以下のもの。粒子径10μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子。1987年にアメリカで初めて環境基準が設定され、以降世界の多くの地域で採用されて、大気汚染の指標として広く用いられている[16][17][18]。日本では、PM10は環境基準に採用されておらず、代わりに浮遊粒子状物質が採用されている。
浮遊粒子状物質[編集]
浮遊粒子状物質 (SPM[注 5])。大気中に浮遊する微粒子のうち、粒子径が10μm以下のもの。日本の環境基本法に基づく環境省告示の環境基準において「大気中に浮遊する粒子状物質であって、その粒径が10マイクロメートル以下のもの」[15]と定義されているが、PM10とは異なる。粒子径10μmで100%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子。PM6.5 - 7.0に相当し、PM10よりも少し小さな微粒子である。大気汚染の指標として日本のみで用いられる。1972年に初めて環境基準が設定されている[17][8][18]。
PM2.5(微小粒子状物質)[編集]


世界のPM2.5濃度の分布、2001-2006年、NASA。
大気中に浮遊する微粒子のうち、粒子径が概ね2.5μm以下のもの。粒子径2.5μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子。日本では訳語として「微小粒子状物質」の語が充てられるが、日本以外では相当する熟語はなく専らPM2.5と呼ぶ。PM10と比べて小さなものが多いため、健康への悪影響が大きいと考えられている[9][17][19]。アメリカで1997年に初めて環境基準が設定されて以降、1990年代後半から採用され始め、世界の多くの地域でPM10とともに大気汚染の指標とされている[1][18]。
超微小粒子[編集]
「ultrafine particle(ウルトラファイン・パーティクル)」、日本では訳語として「超微小粒子」などと呼ばれる。PM0.1など。PM2.5よりもさらに一桁以上小さい、粒子径が概ね0.1μm以下(ナノメートルの大きさ)の微粒子を指す。PM2.5と比べて健康影響が大きいとされるが、研究途上にある[20][21][2]。
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