近年, 中国北京市で数百μg/m3を超える高濃度なPM2.5大気汚染の問題が報道され, 世界的な関心を集めた。PM2.5粒子の主たる化学成分は, 大気へ放出されたSO2, NOX, HNO3, HCl等の大気汚染ガスとアンモニアガスとの反応で生成された(NH4)2SO4, NH4NO3, NH4Cl等のアンモニウム塩である。アンモニウム塩は, WHOにより発癌性物質に認定された有害なディーゼル排気粒子と異なり, それ自身は有害物質ではない。しかし, 潮解性であるため, 高湿度において, その表面は水で覆われ, 表面の水に大気中酸性ガスが吸収され, 粒径サブμm粒子表面の水分量は極めて微量であることから, 粒子表面のpHは, -2～2程度と極めて強酸性であることが報告されている。従って, PM2.5の酸性度(pH)をモニタリングすることは, PM2.5の人体の健康へのリスク評価を行う上で必要不可欠である。
北京市清華大学において, 2017年1月～12月の期間中, 大気中PM2.5濃度とPM2.5中[H+] 濃度の測定を1日毎継続的に行った。
その結果, PM2.5濃度の年平均値は56.1±51.8μg/m3(n=313)であり, 中国の環境基準の年平均値35μg/m3を大幅に超えていた。また, 環境基準の日平均値75μg/m3を超えた日は73日に達した。
PM2.5中[H+] 濃度の年平均値は3.02±5.44nmol/m3(n=187)であり, 1月, 2月, 3月の冬季と7月の夏季に10 nmol/m3を超える高濃度が観測された。
2017年1月及び7月においてPM2.5濃度が高く, 相対湿度が60%以上となるPM2.5試料を対象として, PM2.5中[H+]と化学イオン濃度の測定結果からPM2.5粒子表面の水分量とPM2.5中[H+]濃度を算出した結果, 水分量は14.8～35.9μg/m3であり, PM2.5中[H+]濃度は8.0～32.9 nmol/m3であった。その結果, PM2.5粒子表面の水分中の [H+] 濃度は0.33～1.29 mol/Lとなり, PM2.5粒子表面のpHは－0.11～0.48と極めて強酸性であることが判った。
Recent years, many studies point out that the fine particles matter less than 2.5 µm has more damage to human body. Especially, the measurement of acidity in PM2.5 is essential for investigation of risk to human health. In this study, the observation of PM2.5 was carried out in Beijing, China to measure chemical ions and acidity in PM2.5 from January to December 2017. PM2.5 was continuously collected every day, by using 7 days sampler with the parallel plate type diffusion scrubber for removal of NH3. PM2.5 samples were extracted by ion exchanged water, and then the acidity (pH) of PM2.5 solution was measured by micro pH sensor and chemical ions such as Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, F-, HCO3-, Cl-, NO3- and SO42- were measured by ion chromatograph.
Water content on PM2.5 is necessary to calculate pH of surface on PM2.5 by H+ concentration of PM2.5. According to the method estimating water content of PM2.5 from the concentration of deliquescent materials such as (NH4)2SO4, NH4NO3 and NaCl, water contents of PM2.5 collected in Beijing, January and July, 2017 were ranged 14.8～35.9μg/m. As the results, pH of surface on PM2.5 were ranged - 0.11～0.48. It was found that pH of surface on PM2.5 was highly acidic.