東京都市街部と郊外における大気中二酸化炭素濃度 の解析

東京都市街部と郊外における大気中二酸化炭素濃度 の解析

著者 村上 和雄

雑誌名 東京家政大学研究紀要 2 自然科学

巻 41

ページ 117‑123

発行年 2001

出版者 東京家政大学

URL http://id.nii.ac.jp/1653/00010707/

東京都市街部と郊外における大気中二酸化炭素濃度の解析

  村上 和雄

（平成12年10月5日受理）

Analysis of Atmospheric Carbon Dioxide Concentration

   in the Town Area and the Suburbs of Tokyo

Kazuo MuRAKAMI

（Received on October 5，2000）

キーワード：大気中二酸化炭素，東京地域の二酸化炭素，風の二酸化炭素濃度への影響

Key words：Atmospheric Carbon Dioxide Concentration， Carbon Dioxide in Tokyo Area，

      Effect of Wind on Carbon Dioxide Concentration

1．緒 言

 近年の人類の発展は地球の破壊の繰り返しと地下資源，

特に化石燃料の大量消費の上に築かれてきた．特に，産 業革命以後、化石燃料の使用量は急速に増え，さらに2

0世紀後半になると産業の大規模化，都市への人口集中，

人類の果てしない欲望などエネルギーが大量に使われる 状況が続いている．

 化石燃料の大量使用は大気中の二酸化炭素の濃度を増 加させているのは周知の事実である．大気中の二酸化炭 素濃度は産業革命以前は280ppm程度であったが，現 在，東京地域では380ppmを越えており，さらに燃料 の大量使用で0，5％の割合で増加していくと言われてい る．二酸化炭素の増加は地球の温暖化の原因であり，温 暖化したときのショッキングな状況が伝えられ十年近く 過ぎている．

最近の環境問題に対する関心は地球環境の問題から我々 の身近にある化学物質による影響へと移っているが地球 温暖化の問題は決して見逃してはならない問題である．

 1997年12月に開かれた温暖化防止京都会議（気候変

動枠組み条約第3回締約国会議＝COP3）は

2008〜2012年の間に温暖化ガス削減目標を1990年に比 べ95％以内に減らすことを京都議定書の形でまとめた．

各国の削減率は日本6％，アメリカ7％，EU8％など である．99年3月時点で84力国が署名，7力国が批准，

日本を含める大半の先進国は国家の事情，大国のエゴ等 で批准していない．また，化石燃料のの使用量を抑えれ

ば，二酸化炭素の発生量は減少するがそれは簡単なこと ではない．開発途上国は，これまで先進国はさんざん化 石燃料を使用して産業の発展や生活レベルの向上を図っ てきたのに，地球温暖化の原因になるからといって先進 国と同様に途上国の化石燃料の使用量を抑制するのはお かしいと主張している．上記のように地球温暖化された 後の深刻なことは理解できるが各国に化石燃料使用量の 削減を進めるとなると難題が山積しており，二酸化炭素 発生削減への世界的な行動には至っていない。日本にお いても昨年の原子力発電所の事故により火力発電がそれ を補い二酸化炭素発生量は増加しているのが現状である．

 著者の研究室では自治体が測定している水質，大気の データをグラフ化，各測定データを解析して環境の汚染 状況を考察している．東京都は1993年から大気中の汚 染物質を詳細に測定しているが，著者はそのうち地球温 暖化ガスである二酸化炭素濃度のデータを基に種々の考 察を試みた．

2．研究方法，二酸化炭素の測定法，測定点の概要

＊環境情報学科 環境有機化学研究室

2．1研究方法：

 東京都が測定した平成6年から8年の都内3地点，東 京都環境科学研究所測定局，都庁地球環境測定局，東京 都町田市能ケ谷測定局の二酸化炭素データ1）を基に Excelでグラフ化し比較検討，考察をした。

2．2二酸化炭素の測定：

 二酸化炭素は各測定局に設置された非分散型赤外ガス 分析計により測定された．本測定器は選択性に優れ，感 度も高いので一酸化炭素，二酸化炭素，炭化水素の測定 に使われている．

村上 和雄

2．3 測定局の概要：

（1） 環境科学研究所測定局（以後，環境研と略す）：

 江東区新砂1−7−5，東京湾に近く工場地帯ですぐ 近くを，明治通りがあり，自動車の排ガスの影響を受 けやすい．樹木は少ない地域である．測定器・サンプ  リング部は地上約33mに設置されている．

（2） 都庁地球環境測定局（以後都庁と略す）：

 新宿区西新宿2−8−1，高層ビルが林立する都庁47 階に測定器・サンプリング部が設置されている．地上 約230mの高い位置にあるので風の影響を受け測定値 は地上のそれと異なる．近くには神宮の森，新宿御苑 などがあり周辺には多数の樹木がある．

（3） 町田市能ケ谷測定局（以後，能ケ谷局と略す）：

 町田市能ケ谷1512，市立鶴川第二小学校の横にあ り周囲は閑静な住宅地とたくさんの樹木がみられる．

近くには鶴川街道があり，朝，夕は自動車のかなりの 渋滞がみられる．サンプリング部は地上18mに設置

 されている．

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     図1．平成6年〜8年の三地点

（都環境，都庁，町田市能ヶ谷）の年平均二酸化炭素濃度

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．

        3．結果および考察 3．1二酸化炭素濃度の年，月変化

 図1は平成6年から8年度までのCO2濃度の年間平均 値を示している．環境研，都庁，能ケ谷の3地点とも3 から5ppmの割合で増加していて，測定地点により差 がみられる．環境研は工業地帯にあり，周辺には明治通 りという大きな道路がありCO2発生源が近くにあるので その濃度は高い．都庁の測定局は地上230mの高さにあ るので自動車などの移動型CO2発生源の大きな影響を受 けず，希釈されて地上より低い値を示している．

 能ケ谷では，3年間の濃度変化はそれ程大きくなく，

環境研よりも濃度は低い。これは自動車の往来の激しい 鶴川街道が近くにあるが，基本的には住宅地で樹木もた くさんあり，CO2発生源が少ない地域にある立地条件  450

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     図2．平成6〜8年の三地点の

（都環境研，都庁，町田市能ケ谷）月別平均二酸化炭素濃度 平成6年

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平成7年一

平成8年，

CO2濃度を示している．三地点は距離がかなり離れてい るにも関わらず濃度の差こそあれ同じような濃度変化パ ターンを示している．CO 2濃度の高さは月により順の入 れ替えがあるが，ほぼ図1と同じく環境研，能ケ谷，都 庁の順である．濃度はいずれも暖房など化石燃料が多く 利用される冬の方が高い．夏の都庁の濃度は冬に比べ他 の二地点の測定値に近い．これは冬には北西の季節風が 強く吹くためCO2濃度は低いが，夏は強い季節風は吹か ず，大気が滞留するため地上230mの上空でも地上に近 い濃度を示すと考えられる．

 平成7年度7月のCO2濃度の上昇は地点に関係なく同 じようであり，CO2濃度上昇の原因は同一と考えられる．

この月の東京都の気候変化から調べたがその原因を明ら かにできなかった．

 また，平成7年度9月，8年度8月のCO 2濃度の減少 は東京気象台編集の東京気象月報2）によるといずれも大 きな台風が日本に来ている．平成7年9月16日には台風 12号が日本ゆっくり日本の南海上を移動し，17日には 三宅島で最大瞬間風速55．4メートルを観測した．

また，平成8年8月15日には大型の台風12号が能登半島 の北西海上を通り東北の東海上へ抜けている．このとき 東京の最大瞬間風速は29．7メートルを記録している．台 風が近づいている数日間のCO 2濃度は風に吹き飛ばされ 低くくなるはずである．また，CO 2は水に溶けやすく台 風に伴う大雨に溶け込むためCO2濃度は急激に減少する はずである．CO 2濃度減少の原因はおそらく複合的な要 因があると予想されるが，台風がCO2濃度を減少させる

1っの原因であると言える．

3．2季節の変化と二酸化炭素濃度

 季節により我々の生活パターンが変化するので一日の CO 2濃度にも違いがみられる．また，樹木の多くあると 地域では，人為的なCO2濃度変化に加え樹木の生命活動 の影響も現れるはずである．ここで述べる季節の春とは 3，4，5月，夏とは6，7，8月，秋は9，10，11月，冬 は12，1，2月とし，各時間ごとのCO 2濃度は平成6年 から8年までの3年間の同時刻の各測定値の平均をグラ

フで示した．

 図3は環境研の春・秋と夏・冬の一日のCO2濃度経時 変化である．興味深いのは冬と夏の朝夕のCO 2の濃度変 化である．夏は朝のCO2濃度が高いのは7時から8時で あるが，冬は9時がピークになっている．この地域のC O2濃度の増減は工場から発生するCO2よりも，近くの

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図3．都環境研の季節別の二酸化炭素濃度一日経時変化

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明治通りを走る自動車，すなわち移動型発生源に大きく 影響されていると考えられる．CO2濃度のピークの時間 は夏が早く，冬遅い．これはわれわれの季節による活動 時間の違いであろう．夕方は冬の方が濃度の増加がはっ

きりみられるが，これも夕方の自動車の移動あるいは渋

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図4．都庁の季節別の二酸化炭素濃度一日経時変化

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村上 和雄

滞時の排ガスが原因であろう．また夜間のCO 2濃度の増 加は東京の内陸側から海に向かって風が吹くいわゆる海 風に乗って各家庭で暖房用の燃料から発生するものと考 えられる．春・秋のCO 2濃度はほぼ同じような変化が見

られ，秋の濃度変化は冬に近い，

 図4は都庁の春・秋と夏・冬の一日のCO2濃度経時変 化である．環境研のCO 2濃度変化のパターンと大きく異 なっている．そして，冬の方がCO2濃度は低く，夏のが 高い．これは，冬は北西の季節風が強く，そのため空気 の流れが大きくCO2濃度は低くなったと考えられる．夏 は冬ほど季節風が強くなく空気の流れが小さいたあCO2 濃度が高い．また，観測地点が高いたあ地上の活動とタ イムラグがみられる．すなわち朝8時の急な濃度減少は 早朝の活動が少ないときのCO2の減少とみらる．午後4 時ころの大きな減少は明確な根拠はないが神宮の森，新 宿御苑の木々の光合成によるCO2の消費が原因ではない かと考えられる．冬季は常緑樹だけと植物の数が減少す

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図5．町田市能ケ谷の季節別の二酸化炭素濃度一日経時変化

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ること，季節風が強いということでCO2濃度の変化は夏 に比べて小さい．春・夏のCO 2濃度変化は非常に類似し ているが，秋の午後12時台と春の午後1〜2時台の濃度 の減少は昼休みによる自動車数の減少が原因と考えられ

る．

 図5は能ケ谷の春・秋と夏・冬の一日のCO2濃度経時

変化である．

 能ケ谷のCO 2濃度およびその変化パターンは他の環境 研・都庁とは大きく異なる．夜間のCO2濃度差が他地域

と比べて高く，特に夏の午前5時頃は410ppmにも 達している．これは人為的原因ではなく，むしろ植物の 生命活動が原因と考えられる．能ヶ谷の測定局周辺は樹 木が多数あり，夏の落葉樹・常緑樹などの樹木の呼吸作 用ににより大量の二酸化炭素が発散されるためと考えら れる．冬は常緑樹だけであることと，そのれらの活動が 活発でないためCO2濃度はそれ程上昇しない．一方各季 節とも，日中には他の地域にないCO2濃度の減少がみら れる．これは樹木の光合成による二酸化炭素の吸収によ るものと考えられる．また冬の変則的な濃度変化，すな わち，午前8，9時の二酸化炭素の増加は近くの鶴川街 道を走る自動車による排ガスが原因であり，夕方からの 濃度の増加は暖房などによるもので，夕方の自動車の排 ガスによる濃度増加ははっきりとわからない．興味深い のは植物の生命活動と人為的な活動によるCO 2濃度の 変化がはっきりとグラフでに現れたことである．

 日照時間とCO 2濃度の関係は夏と冬のグラフから分か る．日の出の早い夏は午前6時頃からCO2濃度が減り始 めているのに対し，日の出の遅い冬は午前9時頃から減 りはじめている．日の入りの遅い夏では光合成から呼吸 作用に変わる時間が冬より遅くなっているのもグラフか

ら理解できる．

3．3 風の二酸化炭素濃度への影響

 風が二酸炭素濃度へ影響すること3．2ですでに述べた が，ここでは都庁の平成7年12月24日から28日までと町 田市能ケ谷の平成7年4月3日から9日までののデータ を基に平均風速と一日のCO2濃度変化のようすを調べた．

 図6は都庁の上記5日間それぞれのCO2濃度の経時変 化を示した．また表1は12月24日から28日までの平均風 速を示した．

 冬は北西の季節風が毎日のように吹くが，風の弱い12 月24日と28日は風が強い他の日のCO2濃度のパターンと は明らかに異なる。平均風速3．8メートルの24日は日曜 日であったため朝夕の自動車のラッシュのみによるもの だがCO2濃度は最大35 ppmの増加が見られる．また，

表1，平成7年12月24日から28日までの平均風速 月  日 12／24 12／25 12／26 12／27 12／28 平均風速

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図6．都庁の平成7年12月24日〜28日までの 二酸化炭素濃度一日経時変化

12月28日は風速が2．6メートルとさらに弱いため最大60 ppmの変化が見られる．この日は年末で終日自動車の 往来が多かったことが分かる。CO2濃度は朝夕のラッシュ 時間より24日，28日とも遅れているのがグラフから

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図7−1町田市能ヶ谷の平成7年4月3日〜9日まで      の二酸化炭素濃度一日経時変化

4／5水

4／6木

読みとれる．これは勿論都庁測定局の高さに起因してい る．風の強い日は比較的低い360〜370ppmの間の濃度 変化にとどまっている．

 図7は町田市能ケ谷の平成7年4月3日から9日まで のCO 2濃度の経時変化を示した．また，表2は能ケ谷近

くの天気，風向，平均風速を示した．

 風が弱い日は4月4，5，7の3日間であるが，CO2 濃度がはっきりグラフに現れているのは4，5日で7日 は明確ではない．これは風向に関係があると思われる．

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図7−2町田市能ヶ谷の平成7年4月3日〜9日まで       の二酸化炭素濃度一日経時変化

4／8土

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表2．町田市能ケ谷近くの平成7年4月3日から9日ま    での気象

月 天気 風向 ^{平均風速（m／s）}

4／3 晴一時曇 NNW ^5．8

4／4 快晴 S 2．5

4／5 晴時々薄曇 S 2．9

4／6 晴後曇 S 3．8

4／7 雨時々曇

NNE

4／8

晴 S 4．3

4／9 一時雨

SW

横浜の方から吹く南風はCO2発生源の工業地帯を経て到 達するので風が弱ければCO 2濃度から風向が推測できる．

例えば4月3日ば日中は北北西の風であるが午前2時前，

午後8時すぎ頃からは南風に変わっている．4月7日は 終日北北西の風であることが分かる．また，4月4，5

日の日中にCO2濃度が低下するのは樹木の光合成による

CO2の吸収による低下であり，風の強い日，弱い日のい ずれの夜間にもCO 2の濃度が増加しているがこれは樹 木の呼吸作用によるものと思われる．

 CO2濃度の変化は上記のような風の影響を受けるの は明らかであるが，それがすべてあるとは言えない，種々 の条件が複合的に作用して変化するものであり，今後さ

らにその原因を検討する必要があると考える．

      4．結 論

 三地点の測定データの解析より平成6年から8年にか けて二酸化炭素濃度は年平均3〜5ppmの程度で増加 していた．二酸化炭素濃度は測定局周辺の環境に影響さ

れる．

 都環境科学研究所は周囲に工場が多くまた明治通りの ような大きな道路があり，樹木が少ないため二酸炭素濃 度の年平均は常に一番高かった．二酸炭素濃度の一年の 変化は1月から8月にかけては緩やかに減少し，8月か ら12月にかけて10〜30ppm程度増加するのが毎年のこ とである．都庁地球環境測定局は測定器が高位置にある ため希釈されて地上より低い値を示し，また二酸化炭素 濃度は地上より時間的な差が見られた．樹木の多い町田 市能ケ谷の二酸化炭素濃度は都心とは異なった変化を示 した．樹木の光合成，呼吸作用の生命活動が二酸化炭素 濃度に反映しており，季節変化に伴う日照時間の変化に 対応して二酸化炭素濃度が変化することも分かった．二 酸炭素濃度は風の強さ，二酸化炭素発生源の方角から風 が吹いてくるかどうかという風向でも大きく変化するこ とが分かった．

 最後に本調査研究に協力いただいた平成10年度環境 情報専攻4年竹花美佐君に感謝します．

      文 献

1）東京都環境科学研究所編集発行，地球環境関連デー   タ集平成6年度，平成7年度，平成8年度版 2）東京管区気象台編集発行，東京気象月報 平成6年  度，7年度，8年度版

Abstact

  Atmospheric carbon dioxide concentration in the city towlls and suburbs of Tokyo was analyzed on the date of Tokyo Metoropolis．

  The carbon dioxide of Tokyo fkom 1994 to 1996 increased at a rate of 3−5ppm．

  The annual average． conce甜ation of carbon dioxide in Koto一㎞was the highest of the three measurement o伍ces

（Koto一㎞＝Tokyo Metropolitan Research Ihsti加te fbr Environmental Protection， Shiゆ㎞＝Tokyo Metropolitan E舳

Environment Measurement o伍ce， Machida＝Nougaya measurement office）． The carbon dioxide for one year decr。ased gently丘om January until August and increased at the rate of 10−30 ppm from August until December．

  The carbon dioxide concentration of Shinj uku was lower than at gromd level because the measurement eqiupment was 230M above the ground．

The carbon dioxide concentration of Machida in the suburbs of Tokyo showed a performance which was different from the center of Tokyo．The respiration fUnction and photosynthesis of dle trees reflected on the carbon dioxide concentration．

  The carbon dioxide concentration was strongly controlled by the strength and directio益of wind．