大気粉塵中ナノ粒子のキャラクタリゼーション

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(1)理工学研究所共同研究第２類. 大気粉塵中ナノ粒子のキャラクタリゼーション研究代表者古田直紀緒言我が我が研究室では、1995年から中央大学理工学部キャンパス屋上において、大気粉塵の主成分元素及び微量元素濃度を継続してモニタリングしている。その結果、大都市東京の大気粉塵中にはヒ素、セレン、カドミウム、アンチモン、鉛などの有害汚染元素が小さな粒径の大気粉塵に濃縮されていることが明らかになった。アンチモンはヒ素と同様に有害な元素として知られており、その毒性は化学形態によって異なる。本研究では、特に汚染が著しいアンチモン（Sb）に着目し、その化学形態の解明を試みた。. アンチモンの用途 III アンチモン酸化物 (Sb2O3) ・・・樹脂、ゴム、繊維等の難燃助剤. > 7.0 mm. 鼻腔. 気管. 気管支枝. 3.3–4.7 mm. 気管支. 各呼吸器に沈着する大気粉塵の粒径. V. 濃度 (ng m-3). 0. 4.0. 0.1 0.5 1. 5 10. 1.0. 20. 0.1. 30. Cd. Cu. 0.5 1. 5 10. 弱い毒性. 800 800. 100 100. 600 600. 50 50. 400 400 200 200 0 0. 00 0. 500. 1000. 1500. 0. 2000. 10000 10000 10000 9000 9000. Sb(III) 5 ppb. 1200 1200. 8000 8000 8000 7000 7000 6000 6000 6000. 1000 1000. counts. Count. 1400 1400. 800 800. 400 400. 1400 1200 1200 1000 1000 800 800 600 600 400 400 200 200 0 0. 500. 1000. 1500. 0. 300. 400. 500. 600. 700. 2000. 1000 1000 00 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. 300 300. 400 400. 500 500. 600 600. 700. 900. 900 900 800 800. Sb(V) 5 ppb. 700 700. 600. Sb(V) 10 ppb. 600 600. 500 500. 400 400. 300. 300 300 200 200. 100 100. 0. 500 500. 0. 1000 1000. 0. 00 00. 2000 2000. 1500 1500. 100 100. 200 200. time(s). 700 700. Sb(III), Sb(V) 及び TMSb の質量濃度分布 1.0. 6月 Sb(III). 0.10. 6月 Sb(V). 0.5. 0.5. 1.0. 200. 0. 0. 1400. 1.0. 100. TMSb(V) 70 ppb. 5000 5000 4000 4000 4000 2000 3000 3000 2000 2000. 600 600. 200 200 0 0. APM 試料. 150 150. 1000 1000. 0.05 0.1 0.5 1. 0. 5 10. 1.0. 1月 Sb(III). 0.5. 6月 TMSb. 0.05. 0.05 0.1 0.5 1. 0. 5 10. 0.10. 1月 Sb(V). 0.5. 0.05 0.1 0.5 1. 5 10. 1月 TMSb. 0.05. 15. 0.05 0.1 0.51. 5 10. Pb. 10. 0 20. 0.05 0.1 0.5 1. 5 10. 0. 0.05 0.1 0.5 1. 5 10. 0. 0.05 0.1 0.5 1. 5 10. 粒径 (µm) 0.050.1 0.51. 5 10. Ba. 発生源による Sb(III) からSb(V)への生成過程 800 ℃. 焼却飛灰. ブレーキダスト. 10 Sb(V) Sb(V). 0. 結論. OH. EDTA + フタル酸: pH 11 200 200. APM 試料. 1200 1200. 0. 2.0. 0.05. 5 10. 0.5. 1月全 Sb. 0. 0. 0.050.1 0.51. Cu, Ba は自動車ブレーキパッドに含まれており、その粒径別濃度分布は粗大側にピークをもつ。 ⇒ 粗大粒子中の Sb の発生源は自動車ブレーキパッドの磨耗によるものと考えられる。. Sb+. H3C. 強い毒性. EDTA + フタル酸: pH 4.5 1400 1400. 濃度 (ng m-3). 20. 10. 0.05. SbO43-. TMSb CH3. 液体クロマトグラフィーを用いたSb化合物の分離. Cd, Pb は焼却飛灰中に濃縮している。 V は重油燃焼の際に発生する。 ⇒ 微小粒子中の Sb の発生源は廃棄物焼却飛灰と考えられる。. 0.6 µm 4.0 µm. 0. SbO33-. time(s). 全 Sb の質量濃度分布. 2.0. Sb(V). より強い毒性. （左）キャンパス屋上でのサンプリングの様子（上） 13段階に分級捕集するためのサンプラー. 結果及び考察. Sb(III). CH3. 50% 分離径 (µm) >11.0 7.90 – 11.0 5.20 – 7.90 3.60 – 5.20 2.10 – 3.60 1.20 – 2.10 0.70 – 1.20 0.50 – 0.70 0.30 – 0.50 0.20 – 0.30 0.12 – 0.20 0.06 – 0.12 <0.06. 6月全 Sb. 天然に存在する主な Sb の化学形態. 2.1–3.3 mm. 1.1–2.1 mm. サンプリング. 4.0. 金属アンチモン・・・蓄電池、軸受減摩、硬鉛鋳物、電線、ケーブル、合金 III アンチモン硫化物 (Sb2S3) ・・・自動車のブレーキパッドの潤滑剤. 喉頭. 4.7–7.0 mm 0.65–1.1 mm 肺胞. 研究員. 0.050.1 0.51 5 10 粒径 (mm). 0. 0.050.1. 0.51. 5 10. < 2 µm. 焼却による酸化. Sb(III) 2–11 µm. 200-400 ℃. 摩耗による酸化. 粒径別 APM 中の全 Sb の質量濃度分布は、粒径 0.60 µm (廃棄物焼却飛灰起因)と 4.0 µm (自動車ブレーキパッドの磨耗起因) にピークを持つ二山型の分布であった。焼却場から排出された<2 µmの粒子中のSbは、酸化されてほぼ全てSb(V)で存在する。ブレーキダストから排出された2-11 µmの粒子中のSbは、表面だけが酸化されSb(III)とSb(V)の両方が存在する。自然界に存在する微生物により合成されたTMSbは、粒子表面に吸着し<2 µm及び2-11 µmの両方に存在する。.

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