中国の3つの典型的なメガシティにおけるPM中の金属元素と鉛同位体：空間分布と発生源の分布

Metallic elements and Pb isotopes in PM in three Chinese typical megacities: spatial distribution and source apportionment.

• H M Xu
• K L He
• R Feng
• Z X Shen
• J J Cao
• S X Liu
• K F Ho
• R-J Huang
• B Guinot
• Q Y Wang
• J M Zhou
• M X Shen
• S Xiao
• B H Zhou
• J E Sonke

抄録

微粒子状物質（PM2.5）中の重金属汚染は、中国では特に冬期に深刻な環境および健康問題となっている。ここでは、中国の代表的な3つの大都市（北京、長春、成都）から2014年1月に採取した24時間積算毎日PM2.5サンプルから40種類の元素を検出し、元素の空間的変動、局所的な発生源、地域的な輸送を反映させた。長春で測定されたPM2.5の元素濃度は、北京と成都に比べてそれぞれ11.1％と48.4％高かった。このように、長春のPM2.5は高レベルで多様な元素プロファイルを示した（産業排出元素マーカーの濃度が高いことを特徴とする）。元素比と鉛同位体比の結果から、石炭燃焼源を除いて、北京では他の2都市に比べて自動車からの排出物がPM2.5に寄与しており、長春のPM2.5は鉄鋼業や自動車産業などの産業源からの寄与が大きいことがわかった。さらに、中国北西部からの長距離輸送による地殻ダストが北京と長春の元素レベルを決定する上で重要な役割を果たし、発生源強度の50%以上を占めていた。しかし、成都では特定の支配的な発生源は特定されておらず、成都東部地域では建設活動を中心とした人為的な粉塵の寄与に注意を払う必要がある。本研究は、中国におけるPM2.5重金属の空間分布の特徴と発生源の理解を深めるとともに、PM2.5重金属の基準や戦略をより適切に設定することに貢献した。

Heavy metal pollution in fine particulate matter (PM2.5) is a serious environmental and health concern in China, particularly during winter. Here, we detected 40 elements in 24 h integrated daily PM2.5 samples collected in January 2014 from three typical Chinese metropolises (Beijing, Changchun, and Chengdu) to reflect elemental spatial variations, local sources, and regional transport. The measured elemental concentrations in Changchun were 11.1% and 48.4% higher than those in Beijing and Chengdu, respectively. Thus, PM2.5 from Changchun exhibited high levels and diversity in the elemental profile (characterized by high concentrations of industrial emission elemental markers). The results of elemental ratios and Pb isotopes proved that, except for a coal combustion source, vehicular emissions contributed more to PM2.5 heavy metals in Beijing than in the other two cities; Changchun PM2.5 elements received large contributions from industrial sources, including iron and steel manufacturing, and automobile industry. Moreover, crustal dust from long-range transport of regional air masses from the northwest regions of China played a crucial role in determining elemental levels in Beijing and Changchun, accounting for more than 50% of source intensity. However, a specific dominant source was not determined in Chengdu; the contribution of anthropogenic dust, mainly from construction activities, needs to be paid attention in Chengdu eastern area. This study contributed to enhancing our understanding of elemental spatial distribution characteristics and sources and to setting more judicious standards and strategies for PM2.5 bound heavy metals in China.