国際環境協力への実践プロジェクト
A practical project for the international environmental cooperation
プロジェクト履修学生:孫 楊、柏木 信明、呉 迪、 陳 啓宇
プロジェクト担当教員:王 青躍
関連学外組織:上海大学、国立環境科学研究所、上海市疾病予防控制センター他
都市部微小粒子状物質の挙動とその変異原性調査
Investigation on behavior and mutagenicity in urban fine particles
プロジェクト No.9
The mortality rate due to world range cancer keeps rising now.
As for the carcinogen that exists in the suspended particulate
in ambient aerosol , it is many kinds of materials. Ambient fine
particles attribute to SPM which are mainly contributed by
automobile exhaust source have been reported to cause
serious health effects.
In this project, investigation of atmospheric environmental and
technology interchange were conducted by cooperated
assistant professor Lu shenlin at shanghai University. Collected
filters
were
brought
on
Japan
and
analyzed
Mutagenicity,Carbon and PAHs.
Abstract
現在、世界範囲内がんによる死亡率が上昇を続け
ている。環境大気中の浮遊粒子に存在する発がん性物質につい
ては、多種類の物質である。首都圏へと繋がる交通網が多い埼
玉県は、自動車由来の汚染物質が高濃度の地域であり、健康に
大きいな影響を与えている。また、日本の越境汚染問題と関連
地域である中国への調査も重要である。
本プロジェクトでは、中国上海市において、上海大学(呂
森林教授)と連携し、現地での大気環境調査や技術交換などを
実施した。現地で捕集したサンプルを日本に持ち帰って、変異
原性試験、炭素分析、PAH成分の測定を行った。
実験方法
中国におけるモデル調査地域のPM2.5による複合的な生体影響の要因に関連研究
• PM2.5における変異原性物質の調査及び解析を行う
• Ames Testing を行い、発癌性物質に関する情報を調査
• 変異原性活性の判明
• 陽イオンおよび陰イオン分離・定量
イオンクロマトグラフ (Dionex, DX-100)
Ames試験、マイクロサスペンジョン法にて
(Salmonella typhimuriumTA98, TA100, YG1024)
•
• 質量濃度および炭素濃度の把握
熱光学式炭素分析計
(DRI model 2001; IMPROVE法)
実験結果
PAHs成分の把握
ガスクロマトグラフ質量分析装置
GC/MS/MS : Varian3800GC/300-TQMS GL Science T-DexII
Table 1. The concentrations of organic carbon,
element carbon, major ions, elements, total 8 PAHs,
and mutagenicities in fine particles
Table2. Contributions of PAHs to total indirect-acting mutagenicity of urban fine particles in
Salmonella typhimurium TA100 strain with S9 mix
PAH
Abbr.
M.W.
Mutagenicity
PAHs concentations
Mutagenicity of PAHs
Contributions of PAHs
(g/mol )
(rev./nmol)
(10-3 nmol/m3)
(rev. /m3)
(%)
Shanghai
Shanghai
Shanghai
Shanghai (PM2.5)
090116
090117
090118
090116
090117
090118
090116
090117
090118
Benzo[a]anthracene
BaA
228.3
10
5.26
0.25
8.10
0.053
0.002
0.081
0.12%
0.00%
0.17%
Chrysene
CHR
228.3
1
8.26
25.46
13.50
0.008
0.025
0.014
0.02%
0.04%
0.03%
Benzo[b]fluoranthene
BbF
252.3
34
17.42
33.51
6.11
0.592
1.139
0.208
1.36%
1.94%
0.44%
Benzo[k]fluoranthene
BkF
252.3
14
25.94
40.17
14.66
0.363
0.562
0.205
0.83%
0.96%
0.43%
Benzo[a]pyrene
BaP
252.3
64
28.31
37.63
14.66
1.812
2.408
0.938
4.16%
4.11%
1.98%
Indeno[1,2,3-cd]pyrene
IcdP
276.3
3
11.37
18.22
10.47
0.034
0.055
0.031
0.08%
0.09%
0.07%
Dibenzo[a,h]anthracene
DahA
278.3
20
2.88
4.71
3.42
0.058
0.094
0.068
0.13%
0.16%
0.14%
Benzo[g,h,i]perylene
BghiP
276.3
1
16.65
22.97
1.12
0.017
0.023
0.001
0.04%
0.04%
0.00%
116.09
182.93
72.03
2.936
4.310
1.547
6.74%
7.35%
3.27%
Total of 8PAHs
Contribution of PAH to total indirect-acting mutagenicity = (Mutagenicity
factor of PAH * Measured concentration of PAH) /Measured mutagenicity in
particles
450
500
400
450
350
400
300
250
200
150
100
SH0801
Mutagenicity (revertants/plate)
SH0802
Mutagenicity (revertants/plate)
Mutagenicity (revertants/plate)
SH0801
350
300
250
200
150
700
700
600
600
500
400
300
200
50
0
0
0
2
4
6
8
Sample dose (m3 air/plate)
10
0
2
4
6
8
Sample dose (m3 air/plate)
TA98 -S9
TA98 +S9
TA98 -S9
TA98 +S9
TA100 -S9
TA100 +S9
TA100 -S9
TA100 +S9
10
400
25.00
300
0
0
4
6
8
Sample dose (m3 air/plate)
YG1024 -S9
YG1024 +S9
Fig.1 Ames testing results list of Saitama urban area
10
10.3
14.18
24.48
8.14
10.52
18.66
8.89
10.19
19.08
Ion (μg /m3)
NH4+
K+
NO3SO42-
3.84
0.42
8.54
5.60
7.98
0.92
17.79
10.73
8.31
1.19
17.27
13.00
6.71
0.84
14.53
9.77
Element (%)
S
K
S/K
3.39
0.41
8.27
8.78
0.98
8.96
9.01
1.33
6.80
7.06
0.91
8.01
29.71
3.61
46.65
4.53
26.58
3.27
34.31
3.86
Revitalization of
mutagenicity
(rev. /m3)
TA98/S9TA98/S9+
TA100/S9TA100/S9+
83.71
55.61
41.95
43.56
95.50
85.88
82.10
58.65
98.57
90.68
69.21
47.35
92.59
77.39
64.42
49.85
Organic material
of mutagenicity
(rev. /mg-oc)
TA98/S9TA98/S9+
TA100/S9TA100/S9+
10.17
6.76
5.10
5.29
11.60
8.34
9.98
5.69
11.98
11.14
8.41
5.82
11.25
8.71
7.83
5.61
NO3-
0.14
K+
20.00
200
100
2
8.23
5.86
14.09
TOC
TEC
TC
SO42-
100
0
average
500
0.35
15.00
100
50
090118
The total of 8 PAHs (ng /m3)
PAHs/OC
SH0802
800
090117
Carbon (μg /m3)
B) Mutagenicity of urban fine particles in TA100
strain with S9 mix (rev. /m3, air)
090116: 43.56 ; 090117: 58.65 ; 090118: 47.35
Mutagenicity (revertants/plate)
A)
090116
10.00
0
2
4
6
8
10
YG1024 +S9
TOC
12
TEC
8.09
10
8
4.37
4.48
6
19.16
12.65
5.00
Sample dose (m3 air/plate)
YG1024 -S9
NH4+
14
0.34
0.65
0.00
SH801
SH802
4
2.51
3.61
2
0
1.86
shang090801
shang090802
Fig.2 Contributions of Cabon and Ion in urban fine particles
おわりに:
観測期間において、菌株、S9mixの添加の有無に係わらず、変異原活性 (rev./m3)はすべて陽性を示した。上海市都市大
気中PM2.5の変異原性とPAHsとの関連性があると考えられるが、粒子組成分析から自動車排気やバイオマス燃焼など、いくつかの発生源
の影響を示唆する結果が得られた。また、二次生成粒子は、自動車排ガス等に含まれる炭化水素が光化学反応により粒子化したものがあ
ると考えるため、今後はその健康影響の調査および解析を行う予定である。
参考文献
1.Michelle L. Bell, Francesca Dominici, Keita Ebisu, Scott L. Zeger, and Jonathan M. Samet (2007): Spatial and Temporal Variation in PM2.5 Chemical Composition in the United States for Health Effects
Studies, Environmental Health Perspectives 115,989–995
2.B.N.Ames, L.McCann and E.Yamasaki, Methods for detecting carcinogens and mutagens with the Salmonella/mammalian microsome mutagenicity test, Mutation Res.,31, 347-364,1975
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9,国際環境協力への実践プロジェクト