🌫️ 大気汚染物質の分類
大気汚染物質は「一次生成物質（発生源から直接排出）」と「二次生成物質（大気中の反応で生成）」に分けられます。
| 分類 | 代表物質 | 発生源・特徴 |
|---|---|---|
| 一次生成物質 | SOx（二酸化硫黄）、NOx（窒素酸化物）、SPM | 工場・自動車から直接排出 |
| 二次生成物質 | 光化学オキシダント（Ox）、PM2.5（一部） | 一次物質が大気中で光化学反応を起こして生成 |
主な大気汚染物質の環境基準
| 物質 | 環境基準 |
|---|---|
| 二酸化硫黄（SO₂） | 1時間値の1日平均値 0.04 ppm以下 |
| 二酸化窒素（NO₂） | 1時間値の1日平均値 0.04〜0.06 ppm |
| 光化学オキシダント（Ox） | 1時間値 0.06 ppm以下 |
| PM2.5 | 年平均値 15 μg/m³以下（1日平均値35 μg/m³以下） |
| 一酸化炭素（CO） | 1時間値の1日平均値 10 ppm以下 |
⚠️ 光化学オキシダント（Ox）は二次生成物質！発生源から直接放出されるのではなく、NOx＋VOC＋紫外線で生成
☀️ 光化学オキシダント（Ox）
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 定義 | 大気中で光化学反応によって生成される酸化性物質の総称 |
| 主成分 | オゾン（O₃）が組成の大部分 |
| 前駆物質 | NOx（窒素酸化物）＋ VOC（揮発性有機化合物）＋ 紫外線 |
| 環境基準 | 1時間値が0.06 ppm以下 |
| 常時測定 | 非メタン炭化水素（NMHC） を常時測定（メタンではない） |
| 達成率 | 極めて低い（ほぼ0〜0.2%）⭐ |
生成メカニズム
NO₂ + UV-A → NO + O（活性酸素）→ O + O₂ → O₃（オゾン）
VOC（揮発性有機化合物）との反応でPAN等も生成 → 光化学スモッグ
✅ 環境基準の達成率が「ほぼ0%」の物質 → 光化学オキシダント（Ox）！
💨 PM2.5（微小粒子状物質）
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 定義 | 空気動力学径 2.5 μm以下 の粒子状物質 |
| SPMとの違い | SPM（浮遊粒子状物質）は空気動力学径 10 μm以下 |
| 環境基準 | 年平均値 15 μg/m³以下、かつ1日平均値35 μg/m³以下 |
| 成因 | 一次（燃焼由来）＋ 二次（SOx・NOxが大気中で変換） |
| 健康影響 | 肺の深部まで到達→呼吸器・循環器疾患 |
| 達成率の推移 | 近年急激に改善（2020年度は約98%） |
⚠️ PM2.5は「2.5 μm以下」、SPMは「10 μm以下」。PM2.5のほうが細かく肺の奥まで到達！
🏠 シックハウス症候群
シックハウス症候群：建築材料や家具から放散される化学物質によって引き起こされる健康障害（頭痛・眼・鼻・喉の刺激・倦怠感）
| 物質 | 発生源 | 規制 |
|---|---|---|
| ホルムアルデヒド ⭐ | 合板・接着剤・塗料 | 建築基準法で建材の使用が制限（禁止ではない） |
| クロルピリホス | 農薬・防蟻剤 | 建築基準法で使用禁止 |
| トルエン・キシレン | 塗料・ワニス | ガイドライン値設定 |
| パラジクロロベンゼン | 防虫剤・芳香剤 | ガイドライン値設定 |
⚠️ ホルムアルデヒドは「禁止」ではなく「制限」！F☆☆☆☆等の等級による使用量制限
室内空気の総VOC（暫定目標値：400 μg/m³以下）
⚠️ 総VOCの暫定目標値（400μg/m³）は各VOCの毒性ベースではなく、総量として設定されたもの
🦠 ダニ・カビ・レジオネラ
ダニアレルゲン
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| アレルゲン源 | ヒョウヒダニの死骸・糞 |
| 根拠法 | 学校保健安全法においてダニ又はダニアレルゲンの基準が設定 |
| 対策 | 掃除・除湿・換気（湿度60%以下を維持） |
カビの増殖と健康
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 増殖条件 | 気温と気湿（温度・湿度） が影響 |
| 健康影響 | アレルギー性疾患（喘息・アレルギー性鼻炎）、感染症 |
| 対策 | 気温と気湿の管理がアレルギー性疾患予防に重要 |
レジオネラ症
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 原因菌 | レジオネラ属菌（Legionella pneumophila等） |
| 感染経路 | エアロゾル吸入（人から人への感染はない） |
| 好発場所 | 温泉・公共入浴施設・冷却塔・加湿器 |
| 好発年齢 | 50〜70歳代（高齢者・免疫低下者） |
| 症状 | 重症肺炎（在郷軍人病） |
⚠️ レジオネラ症は高齢者（50〜70歳代）に多い！20〜30歳代が多いは誤り
🌡️ 逆転層と大気汚染物質の滞留
通常は上空ほど気温が低下し汚染物質は拡散しますが、逆転層が形成されると上空に暖かい層ができ、汚染物質が滞留します。
| 逆転層の種類 | 発生条件 |
|---|---|
| 地形性逆転層 ⭐ | 盆地・谷間に冷たい空気が流入して発生 |
| 放射性逆転層 | 夜間・快晴時に地面が放射冷却されて発生 |
| 沈降性逆転層 | 高気圧の中心部で空気が下降・断熱昇温して発生 |
| 移流性逆転層 | 暖かい空気が冷たい地面・海面上を移動して発生 |
| 前線性逆転層 | 温暖前線付近で暖気が寒気の上に乗り上げて発生 |
✅ 盆地・谷間 → 地形性逆転層！冷たい空気が低地に流れ込んで汚染物質が滞留する
⚡ 非電離放射線と光化学反応
| 区分 | 波長 | 光化学反応への関与 |
|---|---|---|
| UV-A（320〜400 nm） ⭐ | 長波長UV | 光化学オキシダント生成に主に関与（地表まで届く） |
| UV-B（280〜320 nm） | 中波長UV | 一部地表到達・日焼け・皮膚がん |
| UV-C（200〜280 nm） | 短波長UV | 成層圏オゾンで吸収→地表にほぼ届かない |
| 可視光線・赤外線 | 長波長 | 光化学オキシダント生成に関与しない |
✅ 光化学オキシダント生成に関与するのはUV-A（320〜400nm）。UV-Cは成層圏で吸収されて届かない
🔬 大気汚染物質の測定法
| 大気汚染物質 | 測定法 | 原理 |
|---|---|---|
| 一酸化炭素（CO） ⭐ | 非分散型赤外線吸収法（NDIR法） | COが吸収する赤外線の吸収量を測定 |
| 二酸化窒素（NO₂） | ザルツマン吸光光度法・化学発光法 | ザルツマン試薬との反応生成物の吸光度 |
| 光化学オキシダント（Ox） | 中性ヨウ化カリウム法・UV吸収法 | ヨウ素の酸化またはUV吸収 |
| 二酸化硫黄（SO₂） | 紫外線蛍光法・溶液導電率法 | SO₂の紫外線蛍光 |
| 浮遊粒子状物質（SPM） ⭐ | β線吸収法 | ろ紙上に捕集しβ線を照射→透過量で重量換算 |
✅ CO → 赤外線吸収法（NDIR） SPM → β線吸収法。この2つは特に出題頻度が高い！
📈 大気汚染物質の年次推移と発生源
| 物質 | 主な発生源 | 年次推移 | 自排局 vs 一般局 |
|---|---|---|---|
| SO₂（二酸化硫黄） ⭐ | 工場・発電所等の固定発生源（石油・石炭燃焼） | 1970年代に急増→規制強化で急激に低下 | 一般局≒自排局（固定源が主） |
| NO₂（二酸化窒素） ⭐ | 自動車排出ガス・高温燃焼 | 1970〜90年代に高く→低下。達成率は近年約95〜98% | 自排局 > 一般局 |
| 光化学オキシダント（Ox） ⭐ | 二次汚染物質（NOx＋VOC＋紫外線） | あまり低下せず横ばい〜微増。達成率ほぼ0% | 一般局≒自排局 |
⚠️ SO₂の主な発生源は工場・発電所（固定発生源）。自動車排出ガスが主ではない！四日市ぜんそくの原因もSO₂
📋 国試頻出まとめ
| # | テーマ | 重要ポイント |
|---|---|---|
| 1 | 光化学オキシダント | 二次生成物質・主成分O₃・環境基準0.06 ppm・達成率ほぼ0% |
| 2 | Oxの常時測定 | **非メタン炭化水素（NMHC）**を常時測定（メタンではない） |
| 3 | PM2.5 vs SPM | PM2.5 = 2.5μm以下、SPM = 10μm以下 |
| 4 | ホルムアルデヒド | 建築基準法で使用制限（禁止ではない！クロルピリホスが禁止） |
| 5 | 総VOC | 暫定目標値400μg/m³は毒性ベースではなく総量ベース |
| 6 | レジオネラ症 | エアロゾル吸入感染・50〜70歳代に多い（20〜30代ではない） |
| 7 | 地形性逆転層 | 盆地・谷間に冷たい空気が流入して発生 |
| 8 | UV-A | 光化学オキシダント生成に主に関与（UV-Cは成層圏で吸収） |
| 9 | CO測定法 | 非分散型赤外線吸収法（NDIR法） |
| 10 | SPM測定法 | β線吸収法 |
| 11 | SO₂の発生源 | **固定発生源（工場）**が主。四日市ぜんそくの原因 |
| 12 | サーマルNOx | 高温燃焼で大気中のN₂が酸化されて生成（燃料中の窒素はフューエルNOx） |
📝 国試過去問チェック
第111回 問138（一般問題）
大気汚染物質Ａ（達成率ほぼ0%・単位ppm）とＢ（達成率が近年急改善・単位μg/m³）に関する記述として、正しいのはどれか。2つ選べ。
- Ａ及びＢは、いずれも一次生成物質である
- Ａは、光化学スモッグの原因となる酸化性物質の総称で、組成の大部分はオゾンである
- Ａの発生状況を把握するために、メタンが常時測定されている
- Ｂは、粒子状物質のうち空気動力学径が10 μm以下のものと定義されている
- Ａ及びＢを低減するために、固定発生源からの揮発性有機化合物の排出基準が設定されている
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正答：2・5
A＝光化学オキシダント（Ox）、B＝PM2.5
2✅ A（光化学オキシダント）は光化学スモッグの原因となる酸化性物質の総称で、組成の大部分はオゾン（O₃）
5✅ 固定発生源からのVOC排出基準によってOx（前駆物質NOx・VOC）とPM2.5の両方を低減できる
1❌ A（Ox）は二次生成物質。一次生成物質ではない
3❌ 常時測定されるのは非メタン炭化水素（NMHC）。メタン自体ではない
4❌ B（PM2.5）は2.5 μm以下。10 μm以下はSPM（浮遊粒子状物質）
第111回 問139（一般問題）
室内において健康影響を与える因子及び指標・基準に関する記述として、正しいのはどれか。2つ選べ。
- 室内空気中の総揮発性有機化合物の暫定目標値は、各揮発性有機化合物の毒性を基に定められている
- ヒョウヒダニの死骸はアレルゲンとなるため、学校保健安全法においてダニ又はダニアレルゲンの基準が設定されている
- ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の原因となり、建築基準法において建材への使用が禁止されている
- カビの増殖は気温や気湿によって影響を受けるため、気温と気湿の管理は、アレルギー性疾患の予防には重要である
- レジオネラ属菌は温泉や公共入浴施設において感染例が多く、20〜30歳の患者数が多い
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正答：2・4
2✅ 学校保健安全法でダニ又はダニアレルゲンの基準が設定されている
4✅ カビの増殖は気温・気湿が影響するため、その管理がアレルギー性疾患の予防に重要
1❌ 総VOCの暫定目標値（400μg/m³）は各VOCの毒性ではなく総量として設定されたもの
3❌ 建築基準法ではホルムアルデヒドの建材への使用は「制限」（F☆☆☆☆等の等級規制）。完全禁止ではない
5❌ レジオネラ症は50〜70歳代の高齢者に多い。20〜30歳代が多いは誤り
第110回 問25（必須問題）
逆転層は大気汚染物質の滞留を引き起こす。盆地や谷間などの低地に冷たい空気が流入して発生するのはどれか。1つ選べ。
- 沈降性逆転層
- 地形性逆転層
- 放射性逆転層
- 移流性逆転層
- 前線性逆転層
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正答：2
2✅ 地形性逆転層は盆地や谷間などの低地に冷たい空気が流れ込んで発生する
1❌ 沈降性逆転層は高気圧中心部で空気が下降することで発生
3❌ 放射性逆転層は夜間の放射冷却（晴れた夜に地面が冷える）で発生
4❌ 移流性逆転層は暖かい気流が冷たい地面・海面上を移動することで発生
5❌ 前線性逆転層は温暖前線付近で暖気が寒気の上に乗り上げることで発生
第109回 問24（必須問題）
地上部での光化学オキシダントの生成に関与する主な非電離放射線はどれか。1つ選べ。
- 遠赤外線
- 近赤外線
- 可視光線
- UV-A
- UV-C
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正答：4
4✅ 光化学オキシダント生成には**UV-A（320〜400 nm）**が主に関与。NO₂がUV-Aで光分解されNOと活性酸素（O）に分かれ、OがO₂と結合してO₃（オゾン）が生成
5❌ UV-Cは成層圏オゾンに吸収されてほぼ地表に届かない
1・2・3❌ 赤外線・可視光線は光化学反応に関与しない
第109回 問139（一般問題）
大気汚染物質の測定法に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
- 一酸化炭素は、照射した赤外線の吸収量に基づいて測定される
- 二酸化窒素は、紫外線の照射によって励起したNO₂分子が発する蛍光の強度に基づいて測定される
- 光化学オキシダントは、ザルツマン試薬との反応により生じる生成物の吸光度に基づいて測定される
- 二酸化硫黄は、エチレンとの反応により生じる近紫外線領域の発光の強度に基づいて測定される
- 浮遊粒子状物質は、ろ紙上に粒子を捕集して、β線を照射し、その透過量に基づいて測定される
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正答：1・5
1✅ CO：非分散型赤外線吸収法（NDIR法）。COが特定波長の赤外線を吸収する性質を利用
5✅ SPM（浮遊粒子状物質）：β線吸収法。ろ紙に捕集した粒子にβ線を照射し、透過量から粒子の重量を算出
2❌ NO₂の測定：ザルツマン法（吸光光度法）または化学発光法（紫外線励起蛍光はオゾン測定）
3❌ ザルツマン試薬はNO₂の測定に使用（光化学オキシダントは中性ヨウ化カリウム法）
4❌ SO₂は紫外線蛍光法（エチレン燃焼法はNOx測定）
第108回 問139（一般問題）
大気汚染物質ア〜ウ（SO₂・NO₂・光化学オキシダントのいずれか）の年平均値の推移グラフに関する記述のうち、正しいのはどれか。1つ選べ。
（ア：一般局≒自排局で横ばい イ：自排局 > 一般局で低下傾向 ウ：1970年代に高く急激に低下）
- 大気汚染物質アは、光化学反応によって生じる二次汚染物質である
- 大気汚染物質イは、燃焼などの高温下で大気成分が酸素と反応して生じる
- 大気汚染物質ウは、主に自動車排出ガス成分として放出され、固定発生源の影響は小さい
- 大気汚染物質アは、四日市ぜん息の主な原因物質である
- 大気汚染物質イの2010年度以降における大気環境基準達成率は、一般局と自排局のいずれにおいても低い
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正答：1
グラフの対応：ア＝光化学オキシダント（横ばい） イ＝NO₂（自排局>一般局・低下傾向） ウ＝SO₂（1970年代最大→急激低下）
1✅ ア（光化学オキシダント）はNO₂・VOC＋紫外線の光化学反応で生じる二次汚染物質
3❌ ウ（SO₂）の主な発生源は工場・発電所等の固定発生源（自動車排出ガスが主ではない）
4❌ 四日市ぜん息の主因はウ（SO₂）（アの光化学オキシダントではない）
5❌ イ（NO₂）の達成率は2010年代以降、一般局・自排局ともに高い（約95〜98%、低くはない）
第107回 問140（理論問題）
大気中の窒素酸化物に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
- 大気中の窒素酸化物は水分と反応して、酸性雨の原因となる
- サーマルNOxは、化石燃料中の窒素化合物の燃焼に由来する
- 大気中の窒素酸化物は、非メタン炭化水素と反応して光化学オキシダントの原因となる
- 排出NOxはK値規制（施設単位の排出基準）が行われている
- 2010年度以降のNO₂環境基準達成率は、一般局・自排局いずれも約80%で推移している
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正答：1・3
1✅ NOx + H₂O → HNO₃（硝酸）→ 酸性雨の原因（SOxとともに主要原因）
3✅ NOx + 非メタン炭化水素 + 紫外線 → 光化学オキシダント（光化学スモッグ）
2❌ サーマルNOx：高温燃焼で大気中のN₂が酸化されて生成。化石燃料中の窒素化合物からはフューエルNOx
4❌ K値規制は**SOx（硫黄酸化物）**への規制。NOxは総量規制・排出基準による規制
5❌ 2010年度以降のNO₂達成率：一般局約98%、自排局約95%（約80%ではない）
第107回 問141（理論問題）
室内環境と健康に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
- ヒョウダニの死骸や排泄物は、気管支ぜん息や鼻炎などのアレルギー性疾患の原因となる
- 暖房器具の不完全燃焼で生成するCOは、NOよりもヘモグロビンへの親和性が高い
- レジオネラ属菌が混入したエアロゾルを吸入すると、肺炎を引き起こすことがある
- TVOCの暫定目標値は、室内空気汚染物質の毒性を基に定められている
- 化学物質の室内濃度指針値は、シックハウス症候群を引き起こす閾値に不確実係数を適用して定められている
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正答：1・3
1✅ ヒョウダニ（チリダニ）：死骸・排泄物がアレルゲン→気管支ぜん息・アレルギー性鼻炎の主要原因
3✅ レジオネラ属菌は24℃以上の水（冷却塔・循環風呂）で繁殖→エアロゾル吸入→肺炎（在郷軍人病）を引き起こすことがある
2❌ HbとのKd：NO＞CO（NOの親和性はCOの数百〜数千倍高い）。COよりNOの方が親和性が高い
4❌ TVOCの暫定目標値（400μg/m³）は毒性からではなく総量ベースで設定
5❌ 室内濃度指針値：職場許容濃度（TLV）等を参考に設定。シックハウス閾値から直接設定ではない