屋外の大気汚染（汚染物質・粒子状物質・健康影響・WHO指針値・スモッグ・花粉症）

🧠 全体像：大気汚染 air pollution 大気汚染（air pollution） air pollution（大気汚染） は、化学物質chemical substance化学物質（chemical substance）chemical substance（化学物質）・粒子・生物材料が大気に入り、人の不快・疾病・死、作物などへの害、自然環境や人工環境の損傷を起こすことをいう。粒子状物質（PM）・オゾン・二酸化窒素・二酸化硫黄が主役で、「排出→大気中での輸送と変質→環境濃度（人が吸う濃度）」の流れで捉え、健康に基づくWHOの指針値と比べて評価する。スモッグには、石炭の煙とSO2が主役のロンドン型と、自動車排ガス passage of flatus 排ガス（passage of flatus） passage of flatus（排ガス） が日光で変わるロサンゼルス型がある。花粉は生物起源の大気汚染 air pollution 大気汚染（air pollution） air pollution（大気汚染） 物質で、対策は「回避・遮断・除去」である。

大気汚染の定義と分類

• 定義：化学物質 chemical substance化学物質（chemical substance） chemical substance（化学物質）・粒子・生物材料の大気への導入により、人に不快・疾病・死をもたらす、あるいは作物などの生物や自然環境・人工環境を傷つけること。
• 空気の組成：乾燥空気で窒素約78%、酸素約21%、アルゴン約0.9%、二酸化炭素carbon dioxide, CO₂ 二酸化炭素（carbon dioxide, CO₂）carbon dioxide, CO₂（二酸化炭素） 約0.04%。授業の円グラフは、酸素20%、水蒸気1%などの概数で示した。
• 起源：自然起源（山火事の煙とCO、火山活動、メタン、ラドンradonラドン（radon）radon（ラドン））と、人為起源（家庭・工業・農業・輸送。燃料の燃焼 combustion 燃焼（combustion） combustion（燃焼） が中心）。
• 場所：屋外と屋内（屋内は室内空気汚染とシックビル症候群）。

汚染物質の動態：排出・変質・環境濃度

flowchart TD
    A["発生源からの排出<br>単位：g／時"] --> B["大気中での輸送と、物理的・化学的な変質<br>例：NOx と VOC が日光でオゾンに変わる"]
    B --> C["環境濃度<br>人の生活空間（高さ約2 m）の濃度<br>単位：mg/m3 または µg/m3"]
    C --> D["吸入による曝露"]
    D --> E["健康影響"]

💡 規制Regulation 規制（Regulation）Regulation（規制） には2つの層がある。発生源の出口で抑える排出基準と、人が吸う濃度で守る環境基準である。環境濃度には、排出される物質（一次汚染物質）だけでなく、大気中で新しくできる物質（二次汚染物質：オゾン・二次生成のPM）も含まれる。

発生源の分類

⚠️ 授業資料との差：授業資料は面源を「煙突や自動車の排気管」と説明したが、この説明は不正確である。煙突は点源、排気管は移動源の例である。面源は、個々には小さく、集まって大きくなる発生源で、米国の排出インベントリでは郡単位の総量で扱われる¹。授業の円グラフ（地域・年次・対象物質が図に示されていない）には、面源にあたる区分が並び、産業用塗装と消費者用製品の使用が上位 upper 上位（upper） upper（上位） （各約4分の1）、建築用塗装・溶剤solvents 溶剤（solvents）solvents（溶剤） 洗浄・ガソリンスタンド・薪燃焼 combustion 燃焼（combustion） combustion（燃焼） などが続く。授業はこの説明に続けて、「面源がPM排出の50%超を占め、点源や移動源より多い。VOCとNO2も出し、地表オゾンの生成に関わる」と述べるが、この割合は地域・年次・出典が示されていない米国の資料の値と考えられ、一般化できない（授業の値として読む）。

揮発性volatility 揮発性（volatility）volatility（揮発性） 有機化合物 organic compound有機化合物（organic compound） organic compound（有機化合物）（以下VOC）は、固体solid 固体（solid）solid（固体） や液体から気体として放出される化合物の総称で、短期・長期の健康影響を持つものがある。屋内の濃度が屋外より最大10倍高いことが多く、塗料・ニス・塗装剥離剤・洗浄剤・農薬pesticide (agricultural chemical)農薬（pesticide (agricultural chemical)）pesticide (agricultural chemical)（農薬）・建材や家具・コピー機やプリンター・修正液・接着剤・フェルトペン・写真用の溶液など、数千の製品が発生源になる。

主な汚染物質

粒子状物質（PM）の粒径と到達部位

数字は粒子の直径（マイクロメートル）を表す。PM2.5はPM10の一部である。

比較の目安として、人の毛髪の平均直径は約70 µmで、最大の微小粒子 droplet 微小粒子（droplet） droplet（微小粒子） の約30倍である²。

健康影響と疾病負荷

flowchart TD
    A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='droplet'>微小粒子</span>（PM2.5）を吸入"] --> B["肺の奥へ到達・一部は血流へ"]
    B --> C["肺の炎症・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='oxidative stress'>酸化ストレス</span>"]
    C --> D["全身の炎症"]
    D --> E["心血管イベント<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='ischemic heart disease (IHD)'>虚血性心疾患</span>・脳卒中"]
    C --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='chronic obstructive pulmonary disease, COPD'>慢性閉塞性肺疾患</span>・肺癌・小児の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lower respiratory tract infection'>下気道感染</span>"]

⭐ 大気汚染air pollution 大気汚染（air pollution）air pollution（大気汚染） の死亡の大半は、呼吸器ではなく心血管疾患（虚血性心疾患ischemic heart disease (IHD) 虚血性心疾患（ischemic heart disease (IHD)）ischemic heart disease (IHD)（虚血性心疾患） と脳卒中）である。屋外の大気汚染 air pollution 大気汚染（air pollution） air pollution（大気汚染） は、2019年に世界で420万人の早期死亡を起こしたと推定され、内訳は虚血性心疾患ischemic heart disease (IHD) 虚血性心疾患（ischemic heart disease (IHD)）ischemic heart disease (IHD)（虚血性心疾患） と脳卒中が68%、慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD 慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）chronic obstructive pulmonary disease, COPD（慢性閉塞性肺疾患） 14%、急性下気道感染 lower respiratory tract infection 下気道感染（lower respiratory tract infection） lower respiratory tract infection（下気道感染） 14%、肺癌4%である。同じ年に人口の99%がWHOの指針値を超える空気を吸っていた³。疾患の各論は慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD 慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）chronic obstructive pulmonary disease, COPD（慢性閉塞性肺疾患） と肺気腫を参照する。

⚠️ 授業資料との差：授業資料は「2012年に約700万人（世界の死亡の8人に1人）が大気汚染 air pollution 大気汚染（air pollution） air pollution（大気汚染） で死亡」を屋外の大気汚染 air pollution 大気汚染（air pollution） air pollution（大気汚染） の見出しの下に示し、内訳を虚血性心疾患 ischemic heart disease (IHD) 虚血性心疾患（ischemic heart disease (IHD)） ischemic heart disease (IHD)（虚血性心疾患） 40%・脳卒中40%・慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD 慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）chronic obstructive pulmonary disease, COPD（慢性閉塞性肺疾患） 11%・肺癌6%・小児の急性下気道感染 lower respiratory tract infection 下気道感染（lower respiratory tract infection） lower respiratory tract infection（下気道感染） 3%とした。2012年の約700万人は、屋外370万人と世帯430万人の推計を合わせた値（重なりがあるため単純には足せない）で、示された内訳は屋外の370万人だけの内訳である⁴。現行の推定は、上の2019年の値（420万人）を用いる。世帯の大気汚染 air pollution 大気汚染（air pollution） air pollution（大気汚染） の数値は室内空気汚染とシックビル症候群にある。

WHO空気質ガイドラインと日本の環境基準

WHOの指針値は、2005年版が2021年に改訂され、厳しくなった。授業資料に載る値は2005年版である⁵。

• 授業資料の指針値は、NO2の1時間平均200 µg/m³とSO2の10分間平均500 µg/m³を含めて、すべて2005年版の値である。2021年の改訂は24時間より短い平均時間の指針値を扱わず、2005年の値が有効のまま残る⁵。
• 短期の値（24時間・8時間）は99パーセンタイル percentileパーセンタイル（percentile） percentile（パーセンタイル）で、年に3〜4日の超過を許す値である。
• オゾンのピークシーズンは、日最高8時間平均のオゾン濃度が最も高い連続6か月間の平均である。
• SO2の24時間値は、2005年の20から40へ緩んだ（唯一の緩和）。

⚠️ WHO指針値は健康に基づく推奨で、各国の基準は達成可能性などを考えて別に設定される。日本の環境基準は次のとおりである⁶。

⚠️ 光化学オキシダントの基準は2026年に改正された。従来は「1時間値が0.06 ppm以下」だったが、令和8年1月30日の告示改正で、上表の8時間値0.07 ppm以下と日最高8時間値の1年平均値0.04 ppm以下の2条件になり、令和8年4月1日から施行された⁷。古い教科書や過去問の「0.06 ppm」は旧基準である。

環境基準は「維持されることが望ましい基準」で、汚染がこの値を超えたときの緊急時の措置は別に定められている。大気汚染air pollution 大気汚染（air pollution）air pollution（大気汚染） 防止法の緊急時の要件（施行令第11条・別表第五）は、オキシダントで1時間値0.12 ppm以上（重大な緊急時は0.4 ppm以上）で、気象条件から汚染の継続が認められるときである⁸。授業の「スモッグ警報」に当たる日本の制度は、この緊急時の措置と自治体の運用である。

スモッグ

スモッグは煙（スモーク）と霧（フォグ）を合わせた語で、成因etiology 成因（etiology）etiology（成因） が2種類ある。

flowchart TD
    A["自動車<span class='jp-term jp-term-diagram' title='passage of flatus'>排ガス</span><br>NOx・VOC"] --> B["強い日光（紫外線）"]
    B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='photochemical reaction'>光化学反応</span>でオゾンなどの酸化性物質が生成"]
    C --> D["気温逆転で空気が上下に混ざらず<br>汚染物質が地表近くに滞留"]
    D --> E["ロサンゼルス型スモッグ<br>正午ごろに濃度が最大"]

気温逆転とは、地表近くの冷たい空気の上に暖かい空気の層ができ、空気が上下に混ざらなくなって、汚染物質が地表近くに閉じ込められる現象である。授業資料は「暖かい空気が地表に閉じ込められる」と書くが、この言い方は不正確である（逆転では、閉じ込められるのは冷たい地表近くの空気と汚染物質。ここは一般的な気象学の説明で、出典は付けていない）。

1952年のロンドンのスモッグ：石炭への依存が下がった現在はまれだが、歴史的な意義が大きい。授業資料は過剰死亡を約4,000人、罹患を約10万人とした。その後の再評価では、1952年12月〜1953年2月の過剰死亡は約12,000人と推定され、ピークの霧（12月5〜9日）の間だけでなく、その後の持続的な影響も死亡を増やした。汚染レベルは現在の規制 Regulation 規制（Regulation） Regulation（規制） 値・指針値の5〜19倍だった⁹。

⚠️ 授業の約4,000人は、ピーク直後の急性の過剰死亡に当たる古い推計である。

授業のグラフ（1952年12月1〜15日）は、霧の期間（12月5〜9日）に、煙とSO2の濃度が同時に跳ね上がり、1日の死亡数がそれに遅れず増える様子を示す。図の読み取りでは、SO2は最大で約2 mg/m³、1日の死亡数は平常時の約250〜300人から最大で約900人に達し、霧が去った後も平常より高い水準が続く（概読で、正確な値ではない）。

対策と、スモッグ警報の助言

スモッグ警報の日の助言

• 呼吸器・心疾患のある人は、薬を服用し、激しい屋外活動を避ける。
• 車を避けて、公共交通・自転車・徒歩にする。
• 屋外での焼却をしない。固体solid 固体（solid）solid（固体） 燃料の暖房を避ける（ほかの暖房があれば）。
• 大気質の最新の観測と予報を確認する。
• 車両の整備と、薪ストーブの正しい使用を心がける。

花粉症とブタクサアレルギー

花粉と花粉カレンダー

花粉は、種子bird seed 種子（bird seed）bird seed（種子） 植物の葯でつくられる粉状の物質で、雄性配偶子male gamete 雄性配偶子（male gamete）male gamete（雄性配偶子） を含む細粒である。空中の花粉を調べる研究（空中生物学）とアレルギー学的な調査から、おおよその開花期を示す花粉カレンダーを作れる。

授業の花粉カレンダー（英国の国立花粉研究ユニットのもの）の読み方は次のとおり（月は図からの概読）。

⚠️ この暦は英国の例で、年と地域で変わる。日本では、スギ・ヒノキは春が中心（秋にも少量が飛ぶことがある）、イネ科は春から初秋まで長く、ブタクサragweedブタクサ（ragweed）ragweed（ブタクサ）・ヨモギなどのキク科 Asteraceae キク科（Asteraceae） Asteraceae（キク科） とカナムグラは夏の終わりから秋に飛ぶ¹⁰。

欧州の花粉の分布は、次の要因で変化している。

• 文化的な要因：都市公園へのシラカバ（カバノキ）やイトスギの導入。
• 国際的な移動：ブタクサ ragweed ブタクサ（ragweed） ragweed（ブタクサ） のフランス・北イタリア・オーストリア・ハンガリーなどへの定着。
• 気候変動。

ブタクサアレルギー

• 症状：鼻水・鼻づまり・くしゃみ、目のかゆみ・流涙lacrimation流涙（lacrimation）lacrimation（流涙）・腫れ。重症では、頭痛・慢性副鼻腔炎chronic rhinosinusitis慢性副鼻腔炎（chronic rhinosinusitis）chronic rhinosinusitis（慢性副鼻腔炎）・喘息発作asthma attack喘息発作（asthma attack）asthma attack（喘息発作）・睡眠障害（疲労・集中困難difficulty concentrating集中困難（difficulty concentrating）difficulty concentrating（集中困難）・うつ）。
• 口腔アレルギー症候群oral allergy syndrome口腔アレルギー症候群（oral allergy syndrome）oral allergy syndrome（口腔アレルギー症候群）：特定の生の果物や野菜で、口の中が腫れたりかゆくなったりする。授業資料はブタクサ ragweed ブタクサ（ragweed） ragweed（ブタクサ） でカンタロープとバナナを、環境省のマニュアルはブタクサ ragweed ブタクサ（ragweed） ragweed（ブタクサ） でスイカ、スギでトマトを挙げる¹⁰。花粉の抗原と果物・野菜の抗原が似ている（交差反応cross-reactivity交差反応（cross-reactivity）cross-reactivity（交差反応））ことが背景にあり、アレルギー機序は過敏症 I、疾患はアレルギー性鼻炎allergic rhinitis アレルギー性鼻炎（allergic rhinitis）allergic rhinitis（アレルギー性鼻炎） （花粉症hay fever花粉症（hay fever）hay fever（花粉症））を参照する。

日本の疫学：花粉症 hay fever 花粉症（hay fever） hay fever（花粉症） の有病率 prevalence 有病率（prevalence） prevalence（有病率） は、1998年19.6%、2008年29.8%、2019年42.5%と、約10年ごとにほぼ10ポイント増えた。スギ花粉症 hay fever 花粉症（hay fever） hay fever（花粉症） は2019年に38.8%（ほぼ3人に1人）、スギ以外のイネ科やブタクサ ragweed ブタクサ（ragweed） ragweed（ブタクサ） の花粉症 hay fever 花粉症（hay fever） hay fever（花粉症） は25.1%だった¹⁰。

患者への助言

遮断の効果：通常のマスクで花粉を約70%、花粉症hay fever 花粉症（hay fever）hay fever（花粉症） 用のマスクで約84%減らせる。眼鏡spectacles 眼鏡（spectacles）spectacles（眼鏡） では眼に入る花粉が約40%、防御カバー付きの花粉症 hay fever 花粉症（hay fever） hay fever（花粉症） 用眼鏡 spectacles 眼鏡（spectacles） spectacles（眼鏡） で約65%減る¹⁰。

💡 花粉症hay fever 花粉症（hay fever）hay fever（花粉症） の対策は、「回避（飛散の多い時間と場所）→遮断（マスク・眼鏡spectacles眼鏡（spectacles）spectacles（眼鏡））→除去（帰宅時に払う・洗う）」の順に重ねる。それでも症状が強いときは受診して薬物治療を受ける。

まとめ

• 大気汚染air pollution 大気汚染（air pollution）air pollution（大気汚染） は、排出→大気中での変質→環境濃度の流れで捉える。オゾンと二次生成のPMは、大気中で新しくできる。
• PMは粒径が小さいほど肺の奥へ達する。PM2.5が最も危険で、超微小粒子 droplet 微小粒子（droplet） droplet（微小粒子） は血中にも入る。短期曝露で入院と死亡が増え、長期曝露で肺機能低下 pulmonary function decline肺機能低下（pulmonary function decline） pulmonary function decline（肺機能低下）・慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）chronic obstructive pulmonary disease, COPD（慢性閉塞性肺疾患）・寿命短縮が起こる。死亡の大半は心血管疾患である。
• WHOの空気質ガイドラインは2021年に改訂された（PM2.5年平均5、24時間平均15、NO2年平均10など）。授業資料の値は2005年版である。2012年の「700万人」は屋外と世帯の合算で、現行の屋外の推定は2019年の420万人である。
• スモッグは、ロサンゼルス型（光化学・酸化性・正午にピーク・気温逆転）とロンドン型（石炭・SO2・還元性・冬）を対比して覚える。1952年のロンドンの過剰死亡は、再評価で約12,000人とされた。
• 花粉症hay fever 花粉症（hay fever）hay fever（花粉症） は日本で約4割にのぼる。対策は回避・遮断・除去で、ブタクサragweed ブタクサ（ragweed）ragweed（ブタクサ） は口腔アレルギー症候群oral allergy syndrome口腔アレルギー症候群（oral allergy syndrome）oral allergy syndrome（口腔アレルギー症候群）を起こしうる。