火山降灰微粒分の成分分析によるPM2.5発生源プロファイルの作成

• Project/Area Number: 16K05870
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Green/Environmental chemistry
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 大木 章 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (20127989)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 常憲 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (70284908)
• Project Period (FY): 2016 – 2017
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 火山降灰 / 微粒分 / 無機元素成分 / PM2.5 / 発生源プロファイル / ＰＭ２．５ / 火山 / 環境分析 / 降灰

Outline of Annual Research Achievements

桜島が噴火したときに火山降灰を採取し、500-75、75-53、53-38、<38μmの4種の粒子径に分級した。音波ふるいを用いて分級した20μm以下の微粒分は1%以下であったため、上記4種に分級した試料についてのみ分析を行った。無機元素成分分析は、環境省水・大気環境局による「微小粒子状物質(PM2.5)の成分分析ガイドライン」に準じた。
降灰試料のマイクロ波支援酸分解とICP-MS分析を行い、測定対象の元素について、全体試料における濃度と分級した試料における濃度との比較検討を行った結果、Se、Pb、Asなどのように微粒分ほど濃度が高くなる元素と、Mn、Co、Cr、Niなどのように濃度が粒子径に依存しない元素が存在した。火山降灰と同時に噴出する火山ガス中に含まれる元素を吸着する場合は、粒子径によって元素濃度が変化する。吸着に関与しない元素については、マグマ成分中に含まれる元素濃度が反映するので、濃度は粒子径によらず一定である。粒子径別試料の分析において、試料および元素によっては、このような規則的変化を示さず異常値が観測される場合があった。この現象が、単に分析値のバラツキによるものか、他の発生源由来の微粒子が混入しているためなのか特定するには至らなかったため、分析結果に異常値が見られるときは、発生源プロファイル作成時に除外した。
以上の結果をもとに、無機元素成分について桜島火山の発生源プロファイルを作成した。鹿児島市役所より鹿児島市内にて測定したPM2.5無機元素成分分析結果を入手し、作成した発生源プロファイルを用いて、PM2.5発生源への火山噴火の寄与率について、CMB法を用いて検討したところ、PM2.5発生源への火山噴火の寄与率は、数%程度であり低いことが分かった。

Research Products

• [Presentation] 桜島火山降灰の微量元素分析と溶出挙動 (2017)
  • Author(s): 園田愛留音, 杉安雅貴, 中島常憲, 高梨啓和, 大木 章
  • Organizer: 日本分析化学会第65年会
  • Place of Presentation: 東京理科大学葛飾キャンパス(東京都・葛飾区)
  • Year and Date: 2017-09-09
• [Presentation] 桜島火山降灰中に存在する無機元素の粒径別分析と水環境への溶出 (2017)
  • Author(s): 中島常憲, 杉安雅貴, 園田愛留音, 冨士龍正, 高梨啓和, 大木 章
  • Organizer: 第26回環境化学討論会
  • Place of Presentation: 静岡県コンベンションアーツセンター「グランシップ」(静岡県・静岡市)
  • Year and Date: 2017-06-07
• [Presentation] 桜島火山降灰に含まれる微量成分の粒径別分析と溶出挙動 (2016)
  • Author(s): 杉安雅貴、中島常憲、高梨啓和、大木 章
  • Organizer: 日本分析化学会第65年会
  • Place of Presentation: 北海道大学工学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-09-14