大気エアロゾル粒子の形態情報活用化に向けた研究

• Project/Area Number: 18J40204
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 上田 紗也子 名古屋大学, 環境学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 大気エアロゾル / 硫酸アンモニウム / 電子顕微鏡 / 室内実験 / 越境汚染 / 大気観測 / 粒子形態 / 硫酸塩エアロゾル

Outline of Annual Research Achievements

大気中には、様々な組成・形態を有するエアロゾル粒子が存在している。本研究では、観測される多様な形状の粒子について、観測データの整理と室内実験により、粒子形態と粒子の生成・変質過程・光学特性との関係性を明確にすることで、粒子の形態情報の汎用性を広げ、エアロゾル粒子の気候影響の正確な理解に貢献することを目指した。研究は、A：大気観測で見られる粒子形態とその分別条件の整理、およびB： 実験的手法による粒子形状の再現とで構成される。該当年度は、新型コロナウィルス感染症により、研究活動を通常通りに行うことが困難であったが、感染症対策との両立を図りながら研究を進めた。研究Aで整理した大気エアロゾル試料に見られる3種類の硫酸塩粒子の形態について、研究Bでは大気エアロゾル粒子の主要成分である硫酸アンモニウムを用いた再現を試みてきた。粒子が経験する湿度条件を変えることで、目的の粒子形態の再現に成功した。この研究成果は、国際的学術誌（Aerosol Science and Technology）で公開されており、今後、エアロゾル粒子の形態を含めた光学特性の理論計算、および実際の大気環境に対応する粒子形態や光学特性の変化の推定に役立つと期待できる。さらに、グローバルな粒子形態の情報の収集のため、研究Aの観測に基づく調査研究を継続して行った。2018年度の海洋研究開発機構の学術研究船・白鳳丸のインド洋航海（KH18-06）で取得した大気エアロゾル試料の分析を行った。大きな大気汚染物質の排出源として注目されているインド周辺から輸送された気塊では、球形とその凝集型の粒子が多く、よく中和された硫酸塩であった。以上のように、実験と観測からのアプローチにより研究を行い、両方の整合性・関係性の調査が進んだ。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Morphological change of solid ammonium sulfate particles below the deliquescence relative humidity: Experimental reproduction of atmospheric sulfate particle shapes (2021)
  • Author(s): Ueda Sayako
  • Journal Title: Aerosol Science and Technology Volume: 55 Issue: 4 Pages: 423-437
  • DOI: 10.1080/02786826.2020.1864277
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Estimating Mass Concentration Using a Low-cost Portable Particle Counter Based on Full-year Observations: Issues to Obtain Reliable Atmospheric PM2.5 Data (2020)
  • Author(s): Ueda Sayako、Osada Kazuo、Yamagami Makiko、Ikemori Fumikazu、Hisatsune Kunihiro
  • Journal Title: Asian Journal of Atmospheric Environment Volume: 14 Issue: 2 Pages: 155-169
  • DOI: 10.5572/ajae.2020.14.2.155
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Internal Structure of Asian Dust Particles over the Western North Pacific: Analyses Using Focused Ion Beam and Transmission Electron Microscopy (2020)
  • Author(s): Ueda Sayako、Miki Yusuke、Kato Hiroki、Miura Kazuhiko、Nakayama Hiroyasu、Furutani Hiroshi、Uematsu Mitsuo
  • Journal Title: Atmosphere Volume: 11 Issue: 1 Pages: 78-78
  • DOI: 10.3390/atmos11010078
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Estimating mass concentration using a low-cost portable particle counter based on full-year observations: issues to obtain reliable atmospheric PM2.5 data (2020)
  • Author(s): Ueda Sayako, Osada Kazuo, Yamagami Makiko, Ikemori Fumikazu and Hisatsune Kunihiro
  • Journal Title: Asian Journal of Atmospheric Environment Volume: 14
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Morphological features and mixing states of soot-containing particles in the marine boundary layer over the Indian and Southern oceans (2018)
  • Author(s): Ueda Sayako、Osada Kazuo、Hara Keiichiro、Yabuki Masanori、Hashihama Fuminori、Kanda Jota
  • Journal Title: Atmospheric Chemistry and Physics Volume: 18 Issue: 13 Pages: 9207-9224
  • DOI: 10.5194/acp-18-9207-2018
  • NAID: 120006559404
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 硫酸塩粒子の形態：大気エアロゾル粒子に観られる形態と室内実験による再現 (2019)
  • Author(s): 上田紗也子,長田和雄,宋秦平,高見昭憲,中山智喜,松木篤,岩本洋子,足立光司
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 大気エアロゾル粒子に観られる硫酸塩粒子の形態と室内実験による再現 (2019)
  • Author(s): 上田紗也子,長田和雄,宋秦平,高見昭憲,中山智喜,松木篤,岩本洋子,足立光司
  • Organizer: 第24回大気化学討論会
• [Presentation] 南極海上の大気にも浮かぶ黒い微粒子 (2019)
  • Author(s): 上田紗也子、長田和雄、原圭一郎、矢吹正教、橋濱史典、神田穣太
  • Organizer: 日本エアロゾル学会分科会・海洋大気エアロゾル研究会
• [Presentation] 小型粒子計測器（Dylos DC1700）を用いたPM2.5濃度の推定 (2018)
  • Author(s): 上田紗也子、長田和雄、山神真紀子、池盛文数、久恒邦裕
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] インド洋・南極海で観測されたスス含有粒子の形態および混合状態 (2018)
  • Author(s): 上田紗也子、長田和雄、原圭一郎、矢吹正教、橋濱史典、神田穣太
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会