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Photochemical formation and destruction of surfactants present in the atmospheric aerosols

Research Project

Project/Area Number 20K12136
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

ARAKAKI TAKEMITSU  琉球大学, 理学部, 教授 (80343375)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords大気エアロゾル / 界面活性剤 / 海塩 / MBAS / 光化学反応 / 越境汚染 / 台風 / エアロゾル
Outline of Research at the Start

大気中のエアロゾルには,1つの分子の中に親水基と疎水基を併せ持つ界面活性剤が含まれる。界面活性剤は,雲凝結核の特性を示す重要な物質であり,空気中の水分取りこみを促進し,表面張力を低下させることで雲形成に大きく影響する。本研究では,実際の大気で捕集されたエアロゾルを用いて,界面活性剤の濃度計測だけでなく,光化学反応による界面活性剤の生成・分解および活性酸素種(過酸化水素やOHラジカル)との反応による挙動を解明する。本研究は,雲形成を理解する上で,重要な因子である界面活性剤の挙動を光化学反応の視点から明らかにするものである。

Outline of Final Research Achievements

Surfactants in atmospheric aerosols, due to their partially hydrophilic nature that can influence the hygroscopicity of aerosol particles, reduce the surface tension of aqueous solutions, allowing them to absorb moisture from the air and facilitate cloud formation. Although their impact during typhoons is speculated, the harsh meteorological conditions make sampling challenging, resulting in limited data on aerosol quantity and characteristics. Additionally, the relationship between surfactants and typhoon intensity remains unclear. Therefore, this study tried to chemically elucidate the characteristics of aerosols by focusing on water-soluble organic carbon and anionic surfactants through sampling during both normal and typhoon conditions at the University of the Ryukyus on Okinawa Island.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の結果、東アジアにおいて雲形成に大きく影響するエアロゾル中の界面活性剤の特徴が明らかとなった。中国大陸で発生した黄砂が北西から到来する春季において、全エアロゾル濃度や溶存有機炭素濃度(WSOC)は大きくなっていた。また、WSOC当たりの界面活性剤(MBAS)濃度は、中国大陸から気団が到来したときに高く、他の方向から気団が到来したときに小さくなる傾向であった。台風時には、海塩の寄与が大きく(最大92%)、WSOC濃度に対する寄与は小さい(最大3.2%)ことが明らかになった。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Aerosol proteinaceous matter in coastal Okinawa, Japan: influence of long-range transport and photochemical degradation2022

    • Author(s)
      Li, X., Y. Zhang, L. Shi, K. Kawamura, B. Kunwar, A. Takami, T. Arakaki, S. Lai
    • Journal Title

      Environmental Science and Technology

      Volume: 56 Issue: 8 Pages: 5256-5265

    • DOI

      10.1021/acs.est.1c08658

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大気エアロゾルに含まれる成分と波高の関係について2023

    • Author(s)
      鬼頭壮一郎、山城壮、新垣雄光
    • Organizer
      日本分析化学会第72年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 界面活性剤とOHラジカルとの反応速度定数の決定2023

    • Author(s)
      知念 夢乃、新垣 雄光
    • Organizer
      日本分析化学会第72年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 台風時における大気エアロゾル中の海塩粒子に関する研究2022

    • Author(s)
      藏元里佐子、平安瞳、知念夢乃、新垣雄光
    • Organizer
      第63回大気環境学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高速液体クロマトグラフを用いた環境研究2022

    • Author(s)
      新垣雄光
    • Organizer
      第29回クロマトグラフフィーシンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 台風時における大気エアロゾルの有機物や界面活性剤に関する研究2021

    • Author(s)
      平安瞳、蔵元里佐子、立津さやの、宮城風香、本村愛乃、新垣雄光
    • Organizer
      第62回大気環境学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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