アイスコアに含まれる過去の有機物エアロゾル粒子の粒径と化合物組成の測定方法の開発
| Project/Area Number |
23K18516
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
飯塚 芳徳 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (40370043)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | エアロゾル / アイスコア / 有機物 / グリーンランド |
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| Outline of Research at the Start |
極域のアイスコアを用いて、過去の有機物エアロゾル粒子の粒径や化合物状態を分析する手法を確立する。有機物の分析に強い赤色レーザー（波長785nm）をラマン分光器に導入する。これまで無機物エアロゾルの抽出に用いていた装置を改良し、有機物除去フィルターの導入や有機物フリーの配管に更新し、アイスコアから過去の有機物エアロゾルを抽出する方法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はラマン分光器に新しいラマンレーザーを導入し、過去の有機物エアロゾル粒子の粒径や化合物状態を分析する手法の確立を目的とする。その手法を、世界で最も沈着エアロゾルが保存されているグリーンランド南東部のアイスコアに適用して、産業革命前から現在までの有機物エアロゾルの粒径と組成を復元することである。
本研究ではすでに申請者が確立してきたアイスコアから過去のエアロゾル粒子を抽出する手法を改良し、有機物クリーンにするために孔径0.1マイクロメートルの有機物除去フィルターや炭素フリーの配管に改良し、有機物的にクリーンな乾燥空気を作成した。次に、エアロゾルをメンブレンフィルターではなく、鏡面金属板などラマン不活性の試料抽出台を用いる。こういった装置の改良により、アイスコアに含まれる過去の有機物エアロゾルの粒径と化合物組成を分析する手法を開発した。また、有機物の検出に強いとされる赤色のラマンレーザーを顕微ラマン分光器に導入した。中央アジアヒマラヤのアイスコアをクリーンな状態で昇華させ、氷に含まれる直径数マイクロメートル程度の不純物粒子を抽出し、不純物のラマン分析を実施した。その結果、有機物と思われる波長1300から1400㎝-1のピークを検出した。この波長はCH3もしくはCH2の結合を示す可能性が高く、この微粒子が有機物を有する可能性が極めて高いことを示唆している。これはアイスコアに含まれる数マイクロメートルの微粒子を検出できたことを示す成果である。ただ、この波長をもつ有機物がどのような化合物なのかが不明であり、今後、いくつかの有機物の標準試料のラマンスペクトルを測定し、有機物の同定を進めていく必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究はラマン分光器に新しいラマンレーザーを導入し、過去の有機物エアロゾル粒子の粒径や化合物状態を分析する手法の確立を目的とする。本研究ではすでに申請者が確立してきたアイスコアから過去のエアロゾル粒子を抽出する手法を改良し、有機物クリーンにするために孔径0.1マイクロメートルの有機物除去フィルターや炭素フリーの配管に改良し、有機物的にクリーンな乾燥空気を作成した。次に、エアロゾルをメンブレンフィルターではなく、鏡面金属板などラマン不活性の試料抽出台を用いる。こういった装置の改良により、アイスコアに含まれる過去の有機物エアロゾルの粒径と化合物組成を分析する手法を開発した。また、有機物の検出に強いとされる赤色のラマンレーザーを顕微ラマン分光器に導入した。また、中央アジアヒマラヤのアイスコアをクリーンな状態で昇華させ、氷に含まれる直径数マイクロメートル程度の不純物粒子を抽出し、不純物のラマン分析を実施した。その結果、有機物と思われる波長1300から1400㎝-1のピークを検出した。この波長はCH3もしくはCH2の結合を示す可能性が高く、この微粒子が有機物を有する可能性が極めて高いことを示唆している。これはアイスコアに含まれる数マイクロメートルの微粒子を検出できたことを示す成果である。ただ、この波長をもつ有機物がどのような化合物なのかが不明であり、いくつかの有機物の標準試料のラマンスペクトルを測定し、有機物の同定を進めていく必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究のもう一つの目的は、開発した手法を、世界で最も沈着エアロゾルが保存されているグリーンランド南東部のアイスコアに適用して、産業革命前から現在までの有機物エアロゾルの粒径と組成を復元することである。そのため、上述した有機物の同定を進めるとともに、グリーンランド南東部のアイスコアに適用して、産業革命前から現在までの有機物エアロゾルの粒径と組成を復元する。試料はすでに確保されており、分析を進めていける段階にある。ラマンスペクトルが示す有機物の同定が困難な場合は、有償のライブラリーなどの利用を進めていく。
具体的にはグリーンランド南東部のアイスコアから産業革命前の氷と森林火災のイベントが確認された年、SOxなどの人為的な排出が多い年代などの氷に含まれる不純物を測定し、それぞれの環境でどのような有機物が主成分であるのかを個別粒子スケールで解明する。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] SE‐Dome II Ice Core Dating With Half‐Year Precision: Increasing Melting Events From 1799 to 2020 in Southeastern Greenland2023
Author(s)
Kaoru Kawakami, Yoshinori Iizuka, Mahiro Sasage, Mai Matsumoto, Takeshi Saito, Akira Hori, Sakiko Ishino, Shuji Fujita, Koji Fujita, Keita Takasugi, Takumi Hatakeyama, Saaya Hamamoto, Akihisa Watari, Nao Esashi, Miu Otsuka, Ryu Uemura, Kazuho Horiuchi et al.
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Volume: 128
Issue: 20
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] グリーンランド南東部SE-Dome II アイスコアを用いた過去220年間の涵養量と融解履歴の復元2023
Author(s)
川上薫，飯塚芳徳, 捧茉優, 松本真依, 斎藤健, 堀彰,石野咲子, 藤田秀二, 藤田耕史, 高杉啓太, 畠山匠, 浜本佐彩, 渡利晃久, 江刺和音, 大塚美侑, 植村立, 堀内一穂, 箕輪昌紘, 服部祥平, 青木輝夫, 平林幹啓, 川村賢二, 的場澄人
Organizer
日本地球惑星科学連合2023年大会
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Invited
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