慣性分級捕集を用いた排出ガス中超微小粒子の成分分析と生成成長機構への核粒子の影響

• Project Area: Impacts of aerosols in East Asia on plants and human health
• Project/Area Number: 21120502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 関口 和彦 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (50312921)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 超微小粒子 / 慣性フィルタ / 成分分析 / アルミニウムイオン / 大気観測 / 固定発生源 / スモッグチャンバー / 核粒子

Research Abstract

実施した研究概要
一般大気用に改良した慣性フィルタ(INF)を用いて、昨年度実施した固定発生源での超微小粒子(UFP)の大気観測に加え、本年度は、道路(交差点)近傍でのUFP大気観測を実施した。また、UFPの発生源からの生成機構の調査に関連して、金属核粒子の粒子生成、成長機構への影響を調査すべく室内でのチャンバー試験を実施した。
得られた成果
道路(交差点)近傍でのUFP観測においては、微小粒子(FP)とUFPの間に明らかな挙動の違いが確認できた。FPでは、不完全燃焼でガス状態を経ずに炭化したススであるchar-ECと高温状態でガス状態を経て核形成したsoot-ECの間に負の相関関係が得られたが、UFPにおいては、逆に正の相関関係が示唆された。この傾向は、FPとUFPが、異なる排出機構を経て自動車(特にディーゼル)から粒子生成されていることを示す結果であり、今後の大気挙動を知る上で重要な知見となった。また、チャンバー実験においては、トルエンの光酸化実験において、窒素酸化物(NOx)濃度が二次粒子(SOA)の生成速度に依存することは以前から報告されていたが、既存粒子としてAuナノ粒子を導入した場合には、NOx高濃度条件においてもSOAの生成速度が格段に増加する結果が得られた。燃焼を伴う発生源では、NOxだけでなく金属ナノ粒子がガスとともに排出されているケースが多く、発生源近傍でのSOA生成において、これら既存核粒子が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Characteristics of atmospheric elemental carbon (char and soot) in ultrafine and fine particles in a roadside environment, Japan (2011)
  • Author(s): K.H.Kim, K.Sekiguchi, et al.
  • Journal Title: Aerosol and Air Quality Research Volume: 11 Pages: 1-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seasonal variation of carbonaceous and ionic components in ultrafine and fine particles in an urban area of Japan (2011)
  • Author(s): K.H.Kim, K.Sekiguchi, et al.
  • Journal Title: Atmospheric Environment Volume: 45 Pages: 1581-1590
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Performance test of an inertial fibrous filter for ultrafine particle collection and the possible sulfate loss when using an aluminum substrate with ultrasonic extraction of ionic compounds (2010)
  • Author(s): K.H.Kim, K.Sekiguchi, et al.
  • Journal Title: Aerosol and Air Quality Research Volume: 10 Pages: 616-624
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of multichannel annular denuders for a newly developed ultrafine particle sampling system (2009)
  • Author(s): K.Sekiguchi, et al.
  • Journal Title: Aerosol and Air Quality Research 9 Pages: 50-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of water-soluble organic components in size-segregated particles between a roadside and a suburban site in Saitama, Japan (2009)
  • Author(s): L.Bao, K.Sekiguchi, et al.
  • Journal Title: Aerosol and Air Quality Research 9 Pages: 412-420
  • Peer Reviewed
• [Presentation] タイ北部の固定発生源から排出される超微小粒子および微小粒子の組成特性 (2010)
  • Author(s): 工藤慎治, 関口和彦, 金庚煥, 坂本和彦, 古内正美, 畑光彦, ポンピアチャンスイワット
  • Organizer: 第51回大気環境学会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学(豊中)
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] Performance test of an inertial fibrous filter sampler for ultrafine particle collection and its application to the field sampling at roadside (2010)
  • Author(s): K.H.Kim, K.Sekiguchi, et al.
  • Organizer: International Aerosol Conference 2010
  • Place of Presentation: ヘルシンキ大学(フィンランド)
  • Year and Date: 2010-09-01
• [Presentation] 微小粒子ならびに超微小粒子中のchar-,soot-EC特性 (2010)
  • Author(s): 金庚煥, 関口和彦, 坂本和彦, 古内正美, 畑光彦
  • Organizer: 第27回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • Place of Presentation: 名古屋(名古屋)
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] Organic fine particles analysis during photochemical active event using high resolution aerosol mass spectrometry at central Japan (2009)
  • Author(s): H.Hagino, S.Sakai, A.Nakayama, K.Kumagai, A.Iijima, M.Shimoda, A.Takami, S.Hasegawa, S.Kobayashi, K.Sekiguchi
  • Organizer: The 6th Asian Aerosol Conference
  • Place of Presentation: The Imperial Queen's Park Hotel Bangkok(バンコク)
  • Year and Date: 2009-11-26
• [Presentation] Measurements for the carbonaceous and ionic components of atmospheric ultrafine particles using an impactor filter (2009)
  • Author(s): S.Kudo, K.Sekiguchi, K.Sakamoto, Y.Otani
  • Organizer: The 6th Asian Aerosol Conference
  • Place of Presentation: The Imperial Queen's Park Hotel Bangkok(バンコク)
  • Year and Date: 2009-11-26
• [Presentation] Performance of new samplers based on "Internal filter" technology applied for classification of ambient aerosol nano-particles (2009)
  • Author(s): M.Hata, M.Fukumoto, M.Furuuchi, Y.Otani, K.H.Kim, K.Sekiguchi, N.Tajima, Y.Bai
  • Organizer: The 6th Asian Aerosol Conference
  • Place of Presentation: The Imperial Queen's Park Hotel Bangkok(バンコク)
  • Year and Date: 2009-11-26
• [Presentation] Characteristics of ultra-fine and fine particles in road tunnel (2009)
  • Author(s): M.Hata, M.Furuuchi, M.Fukumoto, Y.Otani, K.Sekiguchi, N.Tajima, Y.Bai
  • Organizer: The 6th Asian Aerosol Conference
  • Place of Presentation: The Imperial Queen's Park Hotel Bangkok(バンコク)
  • Year and Date: 2009-11-25
• [Presentation] 炭素成分およびイオン成分からみた慣性フィルタの性能評価 (2009)
  • Author(s): 関口和彦, 金庚煥, 工藤慎治, 坂本和彦, 古内正美, 畑光彦, 大谷吉生, 田島奈穂子
  • Organizer: 第26回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2009-08-19
• [Presentation] 粒子中PAHs特性に基づく慣性フィルタの大気エアロゾル粒子分離捕集特性の考察 (2009)
  • Author(s): 福本将秀, 畑光彦, 大谷吉生, 古内正美, 白雲鶴, 関口和彦, 田島奈穂子
  • Organizer: 第26回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2009-08-19
• [Presentation] 関東内陸域(群馬県)における超微小粒子成分の観測 (2009)
  • Author(s): 関口和彦, 工藤慎治, 金庚煥, 坂本和彦, 熊谷貴美代, 飯島明宏, 大谷吉生
  • Organizer: 第26回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2009-08-19