2016 Fiscal Year Annual Research Report
MEMS加工デバイスにより大気中化学物質の気相／粒子間の相間移動を追跡する
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16H04168
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
戸田 敬 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (90264275)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大平 慎一 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (60547826)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 大気粒子 / PM2.5 / MEMS / 質量分析 / 気相粒子間相間移動 / カルボニル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現有の wet denuder (WD) と particle collector (PC) を用いて大気捕集を行い，大気中のカルボニル類について，気体で存在するものと粒子に存在するものとをそれぞれ分別して捕集を行い，分析を行った。カルボニル類については，ホルムアルデヒド，アセトアルデヒドなどのモノカルボニル類，アセトンなどのケトン，グリオキザール，メチルグリオキザールなどのジカルボニル類を対象とした。この中でジカルボニル類は，モノカルボニルに比べて粒子への分配が大きなことが示された。これらの化合物のヘンリー定数はモノカルボニルに比べて非常に大きく，湿整粒子への親和性の高いことが予想されたが，ゾル状態のエアロゾルについても（無限希釈とはほど遠いが）親和性の高いことが確認された。このことから，ジカルボニルはモノカルボニルよりも粒子の中に入りやすく，粒子の形成や成長により大きく寄与していることが示された。また，日内変動も見られ，特に周期的な温度変化・湿度変化に応じて粒子サイズが成長・退縮を繰り返し，これに応じてジカルボニルの分配も進んだり減少したりを毎日繰り返していることが判明した。
なお，このような大気中の微量成分を確実に分析するために，タンデム型の質量分析装置を導入した。本分析装置を利用し，カルボニルに関する分析法を確立するとともに，大気中で生成するだろうと考えられるほかの化学物質についての分析法をいくつか確立した。
また，シリコン基板を陽極酸化エッチングを行い，ミクロンサイズで凹凸のある構造体の試作に成功した。本基板を水蒸気酸化を行い，濡れ性の高い表面を作成した。本基板のdenuder材としての評価を行っているところである。
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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
年度当初，熊本地震にみまわれ，破損した設備や実験室の整備に追われて，前半の進捗はほとんどなかった。しかし，以前から保有している大型の WD や PC による大気観測をすすめることができた。熊本だけでなく，富士山頂における観測を行うこともでき，高層大気による化学物質の相間移動についても知見を得ることができた。これは当初の計画以上の成果である。また，無事質量分析装置を導入することができ，本装置を駆使した大気観測をスタートすることができた。装置の立ち上げや，各対象物質についての分析法の最適化も行った。これも想定以上といえる。ただし，大気観測に力が偏ったため，マイクロWD やマイクロPC については表面処理の検討にとどまった。以上の状況を総合的にみると，おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
大学院の学生もだいぶ観測や測定にスキルを身につけてきたので，さらに技術や考察力をあげていく。また，3年目以降も考慮して新しい学生の教育もすすめて全体のレベルアップをはかっていく。
MEMS加工について研究協力者である機械工学の中島准教授，化学物質については空気環境の長谷川潤教授など学内の連携も強くしていく。
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