2016 Fiscal Year Annual Research Report
Precise analysis of HOx cycle in the air by novel techniques and new development of oxidants and aerosols chemical dynamics
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16H06305
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
梶井 克純 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (40211156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 圭 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (10282815)
中嶋 吉弘 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (20419873)
中山 智喜 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (40377784)
森野 悠 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (50462495)
坂本 陽介 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (50747342)
定永 靖宗 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70391109)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | HOxサイクル / OHラジカル / HO2ラジカル / RO2ラジカル / オゾン / 準揮発性化合物 / ２次有機エアロゾル / エイジング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
HOxサイクルの定量的な評価を可能とするためにHO2およびRO2反応性測定装置の開発に着手した。HO2とRO2との識別のために最適な実験条件を探索した。またOHからHO2およびRO2の反応収率測定手法の開発に着手した。LP-LIF法を用いたエアロゾルへのOH取り込み速度のリアルタイム直接測定システムの構築を行い、標準エアロゾルへのOHの取り込み速度の直接測定を世界で始めて達成した。エアロゾルグループでは、HOx、O3、NO3の酸化剤と二次有機エアロゾル（SOA）の相互作用を明らかにして、大気化学モデルを精緻化しようとしている。スモッグチャンバーを用いてトルエンのOH酸化で生成したSOAにO3、N2O5、あるいはNO2等の酸化剤を添加し、添加前後のSOAの濃度、化学組成、光学特性の変化を測定した。SOA濃度は、O3やNO2の添加では増加せずN2O5の添加でのみ約20%増加した。N2O5の添加においては、N2O5の熱分解で生成するNO3がトルエンの酸化生成物と反応し、SOA濃度の増加をもたらしたと考えられる。トルエンからのSOA生成には、これまでに知られる昼間のOH反応によるエイジングのみならず、夜間のNO3反応によるエイジングも寄与することを明らかにした。準揮発性物質計測グループでは、2017 年夏季の集中観測に向けて、オゾン光化学生成速度測定装置の改良を行った。装置で用いる容器の小型化、人口太陽照明灯の設置、NO, VOCs 添加実験の自動化である。OVOCs の測定については従来の DNPH による測定法で指摘されている種々の問題点を克服するべく、新たな測定法として Hantzsch のピリジン合成法を応用した大気中アルデヒド類の測定法の開発に向けた基礎実験を行った。アルケン類のアルデヒド3種を対象に Hantzsch のピリジン合成による誘導体化を検証した。
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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
HO2反応性計測に関しては実用化レベルまで進んでいる。大気中の水蒸気による干渉について現在慎重に検討を進めている段階である。RO2反応性ではプロペン(C3H6)とOH反応で生成する過酸化ラジカル(C3H6OH・O2)の検出に成功している。HOx収率計測ではRO2由来とHO2由来のOH信号を識別できる実験条件を探索している段階である。LP-LIF法を用いたエアロゾルへのOH取り込み速度のリアルタイム直接測定システムの構築を行い、標準エアロゾル へのOHの取り込み速度の直接測定を世界で始めて達成した。OHの取り込みはOHの濃度に依存することが新たに判明した。エアロゾルグループでは、チャンバー実験の他、O3添加型ポテンシャルエアロゾル測定装置(O3-PAM)およびエアロゾル質量分析計(AMS)を組み合わせて野外観測に応用し、夜間のエイジングによって生成しうるSOAの濃度を理解しようとしている。また、大気化学モデルに実験や観測から得られた知見を反映し、モデルの精緻化を図ろうとしている。今年度は「研究実績の概要」で述べたチャンバー実験に加え、来年度に行う予定のO3-PAMによる野外観測計画を検討した。また、モデル計算によりO3-PAM内の反応を取り扱う際に重要となるSOA生成パラメータの精緻化を検討した。これまでのところ、研究は計画通りに進んでいる。準揮発性物質計測グループでは、現在、オゾン光化学生成速度測定装置については改良中である。メタクロレインに関しては Hantzsch のピリジン合成によるピリジン誘導体の固体生成物得ることができた。現在この生成物を確認するべく NMR による詳細な分析を行っている。他の2種についてはピリジン誘導体の固体生成物を得ることができなかったため、合成条件の詳細な検討を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
HOxサイクル計測グループでは、次年度における実施計画は1)NOおよびO2添加によるRO2反応性測定装置の確立、2)HO2とRO2を識別したHOx反応収率測定手法の開発、3)標準エアロゾル試料へのHO2ラジカルの取り込み速度測定システムの構築および文献値との比較による装置の妥当性の確認、4)テフロンバッグチャンバー内で生成させた複雑な組成を持つ二次有機エアロゾルへのHOxラジカルの取り込み速度の測定、および5) LP-LIF法による実大気エアロゾル粒子への取り込み観測の可能性の評価である。エアロゾルグループでは、SOAの前駆体VOCを変えながら引き続き今年度と同様のチャンバー実験を行うほか、今後は京都大学のグループと共同でHO2ラジカルの粒子への取込係数とSOAの酸化状態の関係を調べることを目的とした実験も開始する。また、研究組織全体で予定している野外観測ではO3-PAMを用いた観測を開始する。大気化学モデル計算に関しては、夜間の反応によるSOA生成パラメータの精緻化に加え、HO2の取り込みによる粒子内酸化反応についても取扱いを検討し、研究組織全体の成果を大気化学モデルの予測精緻化につなげる計画である。準揮発性物質計測グループでは、オゾン光化学生成速度測定装置の改良版を 2017 年夏までに完成させ、2017 年夏季に予定されている集中観測では、改良版の装置を用いたオゾン生成速度の直接測定、オゾン生成レジームの直接判定に向けた、NO, VOCs の添加実験を初めて行う予定である。また、夏季集中観測ではホルムアルデヒド測定装置、DNPH 法および陽子移動反応型質量分析法との比較測定を行い、新規測定法の妥当性を検証する。
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Research Products
(18 results)
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[Presentation] Effect of OH induced aging on the volatility of alpha-pinene ozonolysis secondary organic aerosol particles2016
Author(s)
Sato, K., Inomata, S., Fujitani, Y., Morino, Y., Tanabe, K
Organizer
35th Annual Conference of the American Association for Aerosol Researches
Place of Presentation
Oregon, USA
Year and Date
2016-10-17 – 2016-10-21
Int'l Joint Research
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