2017 Fiscal Year Research-status Report
渦相関法を用いたオゾンとNOxのフラックス計測手法の開発と森林観測への応用
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16K00520
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| Research Institution | Teikyo University of Science & Technology |
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Principal Investigator |
和田 龍一 帝京科学大学, 生命環境学部, 准教授 (90566803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松見 豊 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (30209605)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 森林生態系 / 窒素酸化物 / オゾン / レーザー誘起蛍光法 / LIF / NOx / フラックス / 渦相関法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
温室効果気体や微量気体の発生・沈着過程は対流圏化学と放射強制力の変動を通して大気環境に影響を及ぼす．反応性窒素ガスやオゾンについては，技術的な難しさゆえに発生量・沈着量の時間変動の解明とその要因解明が遅れている．本研究では，高感度・高時間分解能にて計測可能な装置を開発し，森林での観測に適用することで，反応性窒素ガスとオゾンの発生量・沈着量の時間変動とその要因の解明を試みる．
LIF分析装置の大気観測への応用を行った．名古屋大学松見教授のグループが保有するLIF装置2台目の立ち上げを実施し，山梨県上野原市にてLIF装置2台と化学発光分析装置（NOx計）を用いた外気の同時観測を実施した．外気にオゾンを添加して外気中の一酸化窒素（NO）をNO2とし，大気中にもともと含まれていたNO2と合わせてNOxとして計測することで，反応性窒素酸化物として重要なNOとNO2濃度を同時に高感度・高時間分解能にて測定することが可能となる．
化学発光法の原理を用いたオゾンの高感度・高時間分解能分析装置の検討を行った．名古屋大学松見教授のグループが保有する分析装置の改良，および測定条件の最適化を行うことで，検出下限を340 pptv/sまで向上した．上野原市にて当分析装置を用いたオゾンのテスト計測を行い，紫外吸光法の原理を用いた市販の分析装置の測定結果とよく一致した．
大阪府立大学植山准教授が開発したインバースモデルによる森林内部の高度毎の特徴的な部位における放出・吸収量を，過去に取得した森林内部のオゾンとNOxの濃度プロファイルおよび気象データを用いて推定し，計算結果が得られることを確認した．
今年度は，開発・改良した分析装置を用いて，富士山麓森林にて集中観測を行う予定である．
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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
改良・新たに立ち上げた2台のLIF分析装置を用いて，山梨県上野原市にて外気のNO2濃度の計測を行った．2台のLIF分析装置の測定値の時間変化は同様であったが，絶対値に違いが生じた．これは新しく立ち上げたLIF分析装置が外部の光の影響をより強く受けているためであることが分かった．装置を改良し，外部の光を低減する検討を進めている．
化学発光法によるオゾンの分析装置の改良を行った．分析装置の改良，測定条件の改良を行うことで，検出下限が向上し，上野原市でのテスト計測の結果，市販の分析装置による測定結果ともよく一致した．しかしながらオゾンの化学発光を起こすために添加するNO濃度が高濃度であることから，そのまま排出すると外気の濃度に影響を及ぼす可能性があることが分かった．排気する前にNOを除去し，外気のNO濃度に影響を与えない方法を検討している．
過去に取得したオゾンとNOxの森林内部の濃度プロファイルを用いて，インバースモデルによる放出吸収量を推定し，適切と思われる結果が得られることを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
LIF分析装置の改良を行い，2台のLIF分析装置を用いてNOとNO2を同時に高感度・高時間分解能にて計測できる分析システムを検討する．そのため2台のLIF分析装置で同じNO2濃度の計測値が得られることを確認する．高時間分解能・高感度で計測する必要があることから，標準試料を測定することで器差を補正する手法を検討する．開発した装置と分析手法を用いて上野原市にてNOとNO2濃度のテスト観測を行う．
化学発光法によるオゾン分析装置の改良を行う．分析装置の検出器を冷却することでノイズを低減し更なる高感度化を検討する．オゾンの化学発光を起こすために添加する高濃度のNOを外部に排気する際，NOを排気する試料から除去する手法を検討する．
新たに開発・改良した上記分析装置を用いて，富士山麓森林にてNOxとオゾンの渦相関法によるフラックス計測を実施する．オゾンにおいては現在行っている傾度法により得られるオゾンフラックスと比較する．森林内部のNOxとオゾンの濃度プロファイルを合わせて測定し，濃度プロファイルを用いて，モデル計算を行い，特徴的な各高度における吸収・放出量を推定する．モデルから得られる樹冠上のフラックスと観測結果を比較し，議論する．
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| Causes of Carryover |
平成29年度に消耗品として申請した電子部品の一部が未購入であったため，平成30年度に購入する予定である（組み込みスイッチモード電源：Mean Well,±5V, 500 mA）．
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] NOx酸化物質（NOz）計測手法の開発と山岳地域における実大気への応用2018
Author(s)
和田龍一, 定永靖宗, 加藤俊吾, 勝見尚也, 大河内博, 岩本洋子, 三浦和彦, 小林拓, 鴨川仁, 松本淳, 米村正一郎, 松見豊, 梶野瑞王, 畠山史郎
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Journal Title
分析化学
Volume: 6
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] NOy measurements at the top of Mt. Fuji2017
Author(s)
Ryuichi Wada, Yasuhiro Sadanaga, Shungo Kato, Naoya Katsumi, Hiroshi Okochi, Yoko Iwamoto, Kazuhiko Miura, Hiroshi Kobayashi, Hitoshi Kamogawa, Jun Matsumoto, Seiichiro Yonemura
Organizer
2017 Symposium on Atmospheric Chemistry & Physics at Mountain Sites
Int'l Joint Research
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[Presentation] 富士山頂における窒素酸化物濃度の変動とその要因の解明2017
Author(s)
和田龍一, 定永靖宗, 加藤俊吾, 勝見尚也, 大河内博, 岩本洋子, 三浦和彦, 小林拓, 鴨川仁, 松本淳，米村正一郎, 松見豊
Organizer
第23回大気化学討論会
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[Presentation] 富士山麓森林におけるオゾンフラックスの通年観測2017
Author(s)
杉山薫, 和田龍一, 高梨聡, 深山貴文, 中野隆志, 望月智貴, 谷 晃, 米村正一郎, 高木健太郎, 松見豊, 植山雅仁, 宮崎雄三
Organizer
日本地球惑星科学連合 連合大会2017
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