2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new data utilization method of mass spectra of black carbon using laser-vaporization aerosol mass spectrometer
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17K00590
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
藤谷 雄二 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康研究センター, 主任研究員 (20391154)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ブラックカーボン質量スペクトル / 発生源寄与 / ブラックカーボン / カーボンナノチューブ / エアロゾル質量分析計 / エアロゾル / 中位炭素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブラックカーボン（BC）は人の健康影響に直接の影響を与える、あるいはその間接的な指標としてだけでなく、気候影響評価にとっても重要な物質である。自動車由来のBCは排ガス規制の強化により、大気環境中において減少しつつあり、今後は、その他の発生源の寄与も評価し、対策をしていく必要がある。一方で、意図的に生産される工業ナノ材料の一種であるカーボンナノチューブ（CNT）は、BCで構成されている物質である。吸入した際の健康影響が懸念されるため、大気環境中へ流出した際にはCNTと大気エアロゾル由来のBCとを識別する必要があるが、そのための手法開発が急務となっている。
本提案課題では、各種のBC粒子および環境中において、レーザー誘起白熱法によりBCを蒸発させたのちに、電子衝撃法でイオン化し、高分解能型飛行時間型質量分析計で質量分析を行うSP-AMSによりBCの質量スペクトルを測定し、大気中BCの発生源寄与推定手法を確立した。
12種のBC粒子を測定し、BC質量スペクトルCn+を得た。中位炭素（（midC）：C6+からC29+）の割合を用いてグラファイト構造か、アモルファス構造かが推定でき、ひいてはBC生成時の火炎温度が示唆された。また、MidC領域で多層CNTが最も低いシグナルとなったため、この領域のシグナルに着目すれば、他との識別が可能であることが示唆された。ただし実際には他の粒子と混合している場合が考えられるため、定量的に発生源寄与を評価するためには、他の成分も含めて統計的な手法（PMF解析）を併用することが有効である。このことは、交差点の道路環境、野焼きが盛んに行われる時期の一般環境、あるいは炭素繊維強化プラスチック作業環境の観測研究を通じて示された。
BCの発生源評価をより正確に行うためには、さらに様々な発生源のBC質量スペクトルを累積していくことが必要である。
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