2019 Fiscal Year Annual Research Report
超微小エアロゾルの革新的捕集法の開発と応用に基づく新粒子生成時の化学的動態解明
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18H03355
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
松木 篤 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90505728)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大気エアロゾル / 新粒子生成 / ナノ粒子 / 雲凝結核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気エアロゾルの重要な発生プロセスである新粒子生成（NPF）は、最終的に雲凝結核の濃度を決定付け、地球の気候に影響を与える。しかし、NPFによって生成間もないナノ粒子（直径：数nm～100nm）の化学組成は、その質量の小ささから捕集および化学分析が極めて難しく、十分に理解されていない。そこで本研究では、①ナノサイズの大気エアロゾルを粒径ごとに細かく分級し、かつ高効率で採集できる新たな装置を開発し、②東アジアの様々な地域に起源を持つ空気塊が観測できる能登半島先端を観測フィールドとして、実大気中で起こる新粒子生成（NPF）の観測に応用することを目的としている。
平成31年（令和元年）度は、本研究計画が目標としているナノ粒子の高時間分解能測定の実現に大きな進展が得られた。この新しい手法により、直径わずか20nmの個別ナノ粒子からでも、硫酸塩や有機物などの主要な化学成分が超高感度で検出可能になった。これは分光学的な粒子分析の検出限界サイズを従来に比べ1桁近く大幅に更新する画期的な成果であり、その内容は米国エアロゾル学会発行のAerosol Science and Technology誌に発表されている。さらに、能登半島先端の大気観測スーパーサイトにおいて実際の大気中からナノ粒子（直径：20nm～100nm）を分級採集し、分析した結果、重複する粒子径範囲においては従来法（エアロゾルの吸湿特性から間接的に推察される化学組成）との比較検証においても良好な結果が得られている。今後、実大気エアロゾルへの応用を通じて、ナノ粒子生成プロセスの解明、ならびにその気候影響の評価に大きな貢献が期待される。
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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
新手法によるナノ粒子の分級特性を実験的に評価したところ、一部理論値とは異なる結果が得られており、さらなる検討を要する。一方で、表面増強ラマン分光法の応用に基づくナノ粒子の化学種同定においては当初の予想を大幅に上回る感度が得られた。ナノ粒子の捕集効率の低下は分析の超高感度化によりカバーすることができ、本研究の目標であったナノ粒子の高時間分解能測定を実現することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度以降も、引き続き本研究計画で開発したナノ粒子の高時間分解能測定法の改良を行い、NPF発生時も含めた実大気エアロゾルへの応用を図る。その際、観測フィールドである能登大気観測スーパーサイトで集められた各種エアロゾル特性との関連性を評価し、ナノ粒子の生成・成長に関わる大気条件について検討する。
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Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Regional variability in black carbon and carbon monoxide ratio from long-term observations over East Asia: assessment of representativeness for black carbon (BC) and carbon monoxide (CO) emission inventories2020
Author(s)
Yongjoo Choi, Yugo Kanaya, Seung-Myung Park, Atsushi Matsuki, Yasuhiro Sadanaga, Sang-Woo Kim, Itsushi Uno, Xiaole Pan, Meehye Lee, Hyunjae Kim, Dong Hee Jung
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Journal Title
Atmospheric Chemistry and Physics
Volume: 20
Pages: 83-98
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Linkage between nighttime new particle formation and winter monsoon: Based on the long-term observation in Noto region, western coast of Japan2019
Author(s)
Matsuki, A., Hyono, H., Kinouchi, K., Furuya, M., Tsurumaru, H., Iwamoto, Y.
Organizer
Asian Aerosol Conference 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Observations of atmospheric particles surface area at several observatories in Japan2019
Author(s)
Iwata, A., Kiriya, M., Okuda, T., Yoshino, A., Takami, A., Chandra, I., Seto, T., Furuya, M., Matsuki, A., Hayashi, M., Nishita-Hara, C., Hara, K., Funato, K., Inoue, K.
Organizer
Asian Aerosol Conference 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Investigation on the Factors Controlling Atmospheric New Particle Formation: Based on the long-term observation in Noto peninsula, Japan2019
Author(s)
Matsuki, A., Hyono, H., Kinouchi, K., Furuya, M., Tsurumaru, H., Iwamoto, Y.
Organizer
Kanazawa Day at Tsinghua
Int'l Joint Research
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[Presentation] Isotopic source apportionment of carbonaceous aerosols observed in Noto Region, Japan: Impact of biomass burning on the East Asian outflow2019
Author(s)
Matsuki, A., Yamada, R., Ikemori, F., Kinouchi, K., Iwamoto, Y., Kato, S., Kaneyasu, N., Watanabe, T., Kameda, T., Minami, M., Nakamura, T.
Organizer
East Asia Forum on Particulate Air Pollution, KIST
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Regional variability in black carbon and carbon monoxide ratio from long-term observations over East Asia: Assessment of representativeness for BC and CO emission inventories2019
Author(s)
Choi, Y.-J., Kanaya, Y., Park, S.-M., Matsuki, A., Sadanaga, Y., Kim, S.-W., Uno, I., Pan, X., Lee, M.-H., Kim, H.-J., Jung D.-H.
Organizer
AGU fall meeting 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Bioaerosol measurements in Mongolia, China, and Japan during the spring of 20152019
Author(s)
Noda, J., Nishioka, K., Nakaya, T., Yumimoto, K., Hagiwara, K., Hoshino, B., Baba, K., Noguchi, I., Maki, T., Matuki, A., Nishita-Hara, C., Hayash, M., Davaanya, E., Munkjargal, E., Kawai, K., Kai, K.
Organizer
European Aerosol Conference 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Long-term measurements of aerosol physical properties in the Noto Peninsula2019
Author(s)
Nicosia, A., Kubota, S., Ono, K., Kunihisa, R., Tsuchiya, N., Matsuki, A.
Organizer
Joint Usage/Joint Research Symposium on Integrated Environmental Studies, Kanazawa University
Int'l Joint Research
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