2019 Fiscal Year Annual Research Report
Reconsideration of a role of RO2 uptake by aerosols in the atmospheric HOx cycle based on the kinetics study
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19H04255
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
坂本 陽介 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (50747342)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | オキシダント / PM / ペルオキシラジカル / 取り込み反応速度 / HOｘサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RO2ラジカルの実大気エアロゾルへの取り込み速度測定に向けた前段階として，ラジカル生成法の確立されたHO2ラジカル生成法を用いて、7月末から２週間にわたり横浜川崎市の湾岸工業地帯において開かれた大規模観測キャンペーンに参加し，実大気エアロゾルによるHO2ラジカル取り込み速度のオンライン実時間測定を行った．また、フィルタサンプリングされたエアロゾルを再噴霧することで疑似大気エアロルを準備し取り込み速度を測定するオフライン取り込み速度測定法に着手した．
エアロゾルへの取り込み速度を組み込んだオゾン生成へのVOC、NOｘの感度解析法を確立した．過去の観測結果に応用し、エアロゾルの取り込みを考慮しない場合NOｘ制約の期間が数時間程度過小評価されるうること、またエアロゾルがオゾン生成への前駆体削減効果を低下させうることをしめした．この解析法は最終年度に予定しているRO2ラジカルのエアロゾル取り込みがもつ大気化学的重要性を評価するさいに有効な手段となる．
RO2反応性測定準備のため、もっとも簡単な構造を持つCH3O2およびC2H5O2の生成・検出を行い、NO2との反応速度定数を測定し、文献値と比較することでシステムの妥当性を検証した。測定結果は文献値と良い一致を示し、当システムで得られるRO2反応速度は信頼できることを証明した．次のステップであるRO2ラジカルのエアロゾルへの取り込み速度決定に進むことができるようになった．
ガラス製のエアロゾルチャンバーを作成し、二次有機エアロゾル試料の生成を行った。この場合揮発性有機化合物が取り込み速度測定への干渉になる可能性があるため、チャコールフィルター等を用いたガス成分除去の検討が必要であることが判明した．
大気水素ガスはHOｘラジカル濃度に影響を与える可能性があり大気影響評価の精度向上につながると考え，センサガスクロマトを購入し，濃度測定を開始した．
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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
LP－LIF法を用いた各種RO2の反応性測定システムは初の試みであり、また自作の装置を用いるため装置性能の妥当性を検討・証明する必要がある。そのため、もっとも簡単な構造を持つCH3O2およびC2H5O2の生成・検出を行い、NO2との反応速度定数を測定し、文献値と比較することでシステムの妥当性を検証した。測定結果は文献値と良い一致を示し、当システムで得られるRO2反応速度は信頼できることが証明された．
最終年度以降で予定していた実大気での重要性評価を繰り上げ行った。RO2ラジカルの実大気エアロゾルへの取り込み速度測定に向けた前段階として、ラジカル生成法の確立されたHO2ラジカル生成法を用いて、7月末から２週間にわたり他研究グループ協力のもと実大気エアロゾルによるHO2ラジカル取り込み速度のオンライン実時間測定を行い世界初となるHO2ラジカルの実大気エアロゾルへの取り込み係数を決定できた。RO2ラジカルの実大気エアロゾルへの取り込み速度測定への大きな足掛かりを得た。
また、エアロゾルへの取り込み速度を組み込んだオゾン生成へのVOC、NOｘの感度解析法を確立した。過去の観測結果に応用し、エアロゾルの取り込みを考慮しない場合NOｘ制約の期間が数時間程度過小評価されるうること、またエアロゾルがオゾン生成への前駆体削減効果を低下させうることをしめした．
本来エアロゾルの表面積濃度計測装置を揃えエアロゾルへの取り込み実験の効率を向上させる予定であったが、業者側の都合で廃盤となり入手が不可能となったため初年度の研究計画としては遅れが生じたが、一方で将来行う予定であった行程を繰り上げておこなったため、全体としての進捗状況はおおむね順調だといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本来エアロゾルの表面積濃度計測装置を揃えエアロゾルへの取り込み実験の効率を向上させる予定であったが、業者側の都合で廃盤となり入手が不可能となったため初年度の研究計画としては遅れが生じている．表面積濃度は効率が落ちるが、エアロゾル発生装置の校正で対応することができるため、他機関の施設を用いて行う．一方で、その分の予算で大気HOｘラジカル濃度に影響を与え得る水素ガス用のセンサガスクロを購入し，最終年度の大気影響評価の際の精度を上げることとした．
装置の信頼性が確認できたため順次単純なCH3O2およびC2H5O2から海塩粒子への取り込み測定を開始していく．ドライ・加湿条件での取り込みの違いや，有機物の共存効果等も調べる．その後アルカン，アルケンについては，大気中での濃度およびＯＨとの反応性が高く重要度が高いものについて測定を行う．また，トルエン，キシレンなどの芳香族化合物についても調べる．植物起源の有機化合物については，地球規模で発生量の大きいイソプレンや代表的なテルペン類であるピネン由来のＲＯ２に焦点を当て測定を行う.
並行して、一次・二次有機エアロゾル発生装置の準備を進め、３年目以降の実験に備える予定である。現在作成したガラス製チャンバーが候補であるが、標準有機化合物試料の加熱気化による均一核生成による一次粒子生成や、テフロンバッグチャンバーを用いた二次有機エアロゾル作成も試す予定である．
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