Effect of isoprene deriving Criegee intermediate to the formation of particulate matter in the atmosphere

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K12286
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64010:Environmental load and risk assessment-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Hata Hiroo 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00792532)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星野 翔麻 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 講師 (20783616) ; 戸野倉 賢一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00260034) ; 藤田 道也 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (20916225)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: クリーギー中間体 / 対流圏化学 / キャビティリングダウン紫外吸収分光法 / 量子化学計算 / ミクロカノニカル反応速度論 / 大気化学輸送モデル / 有機ラジカル / 環境影響評価

Outline of Final Research Achievements

Rate constants of the reacitons of methyl vinyl ketone oxide, the Criegee intermediate generated from isoprene, and sulfur dioxide, organic acids, etc were derived by the UV-CRDS absorption method and quantum chemistry/microcanonical kinetic calculations. The kinetics of the heterogeneous reactons of oleic acid (OA) and ozone (O3), O3/SO2 systems were evaluated by experiments and reacto-diffusion model. The impact of gas phase reactions of stabilized-Criegee intermediates and isoprene-derived organic peroxides to the formation of particulated matter, including sulfate aerosol, in troposphere were estimated using regional- and global-chemical transport modelling.

Free Research Field

大気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大気中の化学反応で生成する微小粒子状物質（PM2.5）は、ヒト健康リスクを有すると同時に地球温暖化影響としての放射強制への寄与が指摘されており、その大気化学的動態を理解することは喫緊の課題である。本研究では、大気中の化学反応で生成するラジカル種であるクリーギー中間体や有機過酸化ラジカルのPM2.5生成能に関する実験と3次元大気シミュレーションを実施し、これらのラジカル種のPM2.5生成速度や環境影響評価を実施した。これらの研究を通じて新たな化学反応速度定数の算出に成功し、また、詳細な環境影響を行ったことで基礎学術的知見から環境行政への貢献を果たす結果を得ることができた。