海塩粒子エアロゾル中のジカルボン酸と海水表面を覆う薄い有機膜との関係

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24651013
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 新垣 雄光 琉球大学, 理学部, 教授 (80343375)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 海水表面 / SML / ジカルボン酸 / 大気 / 海水 / 物質循環 / 光化学反応

Research Abstract

海水表面は、厚さが50～1000μm程度の非常に薄い有機物の膜（Sea Surface Microlayer：以下SMLと略す）で覆われている。SMLは、大気－海水間の化学物質の移動を制御し、さらに、海表面で波が砕ける際に発生する海塩粒子エアロゾルの化学組成及び粒径に大きく影響する。そこで、本研究では、SMLから大気へ拡散していく有機物、特に、大気エアロゾル中の有機物の中で最も多いと報告されているジカルボン酸に着目し、その挙動および発生メカニズムを解明することを目指した。海水表面へ人工的に風を送り、海塩粒子を発生させ、海塩粒子エアロゾル中のジカルボン酸に対するSMLの役割、さらに、SML中で光化学反応により生成するジカルボン酸の挙動を明らかにすることを研究の目的とした。
初年度は、ジカルボン酸を高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて、検出する方法について諸条件を変えながら検討した。その結果、海水に多く含まれる塩分によって、大きな妨害を受けるため、前処理法の検討が必要であることが明らかとなった。また、SMLとそれ以下のバルク海水中の吸光度および有機炭素濃度（TOC）を測定した結果、SML中でそれぞれ約1.3倍高いことを明らかにした。さらに、SMLとバルク海水に対して、光照射を行うことで、その中で起こるフェントン反応（Fe(II)とHOOHの反応で発生するOHラジカル）の寄与を調べた結果、SML中のFe(II)の化学形態としてHOOHと反応し難いものになっていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画では、1年目は、沖縄本島沿岸海水表面のSMLと表面海水に含まれるジカルボン酸および化学成分の定量を中心に行い、また、SMLの光化学的特性を明らかにすることを計画していた。初年度は、計画通り、ジカルボン酸の代表であるシュウ酸の計測を試み、さらに溶存有機炭素や吸光度を測定することで、SMLとバルク海水に含まれる化学成分の違いを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

研究２年目は、SMLを採取するサンプリングポイントを増やし、異なる条件下にあるSMLを採取する。また、SMLから大気へ拡散する海塩粒子エアロゾルの発生法および採取に必要な機材を購入し、開発および改良を進める予定である。さらに、SML中で光化学反応により生成するOHラジカルの反応メカニズムの中でも大きな役割を果たすFe(II)の挙動解析に関する研究にも着手する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

2年目は、大気へ拡散する海塩粒子エアロゾルの発生装置の開発を試みるため、その機材購入を計画している。また、SMLとバルク海水に含まれる化学成分の分析に必要な試薬類やガラス器具類も必要に応じて購入を検討している。
これまでの研究成果の一部を学会等で発表する計画を立てているため、それに係る旅費の支出も検討している。
2年目に研究を大きく前進させる必要があるため、まだ具体的には決定してはいないが、3年目に配分予定となる予算の一部を2年目に前倒しして使うことも検討している。