Development of in-situ measurement system of atmospheric carbonyl sulfide using a mid-infrared laser absorption spectrometer

Research Project

Project/Area Number	22K12365
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research Institution	National Institute for Environmental Studies
Principal Investigator	奈良英樹国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主任研究員 (30534490)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	硫化カルボニル / 炭素循環 / レーザー吸収分光法 / 中赤外レーザー吸収分光法 / 現場自動観測
Outline of Research at the Start	本研究では①中赤外レーザー吸収分光計(mid-IRLAS)の基礎測定能を把握することでCOS計測の高精度・高確度化を行い、②現場観測のための安定性に優れる装置校正用標準ガスの確立を並行して行う。また、①で計測能の高水準化をするmid-IRLASと②で確立する装置校正用標準ガスを用いて現場自動観測システムを開発し、③GCMSによるフラスコ観測と比較並行観測を実施することで、現場自動観測システムの評価を行う。以上、①から③までの課題を順に達成していくことでmid-IRLASを用いたCOSの現場自動観測システムを構築する。
Outline of Annual Research Achievements	中赤外レーザー吸収分光計によるCOS計測について、装置に導入する試料大気の圧力を高度に制御するシステムおよび、試料大気と標準ガスを自動で導入できるシステムの開発を行った。次に、COSの標準ガスの開発については、水蒸気処理をしたアルミシリンダーに保存試験用に環境大気を充填したものを用いてCOSの保存性試験を開始しており、GC/MSを用いて充填試料大気中のCOSの経時変化を調べることで評価を実施している。この試験からは、ガスの作成後数ヶ月間はCOSが安定に存在していることを示す測定データが得られたが、さらにその後の保存試験ではGC/MSによる保存試験用ガスの測定で安定性を評価するのに十分な繰り返し精度と再現性が得られなくなった。現在、この原因について調べているところであるが、シリンダー内部でのCOSの分布が不均一になっている、あるいはシリンダーから保存試験用ガスを吐出する際にCOSに分別や消滅反応が起こっていることが原因となっている可能性がある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究で用いている中赤外レーザー分光計については比較的装置価格が他社のものと比べて安価であることが利点の一つとして挙げられるが、その反面、やはり測定安定度が高くなく、確度が低いことがわかってきた。このため、得られたデータの処理方法と装置の校正方法についてもそれぞれ開発する必要がある。これまでの本研究において、圧力を高度に制御するシステムを開発することにより確度を向上させることはできたが、今後、環境中におけるCOSの変動を正確に捉えるためには上記のデータ処理および校正方法についても手法を開発し、高確度化を進める必要がある。
Strategy for Future Research Activity	【現在までの進捗状況】にも記載したとおり、計測結果の高確度化を進めるため、計測から得られるデータの処理方法および装置の校正方法についてもそれぞれ検討する。これらの検討で満足のいく結果が得られれば、室外大気を対象としてGC/MSとの並行観測を実施し、最終的な確度の評価を行う。