雲内における土壌粒子エアロゾルの雲粒内・雲粒間分布

• 研究課題/領域番号: 07780451
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山形 定 北海道大学, 工学部, 助手 (80220242)
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1995年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 雲粒 / エアロゾル / 土壌 / 立坑 / 硫酸

研究概要

従来より用いられているエアロゾル-ガスサンプリング装置に接続可能な雲粒サンプリング用のインパクターを作成した。これを用いることで、雲・霧内で液相成分の雲・霧粒、雲粒間に存在する微粒子、およびガスを同時に分析することが可能となった。
インパクターは2段になっており、それぞれの50%粒子カット径は、計算上10μm、2μmとした。ただし、単一粒径の粒子発生装置がないため、正確な50%カット径は求めていない。
この装置を用い、岩手県の釜石鉱山の廃坑となった立坑内に発生している雲をサンプリングした。立坑では海抜250m地点から空気が断熱的に膨張しながら海抜680m地点まで上昇する。サンプルは、雲生成前の気塊、雲生成直後の気塊、雲生成から10分程度経過後の気塊とした。また、立坑内に流入してくるエアロゾルをモニターするため、雲粒-エアロゾル-ガスサンプラーとは別に、全粒子状物質をサンプリングし、その重量を測定した。
釜石鉱山立坑内のエアロゾル重量は数μg/m^3と、札幌市内などの都市部に比べると1/10程度以下であることがわかった。このことは、立坑を巨大な雲チャンバーとみなし、種々の実験を行なうことが可能であることを示している。このようにエアロゾル濃度が低いこと、雲を含む気塊に対して2時間程度のサンプリングしか行なわなかったことから、現在の分析環境では土壌粒子の直接検出は不可能と考えられた。そこで、実際の大気中で土壌粒子と同一粒子を形成していることもある硫酸などの水溶性成分の分析を、検出限界の低いイオンクロマトグラフィーで行なった。その結果5回サンプリングしたうちの4回では、硫酸エアロゾル量は雲発生と同時にその90%程度が雲水中に取り込まれていることがわかった。