レーザー分光法を用いた光化学オキシダント制御に関する反応素過程の解明

• 研究課題/領域番号: 09J08574
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 宮崎 洸治 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2010年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2009年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: HO2ラジカル / 過酸化ラジカル / 大気寿命 / 未知反応 / オキシダント / レーザーポンプ・プローブ / 化学変換 / レーザー誘起蛍光 / RO2フジカル / 化学増幅 / 化学変調 / RO2ラジカル

研究概要

レーザーポンプ・プローブ法を用いてHO_2消失速度を計測した。反応管にポンプレーザーとしてNd:YAGレーザーの第4高調波(266nm)を照射する。266nmの紫外光を照射することにより、大気試料中のオゾンを光分解させ、生成するO(^1D)原子と水蒸気との反応により人工的にOHラジカルを生成させる。ここに高濃度のCOを添加することにより生成したOHラジカルをすべてHO_2へと変換する。生成したHO_2ラジカルは大気中のNO_xなどと反応し消失する。HO_2ラジカルの測定方法として、レーザー誘起蛍光(LIF)法を用いた。反応管内の大気試料を2torrに減圧したLIFセル内に導入する。LIFセル内において導入した試料にNOを添加し、HO_2ラジカルをOHラジカルへと変換する。OHラジカルのプローブ光として、ダイオードレーザー励起のNd:YVO_4パルスレーザーの第2高調波(532nm)を励起光源とした波長可変色素レーザーの2倍波(308nm)を用いた。プローブ光を照射することでOHラジカルのQ_1(2)回転線を励起させ、発する蛍光を検出することでHO_2ラジカルの濃度変化を測定する。本手法を用いてHO_2+NO_2反応の速度定数を計測したところ、文献値とよい一致を示し、本手法の妥当性が確認された。そこで、本手法を用いて実大気観測を行ったところ、実測値と同時に計測した他の化学種から算出したHO_2消失速度値との比較から、2割程度未知の消失過程があることが確認された。これらの観測結果をもとに、未知のHO_2反応過程がどの程度オキシダント生成に影響を与えうるかシミュレーションを行った。未知のHO_2反応過程として、起りうる数種類の反応を仮定して見積もりを行ったところ、想定する反応過程によってオキシダントの生成効率が大きく増減されることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Air quality diagnosis from comprehensive observations of total OH reactivity and reactive trace species in urban central Tokyo (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, A., Nakashima, Y., Miyazaki, K., Kato, S., Suthawaree, J., Shimo, N., Matsunaga, S., Chatani, S., Apel, E., Greenberg, J., Guenther, A., Ueno, H., Sasaki, H., Hoshi, J., Yokota, H., Ishii, K., Kajii, Y.
  • 雑誌名: Atmos.Environ. 巻: 49 ページ: 51-59
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2011.12.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atmospheric and kinetic studies of OH and HO_2 by the FAGE technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Amedro, D., K.Miyazaki, A.Prker, C.Schoemaecker, C.Fittschen
  • 雑誌名: J.Environ.Sci. 巻: 24 号: 1 ページ: 78-86
  • DOI: 10.1016/s1001-0742(11)60723-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new technique for the selective measurement of atmospheric peroxy radical concentrations of HO_2 and R0_2 using a denuding method (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Miyazaki, et al.
  • 雑誌名: Atmos.Meas.Tech. 巻: 3 ページ: 1547-1554
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自動車排気ガスのOHラジカル反応性および反応性成分測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 亀井成美, 等
  • 雑誌名: 大気環境学会誌 45 ページ: 21-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new technique for the selective measurement of atmospheric peroxy radical concentrations of HO2 and RO2 using denuding method (2009)
  • 著者名/発表者名: Koji Miyazaki, et al.
  • 雑誌名: Atm.Meas.Tech.Dis. 2 ページ: 3291-3307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitivity analyses of OH missing sinks over Tokyo metropolitan area in the summer of 2007 (2009)
  • 著者名/発表者名: Satiru Chatani, et al.
  • 雑誌名: Atmos.Chem.Phys.Discuss 9 ページ: 18479-18509
  • 査読あり
• [学会発表] オキシダント生成に関する対流圏過酸化ラジカルの動態解析-その意義と手法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎洸治、中嶋吉弘、Christa Fittschen、梶井克純
  • 学会等名: 第92回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] A new technique for the selective measurement of atmospheric peroxy radical concentiations of HO_2 and RO_2 using a denuding method (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Miyazaki, A.E.Parker, C.Fittschen, P.S.Monks, Y.Kajii
  • 学会等名: AGU FALL MEETING 2011
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] オキシダント生成能の新規評価法の提案 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮崎洸治, 等
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2009-03-29