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東アフリカにおける水溶性有機エアロゾルの分子組成と安定炭素同位体比

研究課題

研究課題/領域番号 11F01026
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 地球宇宙化学
研究機関北海道大学

研究代表者

河村 公隆  北海道大学, 低温科学研究所, 教授

研究分担者 MKOMA S.L.  北海道大学, 低温科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 採択 (2012年度)
配分額 *注記
800千円 (直接経費: 800千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードエアロゾル / 水溶性有機物 / バイオマス燃焼 / シュウ酸 / レボグルコサン / カリウム / タンザニア / PM2.5 / 東アフリカ / 水溶性有機炭素 / 森林火災 / 有機エアロゾル
研究概要

本研究では、アフリカで頻繁に起こっている森林火災、農業廃棄物の燃焼、また、日常生活(料理など)で使用されるバイオ燃料の燃焼の大気エアロゾルへの影響を評価するために、セルロースの燃焼により生成する脱水糖の一種であるレボグルコサンの測定を行った。'
アフリカの東部に位置するタンザニアにおいて採取した大気エアロゾル試料を、有機溶媒で抽出した後、BSTFA試薬で水酸基を誘導体化し、GC/MSで糖類を測定した。その結果、試料中にバイオマス燃焼のトレーサーであるレボグルコサンを検出し、その濃度を決定することに成功した。また、エアロゾル試料を水抽出後、イオンクロマトグラフィーで分析し、カリウムを含み無機イオンを測定した。K+は、植物中に多く含まれ燃焼によって大気中に放出され、大気エアロゾル粒子に取り込まれる。本研究で、レボグルコサンはより微細なエアロゾル画分(PM2.5)に濃集していること、その濃度は、雨期に低い値(38-307ng m-3,平均146ng m-3)を、乾期に高い値(138-408 ngm-3,平均252ng m-3)を示すことが明らかとなった。また、レボグルコサンの濃度は、バイオマス燃焼の無機トレーサーであるK+と強い正の相関を示した。
本研究の結果、タンザニアでは、バイオマス燃焼やバイオ燃料の燃焼が大気質を大きく変えていることが明らかとなった。また、雨期には降水による除去の結果、エアロゾル濃度は低くなることがわかった。更に、レボグルコサン濃度は、エアロゾル中の水溶性有機炭素(WSOC)濃度と良い相関を示し、バイオマス燃焼が雲凝結核として作用するWSOCの重要なソースであることを示唆した。また、同位体比質量分析計を用いて、エアロゾル中の炭素・窒素の安定同位体比を測定し、エアロゾルの起源を議論した。更に、低分子ジカルボン酸の組成を解析し、シュウ酸が最も濃度の高い成分であることを明らかにした。シュウ酸などジカルボン酸の安定炭素同位体比をGC/IRMSを用いて個別に測定し、大気中での光化学的酸化プロセススを議論した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

2年間の滞在予定が、1年と1ヶ月となったが、短い期間中にも多くの仕事をこなした。また、4つの論文を執筆し、そのうち2つが国際誌に掲載された。

今後の研究の推進方策

現在投稿中の論文を改訂し、国際誌の受理される様にメールでの改訂作業を行っている。Mkoma氏は、現在タンザニアにてエアロゾル試料のサンプリングを新たに行っている。これらの試料について、今後、共同研究として推進することを計画している。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Molecular composition of dicarboxylic acids, ketocarboxylic acids, α-dicarbonyls and fatty acids in atmospheric aerosols from Tanzania, East Africa during wet and dry seasons2013

    • 著者名/発表者名
      Mkoma, S. L., and Kawamura, K.
    • 雑誌名

      Atmospheric Chemistry and Physics

      巻: 13 ページ: 2235-2251

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbonaceous components, levoglucosan and inorganic ions in tropical aerosols from Tanzania, East Africa : impliation for biomass burning contribution to organic aerosols2013

    • 著者名/発表者名
      Mkoma, S. L., Kawamura, K., and Fu.
    • 雑誌名

      Atmospheric Chemistry and Physics Discussions

      巻: 12 ページ: 28661-28703

    • DOI

      10.5194/acpd-12-28661-2012

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence for 13-carbon enrichment in oxalic acid via iron catalyzed photolysis in aqueous phase2012

    • 著者名/発表者名
      Pavuluri, C.M., K.Kawamura
    • 雑誌名

      Geophys.Res.Lett.

      巻: 39,L03802 号: 3

    • DOI

      10.1029/2011gl050398

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Stable carbon and nitrogen isotopic compositions of tropical aerosols from Tanzania, East Africa : Sources and contribution of C3 and C4 Plants2012

    • 著者名/発表者名
      Mkoma, S. L., Kawamura, K., and Tachibana, E.
    • 学会等名
      13th IGAC meeting
    • 発表場所
      中国、北京、Chinese National Convention Centre
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Seasonal distributions of low molecular weight dicarboxylic acids in the remote marine aerosols and their stable carbon isotopic composition2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kawamura
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Convention Center (USA)(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://environ.lowtem.hokudai.ac.jp/index.htm

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://environ.lowtem.hokudai.ac.jp/index.htm

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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