高温プラズマジェットを用いた大気エアロゾルのリアルタイム気化システムの開発

• 研究課題/領域番号: 15K16117
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 関本 奏子 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 助教 (40583399)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 質量分析 / コロナ放電 / プラズマジェット / 揮発性有機化合物 / バイオマス燃焼 / プロトン移動反応速度定数 / 分極率 / 永久双極子モーメント / 大気化学 / 森林火災 / ヘリウム / プロトン移動反応 / アルゴン

研究成果の概要

大気エアロゾル質量の大きな画分を占める有機酸の大気中挙動の把握は，環境動態解析学分野の重要な課題であるが，エアロゾル相の有機酸を高感度かつリアルタイムに計測する手法の確立には至っていない．この背景を基に，本研究では，(i) 高温プラズマジェットを用いた大気エアロゾルの高感度リアルタイム質量分析法の開発，(ii) 大気中揮発性有機化合物の網羅的定量質量分析法の開発，および (iii) 北米西部のバイオマス燃焼から発生する揮発性有機化合物の化学特性評価を行った．

研究成果

• [国際共同研究] 米国立海洋大気庁 地球システム科学研究所/コロラド大学/モンタナ大学(米国)
• [国際共同研究] 米国海洋大気庁 地球システム研究所(米国)
• [国際共同研究] 米国立海洋大気庁 地球システム研究所(米国)
• [雑誌論文] Characterization of a catalyst-based total nitrogen and carbon conversion technique to calibrate particle mass measurement instrumentation (2018)
  • 著者名/発表者名: Chelsea E. Stockwell, Agnieszka Kupc, Bartlomiej Witkowski, Ranajit K. Talikdar, Yong Liu, Vanessa Selimovic, Kyle J. Zarzana, Kanako Sekimoto, Carsten Warneke, Rebecca A. Washenfelder, Robert J. Yokelson, Ann M. Middlebrook and James M. Roberts
  • 雑誌名: Atmospheric Measurement Techniques 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-methane organic gas emissions from biomass burning: identification, quantification, and emission factors from PTR-ToF during the FIREX 2016 laboratory experiment (2018)
  • 著者名/発表者名: A. R. Koss, K. Sekimoto, J. B. Gilman, V. Selimovic, M. M. Coggon, K. J. Zarzana, B. Yuan, B. M. Lerner, S. S. Brown, J. L. Jimenez, J. Krechmer, J. M. Roberts, C. Warneke, R. J. Yokelson and J. de Gouw
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 18 号: 5 ページ: 3299-3319
  • DOI: 10.5194/acp-18-3299-2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ab initio investigations of stable geometries of the atmospheric negative ion NO3-(HNO3)2 and its monohydrate (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Ueda, Yukiumi Kita, Kanako Sekimoto and Masanori Tachikawa
  • 雑誌名: Methods and Applications of Quantum Systems in Chemistry and Physics 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collision-Induced Dissociation Study of Strong Hydrogen-Bonded Cluster Ions Y⁻(HF)<i>_n</i> (Y=F, O₂) Using Atmospheric Pressure Corona Discharge Ionization Mass Spectrometry Combined with a HF Generator (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, K. Sekimoto and M. Takayama
  • 雑誌名: Mass Spectrometry 巻: 6 号: 1 ページ: A0063-A0063
  • DOI: 10.5702/massspectrometry.A0063
  • NAID: 130006091407
  • ISSN: 2186-5116, 2187-137X
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proton-transfer-reaction mass spectrometry: Applications in atmospheric sciences (2017)
  • 著者名/発表者名: Bin Yuan, Abigail Koss, Carsten Warneke, Matthew Coggon, Kanako Sekimoto and Joost de Gouw
  • 雑誌名: Chemical Reviews 巻: 117 号: 21 ページ: 13187-13229
  • DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00325
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ionization Capabilities of Hydronium Ions and High Electric Fields Produced by Atmospheric Pressure Corona Discharge (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Sato, K. Sekimoto, M. Takayama
  • 雑誌名: Mass Spectrometry 巻: 5 号: 2 ページ: S0067-S0067
  • DOI: 10.5702/massspectrometry.S0067
  • NAID: 130005476003
  • ISSN: 2186-5116, 2187-137X
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Calculation of the sensitivity of proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS) for organic trace gases using molecular properties (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanako Sekimoto, Shao-Meng Li, Bin Yuan, Abigail Koss, Matthew Coggon, Carsten Warneke and Joost de Gouw
  • 雑誌名: International Journal Mass Spectrometry 巻: 印刷中 ページ: 71-94
  • DOI: 10.1016/j.ijms.2017.04.006
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 化学イオン化法 -定性的・定量的イオン化に適したイオン分子反応系- (2017)
  • 著者名/発表者名: 関本 奏子
  • 雑誌名: Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan 巻: 65 ページ: 2-6
  • NAID: 130005332303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] リアルタイム直接分析（DART）法のイオン化特性と コロナ放電による高感度化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関本 奏子
  • 雑誌名: Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan 巻: 印刷中
  • NAID: 130007342636
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improvement in ionization efficiency of direct analysis in real time-mass spectrometry (DART-MS) by corona discharge (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sekimoto, M. Sakakura, T. Kawamukai, H. Hike, T. Shiota, F. Usui, Y. Bando and M. Takayama
  • 雑誌名: Analyst 巻: 141 号: 16 ページ: 4879-4892
  • DOI: 10.1039/c6an00779a
  • NAID: 120006530538
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of H3O+, OH-, O2-, NOx- and NOx for Escherichia Coli inactivation in atmospheric pressure DC corona discharges (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sekimoto, R. Gonda and M. Takayama
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 48 号: 30 ページ: 305401-305401
  • DOI: 10.1088/0022-3727/48/30/305401
  • 査読あり
• [学会発表] Calculation of the sensitivity of proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS) for volatile organic compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanako Sekimoto, Shao-Meng Li, Bin Yuan, Abigail Koss, Matthew Coggon, Carsten Warneke and Joost de Gouw
  • 学会等名: The 64th ASMS Conference on Mass Spectrometry
  • 国際学会
• [学会発表] Unravelling the chemical complexity of biomass burning VOC emissions via H3O+ ToF-CIMS: Separation of high- and low-temperature pyrolysis products (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanako Sekimoto, Abigail Koss, Jessica B. Gilman, Vanessa Selimovic, Matthew M. Coggon, Kyle J. Zarzana, Bin Yuan, Brin M. Lerner, Steven B. Brown, Carsten Warneke, Robert J. Yokelson and Joost de Gouw
  • 学会等名: 2017 American Geophysical Union Fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 揮発性有機化合物の分子情報を用いたプロトン移動反応質量分析法の感度計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関本 奏子, Shao-Meng Li, Bin Yuan, Abigail Koss, Matthew Coggon, Carsten Warneke and Joost de Gouw
  • 学会等名: 第65回質量分析総合討論会
• [学会発表] Calculation of average-dipole-orientation rate constants for proton transfer reactions between H3O+ and organic compounds using molecular mass and elemental composition (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanako Sekimoto, Shao-Meng Li, Bin Yuan, Abigail Koss, Matthew Coggon, Carsten Warneke and Joost de Gouw
  • 学会等名: The 64th ASMS Conference on Mass Spectrometry
  • 発表場所: Gonzalez Convention Center, San Antonio, TX, USA
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] 質量・元素組成・ADO理論を用いたH3O+ および大気中微量成分間のプロトン移動反応速度定数の計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関本 奏子, Shao-Meng Li, Bin Yuan, Abigail Koss, Matthew Coggon, Carsten Warneke and Joost de Gouw
  • 学会等名: 第64回質量分析総合討論会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-05-18
• [学会発表] 大気圧コロナ放電イオン化質量分析法を用いたペチュニア花弁の香気成分のアンビエント分析 (2015)
  • 著者名/発表者名: ◯関本 奏子，芦澤 ゆりの，高山 光男
  • 学会等名: 第63回質量分析総合討論会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-17
• [学会発表] 直流コロナ放電を用いたリアルタイム直接質量分析法（DART―MS）の高感度化 (2015)
  • 著者名/発表者名: ◯関本 奏子，坂倉 幹始，川向 孝知，比毛 浩，塩田 晃久，碓井 史彦，板東 泰彦，高山 光男
  • 学会等名: 第63回質量分析総合討論会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-17
• [学会発表] Improving ionization efficiency of direct analysis in real time-mass spectrometry (DART-MS) by using DC corona discharges (2015)
  • 著者名/発表者名: ◯K. Sekimoto, M. Sakakura, T. Kawamukai, H. Hike, T. Shiota, F. Usui, Y. Bando and M. Takayama
  • 学会等名: The 63rd ASMS Conference on Mass Spectrometry
  • 発表場所: St. Louis, Missouri, USA
  • 年月日: 2015-05-31
  • 国際学会
• [備考] 大気中揮発性有機化合物の計測手法「プロトン移動反応質量分析法」の最新総説
  • URL: https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2017/20171016_Sekimoto.html
• [産業財産権] 大気圧イオン化方法 (2015)
  • 発明者名: 関本 奏子，高山 光男，比毛 浩，坂倉 幹始
  • 権利者名: 公立大学法人横浜市立大学，エーエムアール株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-165952
  • 出願年月日: 2015-08-25