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大気エアロゾルの帯電状態の解明と生体沈着への影響評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H01864
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境動態解析
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

奥田 知明  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30348809)

研究分担者 岩田 歩  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (30827340)
深潟 康二  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (80361517)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワードエアロゾル / 帯電状態 / 沈着 / 生体影響 / 電気移動度 / KPFM / PM2.5 / 粒子状物質 / 粒子帯電 / 環境分析 / 環境質定量化・予測 / 大気汚染防止・浄化 / 気象条件
研究成果の概要

実環境大気中エアロゾル粒子の帯電状態解明を目的として研究開発を行った。まず、電気移動度法による実環境大気エアロゾルの帯電状態の測定装置(K-MACS: Keio-Measurement System of Aerosol Charging State)の設計製作および性能評価を行った。次に、約1年間の実環境大気エアロゾルの帯電状態の解析を行った。その結果、測定日によって帯電分布は異なり、帯電粒子割合は75~90 % 程度であり、容積絶対湿度と強い相関があった。室内で一定濃度の大気イオンとエアロゾルを混合し、人為的に容積絶対湿度を変化させた室内実験においても、同様の現象を再現することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大気エアロゾル粒子は、呼吸によって生体内に入り込み健康に悪影響を及ぼすことが知られている。エアロゾル粒子の有害性を議論する上で把握すべき特性のうち、粒子の帯電状態については、それが粒子の生体沈着に関わるため重要性が指摘されているにも関わらず、ほとんど研究が進んでいなかった。そこで本研究では、実環境大気エアロゾル粒子の帯電状態を解明することを目的として、その計測手法の開発、年間を通じたフィールド調査、および室内実験を行った。今後は本研究で得られた粒子の帯電挙動の知見を用いて、エアロゾル粒子の帯電状態による生体への沈着挙動に対して、観測事実に基づいた確実性を加えることが可能となると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] 西安交通大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 西安交通大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Charging states on atmospheric aerosol particles affected by meteorological conditions2020

    • 著者名/発表者名
      He Yuanping、Gu Zhaolin、Lu Weizhen、Zhang Liyuan、Zhang Daizhou、Okuda Tomoaki、Yu Chuck Wah
    • 雑誌名

      Particuology

      巻: 52 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.partic.2019.12.007

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atmospheric humidity and particle charging state on agglomeration of aerosol particles2019

    • 著者名/発表者名
      He, Y., Gu, Z., Lu, W., Zhang, L., Okuda, T., Fujioka, K., Luo, H., Yu, C.
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 197 ページ: 141-149

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2018.10.035

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical simulation of parallel-plate particle separator for estimation of charge distribution of PM2.52019

    • 著者名/発表者名
      Yonemichi, T., Fukagata, K., Fujioka, K., Okuda, T.
    • 雑誌名

      Aerosol Science and Technology

      巻: 53 号: 4 ページ: 394-405

    • DOI

      10.1080/02786826.2019.1569198

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seasonal variation in atmospheric particle electrostatic charging states determined using a parallel electrode plate device2019

    • 著者名/発表者名
      Iwata, A., Fujioka, K., Yonemichi, T., Fukagata, K., Kurosawa, K., Tabata, R., Kitagawa, M., Takashima, T., Okuda, T.
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 203 ページ: 62-69

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2019.01.040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地下鉄構内空気中粒子状物質の特性調査2019

    • 著者名/発表者名
      奥田知明,坂出壮伸,藤岡謙太郎,田端凌也,黒澤景一,野村優貴,岩田歩,藤原基
    • 雑誌名

      大気環境学会誌

      巻: 54 ページ: 28-33

    • NAID

      130007618321

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Elucidation of the relationship between the electrostatic charging state of ambient aerosols and meteorological condition by a parallel electrode plate device2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoya Tabata, Ayumi Iwata, Kentaro Fujioka, Takuto Yonemichi, Koji Fukagata, and Tomoaki Okuda
    • 学会等名
      11th Asian Aerosol Conference (Hong Kong, China)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of the Influence of Specific Meteorological Conditions on the Electrostatic Charging State of Ambient Aerosols by a Parallel Electrode Plate Device2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoya Tabata, Ayumi Iwata, Kentaro Fujioka, Tomoaki Okuda
    • 学会等名
      American Association for Aerosol Research 37th Annual Conference (Portland, Oregon, USA)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 平行電極板デバイスを用いた実環境大気エアロゾルの帯電状態の支配要因の解明2019

    • 著者名/発表者名
      田端凌也、岩田歩、藤岡謙太郎、奥田知明
    • 学会等名
      第36回エアロゾル科学・技術討論会、広島大学(広島県・東広島市)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of electrostatic charging characteristics of radioactive Cs-bearing particles by Kelvin Probe Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa, K., Iwata, A., Satou, Y., Igarashi, Y., Abe, Y., Okuda, T.
    • 学会等名
      IU-IRSN/Japan-UK EICHI-project joint international workshop on radioactive particles, Mito, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the electrostatic charging state of aerosol using a parallel electrode plate device2018

    • 著者名/発表者名
      Fujioka, K., Iwata, A., Tabata, R., Kurosawa, K., Yonemichi, T., Fukagata, K., Okuda, T.
    • 学会等名
      10th International Aerosol Conference, St. Louis, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of a parallel-plate separator for PM2.52018

    • 著者名/発表者名
      Yonemichi, T., Fukagata, K., Fujioka, K., Okuda, T.
    • 学会等名
      10th International Aerosol Conference, St. Louis, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the chemical components of aerosol particles with different electrostatic charging state2018

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa, K., Fujioka, K., Yonemichi, T., Fukagata, K., Okuda, T.
    • 学会等名
      Joint International Symposium of 14th CACGP & 15th IGAC, Takamatsu, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the electrostatic charging state of ambient aerosol using a parallel electrode plate device2018

    • 著者名/発表者名
      Tabata, R., Iwata, A., Fujioka, K., Kurosawa, K., Yonemichi, T., Fukagata, K., Okuda, T.
    • 学会等名
      Joint International Symposium of 14th CACGP & 15th IGAC, Takamatsu, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of a parallel plate particle separator for measurement of charging state of PM2.52017

    • 著者名/発表者名
      Yonemichi, T., Fukagata, K., Fujioka, K., Okuda, T.
    • 学会等名
      9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体有害性に関連する微小粒子状物質の物理化学特性解明の試み2017

    • 著者名/発表者名
      奥田知明
    • 学会等名
      第34回エアロゾル科学・技術研究討論会、芝浦工業大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人為的に発生させたエアロゾルの帯電状態の測定2017

    • 著者名/発表者名
      藤岡謙太郎、黒澤景一、北川みどり、岡久峻一、高島拓、奥田知明
    • 学会等名
      第34回エアロゾル科学・技術研究討論会、芝浦工業大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 平行電極板デバイスを用いた実環境大気エアロゾルの帯電状態の測定2017

    • 著者名/発表者名
      藤岡謙太郎、米道卓音、深潟康二、北川みどり、岡久峻一、高島拓、奥田知明
    • 学会等名
      第58回大気環境学会年会、兵庫医療大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 環境化学研究室 | 研究内容 | ハイライト【粒子の帯電状態】

    • URL

      https://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/research/theme/charge.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] KEIO RESEARCH HIGHLIGHTS | Air pollution and ...

    • URL

      https://research-highlights.keio.ac.jp/2019/03/b.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/research/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://research-highlights.keio.ac.jp/2019/03/b.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/research/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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