HOxラジカルの選択的な検出による新規な反応経路分岐比決定手法の開発

• 研究課題/領域番号: 18K18179
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 河野 七瀬 京都大学, 地球環境学堂, 特別研究員(RPD) (40736766)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: HOxサイクル / OHラジカル / HO2ラジカル / RO2ラジカル / 大気化学 / 化学反応 / 反応経路分岐比 / ラジカル反応 / エアロゾル / レーザー分光法 / 同位体

研究成果の概要

本研究では，大気化学で最も重要な連鎖反応のひとつであるHOxサイクルの定量的な評価を目指し，実験を行った。そのためにまず，レーザー誘起蛍光(LIF)法と化学変換法を組み合わせ，各HOx (OH, HO2, RO2)ラジカルの選択的検出を行った。さらに，重水を用いてODラジカルを生成し，HOxサイクル中のHO2ラジカルを生成する反応経路とRO2ラジカルを生成する経路の分岐比をサンプル気体及び実大気を用いて算出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で構築したRO2検出手法を用いることにより，これまで困難であった各HOxラジカルを1つの装置で室温・大気圧条件下で選択的に観測することが可能となった。さらに，重水を用いてHOxラジカルの反応経路分岐比決定手法を構築したことで，これまで複雑であった対流圏化学反応の包括的な定量評価が可能となりつつある。本成果により，大気反応シミュレーションの精度向上，あるいは新規な大気反応経路の発見や光化学オキシダント削減へ向けた新たな取り組み立案など，学術的発展を期待することが出来る。

研究成果

• [雑誌論文] Total hydroxyl radical reactivity measurements in a suburban area during AQUAS-Tsukuba campaign in summer 2017 (2020)
  • 著者名/発表者名: Li Jiaru、Sakamoto Yosuke、Kohno Nanase、Fujii Tomihide、Matsuoka Kohei、Takemura Marina、Zhou Jun、Nakagawa Maho、Murano Kentaro、Sadanaga Yasuhiro、Nakashima Yoshihiro、Sato Kei、Takami Akinori、Yoshino Ayako、Nakayama Tomoki、Kato Shungo、Kajii Yoshizumi
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 740 ページ: 139897-139897
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rate constants of CH3O2 + NO2 CH3O2NO2 and C2H5O2 + NO2 C2H5O2NO2 reactions under atmospheric conditions (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohno Nanase、Li Jiaru、Sakamoto Yosuke、Kajii Yoshizumi
  • 雑誌名: International Journal of Chemical Kinetics 巻: 53 号: 5 ページ: 571-582
  • DOI: 10.1002/kin.21466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time quantification of the total HO2 reactivity of ambient air and HO2 uptake kinetics onto ambient aerosols in Kyoto (Japan) (2020)
  • 著者名/発表者名: Jun Zhou, Kentaro Murano, Nanase Kohno, Yosuke Sakamoto and Yoshizumi Kajii
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 223 ページ: 117189-117189
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2019.117189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relative and Absolute Sensitivity Analysis on Ozone Production in Tsukuba, a City in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Sakamoto, Yasuhiro Sadanaga, Jiaru Li, Kohei Matsuoka, Marina Takemura, Tomihide Fujii, Maho Nakagawa, Nanase Kohno, Yoshihiro Nakashima, Kei Sato, Tomoki Nakayama, Shungo Kato, Akinori Takami, Ayako Yoshino, Kentaro Murano and Yoshizumi Kajii
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 53 号: 23 ページ: 13629-13635
  • DOI: 10.1021/acs.est.9b03542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics Study of OH Uptake onto Deliquesced NaCl Particles by Combining Laser Photolysis and Laser-Induced Fluorescence (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Yosuke、Zhou Jun、Kohno Nanase、Nakagawa Maho、Hirokawa Jun、Kajii Yoshizumi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 9 号: 14 ページ: 4115-4119
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b01725
  • 査読あり
• [学会発表] 大気中におけるHOxラジカル反応性観測および揮発性炭化水素との反応経路の定量的評価手法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河野 七瀬，Jiaru Li，Jun Zhou，坂本 陽介，梶井 克純
  • 学会等名: 第61回大気環境学会年会, 特別集会
• [学会発表] FAGE-LIF法を用いたRO2ラジカルの検出およびNO2との反応速度定数の決定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河野 七瀬, Jiaru Li, 坂本 陽介, 梶井 克純
  • 学会等名: 第61回大気環境学会年会, 一般発表
• [学会発表] Impact of aerosol uptake on HOx cycle (2019)
  • 著者名/発表者名: Nanase Kohno
  • 学会等名: The 5th International Workshop on Heterogeneous Kinetics Related to Atmospheric Aerosols
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a new method for selective detection of ROx radicals and determination of radical yields (2019)
  • 著者名/発表者名: Nanase Kohno, Jiaru Li, Jun Zhou, Kentaro Murano, Yosuke Sakamoto, Yoshizumi Kajii
  • 学会等名: 35th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] オゾン生成に対するOHラジカル未知反応性およびエアロゾルのHOxラジカル取り込みの影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 七瀬, Jiaru Li, Jun Zhou, 坂本 陽介, 梶井 克純
  • 学会等名: 第24回大気化学討論会
• [学会発表] 大気中のHOxサイクルの重要性と研究状況 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 七瀬, Jiaru Li, Jun Zhou, 坂本 陽介, 梶井 克純
  • 学会等名: 第60回大気環境学会年会
• [学会発表] Development of a new method for selective detection of ROx radicals and determination of radical yields (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野 七瀬
  • 学会等名: 第35回化学反応討論会
  • 国際学会
• [学会発表] ポンプ-プローブ法を用いたHOxラジカル反応性観測における新展開 ---スモッグチャンバーを利用したVOCのOH酸化過程の観測--- (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野 七瀬
  • 学会等名: 第59回大気環境学会年会