舗装道路表面を新たな反応場として考えるメガシティーの大気環境問題への先駆的研究

• 研究課題/領域番号: 18K19858
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
• 研究機関: 琉球大学 (2020); 早稲田大学 (2018-2019)
• 研究代表者: 島田 幸治郎 琉球大学, 理学部, 助教 (70707190)
• 研究分担者: 茶谷 聡 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (40394837)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 不均一反応 / 光分解 / 有機エアロゾル / VOC / メガシティー / オゾン / シミュレーションモデル / 寄与率 / 大気環境問題 / 反応場 / 舗装道路 / 揮発性有機物質

研究成果の概要

世界各国のメガシティーでは、先進国、新興国を問わず大気環境問題が取りざたされている。その中で、最も排出規制が進んだメガシティーの一つである東京でさえも、光化学オキシダント（オゾン）という大気環境問題を解決できていない。本研究は、オゾン生成に必要であるVOCの見落とされている「発生源」ではなく、有機物の光分解によって発生するVOCの「反応場」を大気中から舗装道路に変えて研究を行った。その結果、舗装道路に沈着した大気汚染物質が光分解によってVOCを放出していたことを発見した。VOCの放出量は高く、現行のシミュレーションモデルはVOCの放出量を約3倍以上、見積もれていないことがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義は、VOC生成の新しい反応場を発見したことにより、研究の発展が見込まれることにある。舗装道路だけでなく、建築物の屋上、壁面などを考慮すると東京都23区の土地面積に対して、大気汚染物質の沈着面積は土地面積よりも広い面積に沈着する。
そのため、これまでシミュレーションモデルで評価しきれていないVOCの発生量をおぎなえる可能性が高い。シミュレーションモデルが改良されれば、社会的意義としてオゾンの環境問題の解決に近づくことが予想される。このVOCの反応場は世界中に存在するため、東京だけでなく、世界中のメガシティーにおけるVOCのシミュレーションをすることが可能となる。

研究成果

• [国際共同研究] 香港理工大学(中国)
• [国際共同研究] 香港/香港理工大学(その他の国・地域)
• [雑誌論文] Degradation of PAHs during long range transport based on simultaneous measurements at Tuoji Island, China, and at Fukue Island and Cape Hedo, Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimada K, Nohchi M, Yang X, Sugiyama T, Miura K, Takami A, Sato K, Chen X, Kato S, Kajii Y, Meng F, Hatakeyama S
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 260 ページ: 113906-113906
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2019.113906
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of background PM2.5 concentrations for an air-polluted environment (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang S-H, Hung R-Y, Lin N-H, Gómez-Losada Á, Pires J. C.M., Shimada K, Hatakeyama S, Takami A
  • 雑誌名: Atmospheric Research 巻: 231 ページ: 104636-104636
  • DOI: 10.1016/j.atmosres.2019.104636
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal and annual changes in PAHs transported from East Asia to Cape Hedo, Okinawa (2019)
  • 著者名/発表者名: Miura K., Shimada K, Sugiyama T, Sato K, Takami A, Chan K. C, Kim P. Y, Lin N-H, Hatakeyama S
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 12591-12591
  • DOI: 10.1038/s41598-019-47409-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sources of High Sulfate Aerosol Concentration Observed at Cape Hedo in Spring 2012 (2019)
  • 著者名/発表者名: Itahashi S, Hatakeyama S, Shimada K, Takami A
  • 雑誌名: Aerosol and Air Quality Research 巻: 19 号: 3 ページ: 587-600
  • DOI: 10.4209/aaqr.2018.09.0350
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Degradation of PAHs during long range transport based on simultaneous measurements at Tuoji Island, China, and at Fukue Island and Cape Hedo, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimada K, Nohchi1 M, Yang X, Sugiyama T, Miura K, Takami A, Sato K, Chen X, Meng F, Hatakeyama S
  • 学会等名: AAC meeting (2019/5).
  • 国際学会
• [学会発表] The Impact of Particulate Matters on the Formation and Chemistry of Tropical Heavy Rain Accompanied by Squall (2019)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa T, Okochi H, Nakano T, Shimada K
  • 学会等名: AAC meeting
  • 国際学会
• [学会発表] , The Impact of Particulate Matters on the Formation and Chemistry of Tropical Heavy Rain Accompanied by Squall (2019)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa T, Okochi H, Nakano T, Shimada K, Uchida E, Nakagawa T, Matsui T, Ishizuka M, Arai T, Lay P, Hang P
  • 学会等名: The 28th Symposium on Environmental Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of Cloud Water Chemistry in the Free Troposphere and the Atmospheric Boundary Layer on Mt. Fuji (6) (2019)
  • 著者名/発表者名: Okochi H, Dairiki M, Nakamura M, Tahara D, Takemura N, Nakano T, Shimada K, Katumi N, Minami Y, Takeuchi M, Toda K, Kato S, Wada R, Miura K, Nonemochi S, Hatakeyama S, Dokiya Y
  • 学会等名: IFDA2019, 8th International Conference on Fog, Fog Collection and Dew
  • 国際学会
• [学会発表] Air pollution and its impact of rain- and dew-water chemistry in Siem Reap-Angkor region of Cambodia (2019)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa T, Okochi H, Shimada K, Nakano T, Uchida E, Ishizuka M, Nakagawa T, Matsui T, Lay P, Hang P
  • 学会等名: IFDA2019, 8th International Conference on Fog, Fog Collection and Dew
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of Cloud Water Chemistry in the Free Troposphere and the Atmospheric Boundary Layer on Mt. Fuji (5) (2019)
  • 著者名/発表者名: Dairiki M, Okochi H, Nakamura M, Tahara D, Takemura N, Nakano T, Shimada K, Katumi N, Minami Y, Takeuchi M, Toda K, Kato S, Wada R, Miura K, Yonemochi S, Hatakeyama S, Dokiya Y,
  • 学会等名: IFDA2019, 8th International Conference on Fog, Fog Collection and Dew
  • 国際学会
• [学会発表] 沖縄県辺戸岬において2012年春季に見られた高濃度硫酸塩の発生源寄与評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 板橋秀一，畠山史郎，島田幸治郎，高見昭憲
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会