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大気中で起こる界面反応の本質的理解に向けた実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01154
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関筑波大学 (2022-2023)
国立研究開発法人国立環境研究所 (2019-2021)

研究代表者

江波 進一  筑波大学, 数理物質系, 教授 (00589385)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 31,590千円 (直接経費: 24,300千円、間接経費: 7,290千円)
キーワードエアロゾル / 界面 / ラジラジカル / 不均一反応 / マルチフェーズ反応 / 環境 / 気候変動 / 大気汚染 / 液相 / ラジカル / 界面反応 / 大気化学 / 質量分析 / フェントン反応 / エイジング / オゾニド / バルク / 物理化学 / レボグルコサン / テルペン / 反応 / 毒性 / 表面 / フェントン / オゾン / PM2.5 / 温暖化 / 健康影響
研究開始時の研究の概要

本提案研究では、気液界面反応測定手法に加えて、瞬時に起こる液相反応をその場測定できる新規手法を開発し、気液界面反応vs液相反応を直接比較できる実験システムを構築する。それにより、気液界面で起こる反応の特殊性の起源の解明を目指す。本提案研究が完成すると、大気における界面反応とバルク反応をどのように定量的に区別して扱えばよいかが明らかになり、大気モデルへの取り込みなど、多くの成果が見込まれる。

研究成果の概要

本提案研究では、気液界面反応測定手法を用いて、界面で起こる大気化学反応の研究を行った。また、瞬時に起こる液相反応をその場測定できる新規手法を開発し、気液界面反応vs液相反応を直接比較できる実験システムを構築した。気液界面で起こる反応の特殊性の起源に関する重要な知見が得られた。また、大気における界面反応とバルク反応をどのように定量的に区別して扱えばよいかが明らかになった。今後、大気モデルへの取り込みなど、多くの成果が見込まれる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

気候変動と大気汚染の問題は人類が解決すべき重大な環境問題である。これらの問題と密接に関連する大気中に浮遊する雲粒とエアロゾルの気液界面と液相で起こる化学反応機構の分子レベルでの理解は極めて重要である。本研究によって、気液界面で起こる反応の特殊性の起源の一部が初めて明らかになった。また、大気における界面反応とバルク反応をどのように定量的に区別して扱えばよいかが明らかになった。今後、大気モデルへの取り込みなど、多くの成果が見込まれるため、重要である。

報告書

(6件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 5件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] Caltech(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Riverside(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Caltech(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Impurity contribution to ultraviolet absorption of saturated fatty acids2023

    • 著者名/発表者名
      Saito Shota、Numadate Naoki、Teraoka Hidemasa、Enami Shinichi、Kobayashi Hirokazu、Hama Tetsuya
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 38

    • DOI

      10.1126/sciadv.adj6438

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism of Fenton Oxidation of Levoglucosan in Water2023

    • 著者名/発表者名
      Enami Shinichi、Morino Yu、Sato Kei
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 127 号: 13 ページ: 2975-2985

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.3c00512

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大気マルチフェーズ化学:気液界面と液中で起こるオゾン反応2023

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 雑誌名

      大気環境学会誌

      巻: 58

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Observation and Quantitative Measurement of OH Radical Desorption During the Ultraviolet Photolysis of Liquid Nonanoic Acid2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Numadate, Shota Saito, Yuki Nojima, Taka-aki Ishibashi, Shinichi Enami, and Tetsuya Hama
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 13 号: 35 ページ: 8290-8297

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c02199

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of Terpenoid-Derived Secondary Ozonides in Aqueous Organic Media2022

    • 著者名/発表者名
      Junting Qiu, Michiya Fujita, Kenichi Tonokura, and Shinichi Enami
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 126 号: 32 ページ: 5386-5397

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.2c04077

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Proton-Catalyzed Decomposition of Multifunctionalized Organic Hydroperoxides Derived from the Reactions of Criegee Intermediates with Ethylene Glycol in Aqueous Organic Media2022

    • 著者名/発表者名
      Enami Shinichi
    • 雑誌名

      ACS Earth and Space Chemistry

      巻: 6 号: 7 ページ: 1937-1947

    • DOI

      10.1021/acsearthspacechem.2c00142

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition of multifunctionalized α-alkoxyalkyl-hydroperoxides derived from the reactions of Criegee intermediates with diols in liquid phases2022

    • 著者名/発表者名
      Endo Yasuyuki、Sakamoto Yosuke、Kajii Yoshizumi、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 号: 19 ページ: 11562-11572

    • DOI

      10.1039/d2cp00915c

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 未来の大気化学のための室内実験2022

    • 著者名/発表者名
      江波進一、石塚紳之助、羽馬哲也、猪俣敏
    • 雑誌名

      大気化学研究

      巻: 47

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition mechanism of α-alkoxyalkyl-hydroperoxides in the liquid phase: temperature dependent kinetics and theoretical calculations2022

    • 著者名/発表者名
      Hu Mingxi、Chen Kunpeng、Qiu Junting、Lin Ying-Hsuan、Tonokura Kenichi、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      Environmental Science: Atmospheres

      巻: 2 号: 2 ページ: 241-251

    • DOI

      10.1039/d1ea00076d

    • 関連する報告書
      2020 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] テルペン由来クリーギー中間体の気液界面反応2022

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 雑誌名

      エアロゾル研究

      巻: 37 ページ: 12-20

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fates of Organic Hydroperoxides in Atmospheric Condensed Phases2021

    • 著者名/発表者名
      Enami Shinichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 125 号: 21 ページ: 4513-4523

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.1c01513

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydronium Ion Acidity Above and Below the Interface of Aqueous Microdroplets2021

    • 著者名/発表者名
      Colussi Agustin J.、Enami Shinichi、Ishizuka Shinnosuke
    • 雑誌名

      ACS Earth and Space Chemistry

      巻: 5 号: 9 ページ: 2341-2346

    • DOI

      10.1021/acsearthspacechem.1c00067

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Metal Ions on Aqueous-Phase Decomposition of α-Hydroxyalkyl-Hydroperoxides Derived from Terpene Alcohols2021

    • 著者名/発表者名
      Hu Mingxi、Tonokura Kenichi、Morino Yu、Sato Kei、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology

      巻: 55 ページ: 12893-12901

    • DOI

      10.1021/acs.est.1c04635

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 空気-水の界面で起こる化学反応2021

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 8 ページ: 380-386

    • NAID

      40022674772

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of Monoterpene-Derived α-Hydroxyalkyl-Hydroperoxides in Aqueous Organic Media: Relevance to the Fate of Hydroperoxides in Aerosol Particle Phases2020

    • 著者名/発表者名
      Qiu Junting、Liang Zhancong、Tonokura Kenichi、Colussi Agustin J.、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology

      巻: 54 号: 7 ページ: 3890-3899

    • DOI

      10.1021/acs.est.9b07497

    • 関連する報告書
      2019 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] Effects of pH on Interfacial Ozonolysis of α-Terpineol2019

    • 著者名/発表者名
      Qiu Junting、Ishizuka Shinnosuke、Tonokura Kenichi、Sato Kei、Inomata Satoshi、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 123 号: 32 ページ: 7148-7155

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b05434

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Acid-Catalyzed Oligomerization at the Air-Water Interface Modified by Competitive Adsorption of Surfactants2019

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka Shinnosuke、Hama Tetsuya、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 35 ページ: 21662-21669

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b07380

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comment on “The chemical reactions in electrosprays of water do not always correspond to those at the pristine air-water interface” by A. Gallo Jr, A. S. F. Farinha, M. Dinis, A.-H. Emwas, A. Santana, R. J. Nielsen, W. A. Goddard III and H. Mishra, Chem. Sci., 2019, 10, 25662019

    • 著者名/発表者名
      Colussi Agustin J.、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 10 号: 35 ページ: 8253-8255

    • DOI

      10.1039/c9sc00991d

    • 関連する報告書
      2019 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] Water Dramatically Accelerates the Decomposition of α-Hydroxyalkyl-Hydroperoxides in Aerosol Particles2019

    • 著者名/発表者名
      Qiu Junting、Ishizuka Shinnosuke、Tonokura Kenichi、Colussi Agustin J.、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 号: 19 ページ: 5748-5755

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b01953

    • 関連する報告書
      2019 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] Interfacial Water Mediates Oligomerization Pathways of Monoterpene Carbocations2019

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka Shinnosuke、Matsugi Akira、Hama Tetsuya、Enami Shinichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 号: 1 ページ: 67-74

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b03110

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 大気Å不均一科学の創成2024

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 学会等名
      JSTさきがけ発展研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気マルチフェーズ化学:気液界面と液中で起こるオゾン反応2022

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 学会等名
      第63回大気環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微小不均一性は液相反応にどのような影響を与えるか?2022

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] テルペン由来オゾニドはエアロゾル中で分解するか?2022

    • 著者名/発表者名
      江波進一, 邱鈞霆, 藤田道也, 戸野倉賢一
    • 学会等名
      第27回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 雲粒中で起こる化学反応の研究2022

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 学会等名
      SATテクノロジー・ショーケース2023
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Fates of terpenoid-derived hydroperoxides in atmospheric condensed phases2021

    • 著者名/発表者名
      Enami Shinichi
    • 学会等名
      6th International Workshop on Heterogeneous Kinetics Related to Atmospheric Aerosols
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 未来の大気化学のための室内実験2021

    • 著者名/発表者名
      江波進一, 石塚紳之助,羽馬哲也,猪俣敏
    • 学会等名
      第26回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空気―水の境界相で起こるラジカル反応のメカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fates of terpene alpha-hydroxyalkyl-hydroperoxides in aqueous aerosol2019

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Enami
    • 学会等名
      5th International Workshop on Heterogeneous Kinetics Related to Atmospheric Aerosols
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interface-specific reaction pathways of monoterpene carbocations2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ishizuka, A. Matsugi, T. Hama, S. Enami
    • 学会等名
      35th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エアロゾル中のテルペン由来過酸化物の分解メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      江波進一, 邱鈞霆, 戸野倉賢一
    • 学会等名
      第24回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Microhydration Mediates Cationic Polymerization at the Air-Water Interface2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ishizuka, A. Matsugi, T. Hama, S. Enami
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気圏マルチフェーズ化学2019

    • 著者名/発表者名
      江波進一
    • 学会等名
      京都大学生存圏研究所大気圏セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Surfactant effects on acid-catalyzed reactions at aqueous aerosol surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ishizuka, T. Hama, S. Enami
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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