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大気中二酸化炭素濃度の観測に用いる濃度スケールの再現性についての研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K05554
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

青木 伸行  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60414356)

研究分担者 村山 昌平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 総括研究主幹 (30222433)
石戸谷 重之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (70374907)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード二酸化炭素 / 標準ガス / 分別効果 / 二酸化炭素スケール / 大気観測 / CO2 / 秤量 / 標準 / 濃度スケール
研究開始時の研究の概要

本研究では、標準ガス調製時に空気と二酸化炭素が分別しない二酸化炭素標準ガスの調製方法を確立して、各機関が所有する二酸化炭素の濃度スケールの差が指針値以下にすることを目指している。また、この分別効果は、すべてガス種で起こり、その濃度変動は低濃度の標準ガスであるほど大きくなると推測される。そのため、様々なガス種の分別効果を調べ、標準ガス調製時に生じる分別メカニズムの解明にも取り組む。

研究成果の概要

大気観測用CO2標準ガスを高圧容器に調製する際に高圧容器内面に吸着するCO2量を定量的に見積もった。さらに、CO2/Air混合ガスが移充填される際のCO2の分別係数を求め、その分別係数から推測されたCO2濃度の変化が、実際の大気観測用CO2標準ガスの調製で実施される原料ガス(CO2/Air混合ガス)の移充填でも起こっていることを確認した。これらの結果から、既存の手法で調製された大気観測用標準ガス中のCO2濃度は、充填質量から計算された理論値からずれてしまうことを初めて示した。また、この問題を解決するために、分別効果の影響を無視できる調製手法ない手法(1段希釈法)の確立もおこなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球温暖化を正確に予測するためには、その基盤となる温室効果ガスの観測データの同等性が担保されなければならない。しかしながら、これまで観測データの同等性を完全には担保することができず、その原因も不明であった。本研究では、既存の手法で担保されているデータの同等性の問題点が初めて定量的に明らかにし、その問題の解決手法も提示したことに学術的な意義がある。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Intercomparison of O2 / N2 ratio scales among AIST, NIES, TU, and SIO based on a round-robin exercise using gravimetric standard mixtures2021

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Aoki, Shigeyuki Ishidoya, Yasunori Tohjima, Shinji Morimoto, Ralph F. Keeling, Adam Cox, Shuichiro Takebayashi, and Shohei Murayama
    • 雑誌名

      Atmospheric Measurement Techniques

      巻: 14 号: 9 ページ: 6181-6193

    • DOI

      10.5194/amt-14-6181-2021

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of adsorption of CO2 on cylinder and fractionation of CO2 and air during preparation of a standard mixture2021

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Aoki, Shigeyuki Ishidoya, Shohei Murayama, and Nobuhiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Atmospheric Measurement Techniques Discussion

      巻: -

    • DOI

      10.5194/amt-2022-41

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 質量比混合法で調製された標準ガスはどこまで信頼できるのか?2022

    • 著者名/発表者名
      青木伸行,石戸谷重之,村山昌平,松本信洋
    • 学会等名
      第26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] 分別効果に起因する大気観測用CO2標 準ガスの再現性評価2021

    • 著者名/発表者名
      青木 伸行、村山 昌平、石戸谷 重之
    • 学会等名
      日本分析化学会第69 年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Influences of thermal fractionation and adsorption on CO2 standard mixture gravimetrically prepared using multiple steps2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Aoki, Shigeyuki Ishidoya, and Shohei Murayama
    • 学会等名
      The 20th WMO/IAEA Meeting on Carbon Dioxide, Other Greenhouse Gases, and Related Measurement Techniques
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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