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硫酸の三酸素同位体組成に基づくケミカルフィードバック機構の要因解明と将来予測

研究課題

研究課題/領域番号 20H04305
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関東京大学 (2022)
東京工業大学 (2020-2021)

研究代表者

服部 祥平  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (70700152)

研究分担者 竹内 望  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (30353452)
石野 咲子  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (70867431)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード硫酸エアロゾル / 三酸素同位体組成 / アイスコア / 硫酸 / GEOS-Chem / エアロゾル / 大気化学輸送モデル / ケミカルフィードバック
研究開始時の研究の概要

1970年代以降のSO2の排出規制にも関わらず、大気エアロゾル及びその主要無機成分である硫酸濃度の減少が鈍化する“ケミカルフィードバック機構”により、効率的な大気汚染の緩和が実施できていないことが指摘されている。しかし、エアロゾル生成に関わる大気化学反応過程の観測的証拠が欠如していることが要因となり、大気中硫酸生成効率の上昇の具体的なメカニズムの特定に至っていない。本研究では、このケミカルフィードバック機構の実態を明らかにするため、アイスコア中の硫酸の三酸素同位体組成から大気硫酸生成過程の変遷を復元する。

研究成果の概要

大気中の硫酸エアロゾルは、大気汚染や気候変動において重要な役割を果たす。大気中の二酸化硫黄が気相および液相で酸化される過程で生成され、その硫酸生成プロセスは環境条件によって変化し得る。本研究では、三酸素同位体組成をアイスコア試料に適用することで、過去の硫酸生成過程の変遷解明に取り組んだ。具体的には、グリーンランド南東ドームコアから過去60年間の硫酸生成過程を復元し、1970年代以降の大気酸性度の低下(雲のpHが上昇)によるオゾン酸化の促進が、硫酸生成に影響を与えていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

1970年代以降のSO2の排出規制にも関わらず、大気エアロゾル及びその主要無機成分である硫酸濃度の減少が鈍化する“ケミカルフィードバック機構”により、効率的な大気汚染の緩和が実施できていないことが指摘されている。しかし、エアロゾル生成に関わる大気化学反応過程の観測的証拠が欠如していることが要因となり、大気中硫酸生成効率の上昇の具体的なメカニズムの特定に至っていない。本研究ではアイスコア中の硫酸の三酸素同位体組成から大気硫酸生成過程の変遷を復元することで、過去の硫酸生成過程が変化しているメカニズムを解明した。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] グルノーブルアルプス大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ワシントン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 中国科学院(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ワシントン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Role of dust and iron solubility in sulfate formation during the long-range transport in East Asia evidenced by 17O-excess signatures2022

    • 著者名/発表者名
      S. Itahashi, S. Hattori, A. Ito, Y. Sadanaga, N. Yoshida, A. Matsuki
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology

      巻: 56 号: 19 ページ: 13634-13643

    • DOI

      10.1021/acs.est.2c03574

    • 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] High Flux of Small Sulfate Aerosols During the 1970s Reconstructed From the SE‐Dome Ice Core in Greenland2022

    • 著者名/発表者名
      Iizuka Y.、Uemura R.、Matsui H.、Oshima N.、Kawakami K.、Hattori S.、Ohno H.、Matoba S.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 127 号: 17

    • DOI

      10.1029/2022jd036880

    • 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] Gypsum formation from calcite in the atmosphere recorded in aerosol particles transported and trapped in Greenland ice core sample is a signature of secular change of SO2 emission in East Asia2022

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto Chihiro、Iizuka Yoshinori、Matoba Sumito、Hattori Shohei、Takahashi Yoshio
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 278 ページ: 119061-119061

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2022.119061

    • 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] Isotopic evidence for acidity-driven enhancement of sulfate formation after SO2 emission control2021

    • 著者名/発表者名
      Hattori Shohei、Iizuka Yoshinori、Alexander Becky、Ishino Sakiko、Fujita Koji、Zhai Shuting、Sherwen Tomas、Oshima Naga、Uemura Ryu、Yamada Akinori、Suzuki Nozomi、Matoba Sumito、Tsuruta Asuka、Savarino Joel、Yoshida Naohiro
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 19

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd4610

    • 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] Isotopic constraints on atmospheric sulfate formation pathways in the Mt. Everest region, southern Tibetan Plateau2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Kun、Hattori Shohei、Lin Mang、Ishino Sakiko、Alexander Becky、Kamezaki Kazuki、Yoshida Naohiro、Kang Shichang
    • 雑誌名

      Atmospheric Chemistry and Physics

      巻: 21 号: 10 ページ: 8357-8376

    • DOI

      10.5194/acp-21-8357-2021

    • 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] Regional Characteristics of Atmospheric Sulfate Formation in East Antarctica Imprinted on 17O‐Excess Signature2021

    • 著者名/発表者名
      Ishino S.、Hattori S.、Legrand M.、Chen Q.、Alexander B.、Shao J.、Huang J.、Jaegle L.、Jourdain B.、Preunkert S.、Yamada A.、Yoshida N.、Savarino J.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 126 号: 6

    • DOI

      10.1029/2020jd033583

    • NAID

      130007977177

    • 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] A Complete Isotope (δ 15 N, δ 18 O, Δ 17 O) Investigation of Atmospherically Deposited Nitrate in Glacial‐Hydrologic Systems Across the Third Pole Region2020

    • 著者名/発表者名
      Lin Mang、Hattori Shohei、Wang Kun、Kang Shichang、Thiemens Mark H.、Yoshida Naohiro
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 125 号: 19

    • DOI

      10.1029/2019jd031878

    • 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] Isotopic constraints on the formation pathways and sources of atmospheric nitrate in the Mt. Everest region2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Kun、Hattori Shohei、Kang Shichang、Lin Mang、Yoshida Naohiro
    • 雑誌名

      Environmental Pollution

      巻: 267 ページ: 115274-115274

    • DOI

      10.1016/j.envpol.2020.115274

    • 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
  • [学会発表] Application of isotopologues for studies on the atmospheric sulfur cycle2022

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hattori
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Acidity-driven enhancement of sulfate formation after SO2 emission control evidenced by 17O-excess of ice core sulfate2022

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hattori
    • 学会等名
      PAST GLOBAL CHANGES (PAGES) ICYS seminar series
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atmospheric sulfate formation pathways from its 17O-excess signature: theory and cryospheric applications,2022

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hattori and Sakiko Ishino
    • 学会等名
      CATCH Seminar Series
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 硫酸の三酸素同位体組成を用いた SO2 排出抑制期におけるケミカルフィードバック機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      服部 祥平、飯塚芳徳、Alexander Becky、石野 咲子、藤田 耕史、Zhai Shuting、Tomas Sherwen、大島 長、植村 立、山田 明憲、鈴木希実、的場 澄人、鶴田 明日香、Savarino Joel、吉田 尚弘
    • 学会等名
      日本地球化学会第68回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Importance of ammonium for atmospheric sulfate burden evidenced by 17O-excess of ice core sulfate2021

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hattori
    • 学会等名
      第七届全国安定同位素生態学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Acidity‐driven enhancement of sulfate formation after SO2 emission control evidenced by 17O‐excess of ice core sulfate2021

    • 著者名/発表者名
      服部 祥平、飯塚芳徳、Alexander Becky、石野 咲子、藤田 耕史、Zhai Shuting、Tomas Sherwen、大島 長、植村 立、山田 明憲、鈴木希実、的場 澄人、鶴田 明日香、Savarino Joel、吉田 尚弘
    • 学会等名
      16th igac science conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxidation of methanesulfonate into sulfate at inland Antarctica evidenced by 17O-excess signature2021

    • 著者名/発表者名
      石野咲子、服部祥平、Michel Legrand 、Qianjie Chen 、Becky Alexander 3、 Jingyuan Shao 3、Jiayue Huang 3、Lyatt Jaegle 3、Bruno Jourdain 2、 Susanne Preunkert、山田明憲 、吉田尚弘、Joel Savarino
    • 学会等名
      16th igac science conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isotopic evidence for importance of atmospheric acidity on sulfate formation in the Mt. Everest region2021

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hattori, Kun Wang, Mang Lin, Sakiko Ishino, Becky Alexander, Kazuki Kamezaki, Naohiro Yoshida, and Shichang Kang
    • 学会等名
      EGU General assembly 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 北極圏の氷で大気汚染研究 硫酸減らない原因を解明

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUE101JX0Q1A910C2000000/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] ~自動化ロボット 実例紹介~ サンプリング装置つくりました

    • URL

      https://lab-brains.as-1.co.jp/serialization/spg-blog/2021/04/1614/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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