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石炭燃焼由来バナジウムと鉛同位体比を用いた人為エアロゾルの精密発生源識別

研究課題

研究課題/領域番号 20K05585
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34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
研究機関徳島大学

研究代表者

山本 祐平  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (30571228)

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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードエアロゾル / 湿性沈着 / 微量金属元素 / 同位体比 / 遠隔山岳 / 人為起源物質 / 微量元素 / 鉛同位体比 / 遠隔山岳地域 / 人為エアロゾル / Pb同位体比 / 固相抽出法 / トレーサー / 化石燃料燃焼
研究開始時の研究の概要

2016年から2018年にかけて四国および本州の日本海沿いの遠隔山岳地域の降雪試料中に観測された石炭燃焼由来のバナジウム(V)と石炭燃焼トレーサーである鉛(Pb)の良好な相関関係を活用して、長距離輸送由来と近距離由来の人為エアロゾルの高精度な発生源識別トレーサーの確立をめざす。
そのため同一降雪イベントにおける複数山岳地域での同時試料採取を実施し、降雪試料中の水溶性・非水溶性画分中の微量元素をそれぞれ分析し、V-Pb相関関係とPb同位体比を用いた発生源寄与率の算出および地理的・気象的条件別分布状況の把握を行う。

研究成果の概要

令和2~4年度にかけて四国、中国地方の遠隔山岳・都市部にて湿性沈着59試料を採取し、金属元素濃度およびPb同位体比を測定した。気象データと合わせて解析の結果、四国の山岳の湿性沈着は、日本海側の山岳とほぼ同じ微量元素組成を示すこと、都市部ではV、Cdの存在比が上昇し国内からの寄与が示された。またVとPb濃度は直線相関を示し、直線の傾きが空気塊の移動経路応じて2種類あり、国内からの寄与がある場合その直線関係から外れることを報告した。遠隔山岳でのPb同位体比は長距離輸送の寄与が大きいことを示し、都市部の値は国内からの寄与が最大で石炭飛灰由来21.5%、ゴミ焼却飛灰由来91.2%であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同一降水イベンドでは空気塊の遠方経路が共通しているためそれぞれの地点で長距離輸送の寄与は同じであるのに対して、近距離輸送の寄与は地理的要因によって地点ごとに異なる。この共通点と相違点を利用することで国内からの近距離輸送の寄与の検出ツールとして微量元素組成が有用であることを示した点は、本研究の学術的意義である。エアロゾル研究において発生源が近距離(国内)か長距離(国外)かを識別することは重要な課題であり、同位体分析等の高度な分析方法を要していた。それが比較的簡便な濃度分析によって可能になることで、エアロゾルの発生源に関するデータの充実が期待できる。

報告書

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

    (9件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Investigation of the concentration ratios of anthropogenic metal elements in fresh snow at mountain area as a tracer for the discrimination between short- and long-range transport contributions2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yuhei、Oka Kentaro、Tokoro Shunichi、Nishii Naomichi、Kikuchi Yoichi、Nishimoto Jun、Imai Shoji
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 39 号: 5 ページ: 679-687

    • DOI

      10.1007/s44211-022-00261-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ノビアスキレートPA-1固相抽出-二重収束型多重検知ICP-MS法を用いた四国・中国地方において同時採取した夏季降雨中の鉛同位体比による発生源の識別2022

    • 著者名/発表者名
      所 俊一, 山本 祐平, 中田 亮一, 村瀬 遼亮, 田中 稜真, 今井 昭二
    • 学会等名
      第82回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 2020年度冬期に四国山岳, 瀬戸内沿岸, 広島県北部, 岩手県山岳で採取した降雪, 降雨及び樹氷中の非水溶性物質の酸分解―ICP-MS及びGFAAS法による無機微量元素の研究2022

    • 著者名/発表者名
      西井 直道, 山本 祐平, 豊澤 大夢, 岡 健太郎, 所 竣一, 西本 潤, 菊地 洋一, 今井 昭二
    • 学会等名
      第82回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 西日本の山岳地域の冬季湿性沈着中の鉛同位体比分析に基づく人為エアロゾルの発生源解析2022

    • 著者名/発表者名
      山本 祐平, 村瀬 遼亮, 所 俊一, 中田 亮一, 永石 一弥, 今井 昭二
    • 学会等名
      日本分析化学会第71年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 山岳地域における湿性沈着中の鉛同位体比測定に基づく大気中鉛の発生源解析2021

    • 著者名/発表者名
      山本祐平
    • 学会等名
      2021年日本化学会中国四国支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 遠隔山岳地域における湿性沈着中の鉛同位体比測定に基づく大気中鉛の発生源解析2021

    • 著者名/発表者名
      山本祐平、村瀬遼亮、中田亮一、永石一弥、今井昭二
    • 学会等名
      日本分析化学会第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 四国山岳地域で採取した降雨中に含まれるNiおよびV2020

    • 著者名/発表者名
      山本祐平、村瀬遼亮、岡健太郎、今井昭二
    • 学会等名
      第69回分析化学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 四国の山岳地域で同日採取した雪および樹氷中の高分解能MC-ICP-MSを用いた鉛同位体比2020

    • 著者名/発表者名
      村瀬遼亮、田中遼真、中田亮一、永石一弥、山本祐平、今井昭二
    • 学会等名
      第80回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 四国の山岳地域における冬季湿性沈着試料中の非水溶性CdおよびPb2020

    • 著者名/発表者名
      山本 祐平、檜垣 敦哉、今井 昭二
    • 学会等名
      第80回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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