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同位体解剖学的手法による含酸素揮発性有機化合物の発生源評価法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21H03610
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63040:環境影響評価関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

山田 桂太  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70323780)

研究分担者 中川 麻悠子  東京工業大学, 理学院, 研究員 (20647664)
ジルベルト アレキシー  東京工業大学, 理学院, 准教授 (20726955)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード含酸素揮発性有機化合物 / 部位別安定同位体分析 / 都市大気 / 安定同位体分析 / 揮発性有機化合物 / 分子内同位体分布計測 / 部位別炭素同位体計測 / 都市域大気 / 安定同位体 / 排出インベントリ
研究開始時の研究の概要

都市域における含酸素揮発性有機化合物の大気放出は、対流圏オゾンや二次有機エアロゾルの形成を引き起こすことで、気候システムおよび人の健康に多大な影響を及している。本研究では、従前の濃度および分子バルク安定同位体分析に加え、同位体解剖学的手法を新たに開発・適用することで、含酸素揮発性有機化合物の発生量を精緻に推定する方法を構築する。得られる各発生源の発生量推定値により、発生源インベントリの不確かさの評価および改善を目指す。

研究成果の概要

大気中にpptからppbレベルで存在している揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds: VOCs)の分子内位置別の炭素・水素同位体組成を測定する方法を確立した。この方法を大気中酢酸および雨水中酢酸に適用し、都市域における大気酢酸の発生源について議論した。大気酢酸の捕集・濃縮過程において、カルボキシル基の炭素同位体組成が大きく変化している可能性が示唆された。従来用いられる酢酸の分子バルク炭素同位体組成の測定値は、カルボキシル基の炭素同位体組成の影響を受けている可能性がある。酢酸の発生源を議論するためには、メチル基に着目した測定が重要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、大気有機分子の発生源や反応履歴を議論するために、分子バルクの安定同位体組成分析が用いられる。本研究では、いくつかの重要な大気中有機分子について分子内位置別の炭素・水素同位体組成分析を実現し、大気化学分野における大気成分の発生源推定に対してより詳細な議論が可能であることを示した。本研究で確立した方法は、宇宙地球化学分野における地下圏炭化水素や地球外物質の生物・非生物判別、食品化学分野における食品原料の起源推定、健康科学・医学分野における違法薬物検出やドーピング検査への展開も期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2022

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

  • [雑誌論文] Re-evaluation of the 13C isotope fractionation associated with lipids biosynthesis by position-specific isotope analysis of plant fatty acids2022

    • 著者名/発表者名
      Julien Maxime、Zhao Yu、Ma Ran、Zhou Youping、Nakagawa Mayuko、Yamada Keita、Yoshida Naohiro、Remaud G?rald S.、Gilbert Alexis
    • 雑誌名

      Organic Geochemistry

      巻: 174 ページ: 104516-104516

    • DOI

      10.1016/j.orggeochem.2022.104516

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Source analysis of dissolved methane in Chukchi Sea and Bering Strait during summer-autumn of 2012 and 20132022

    • 著者名/発表者名
      Kudo Kushi、Toyoda Sakae、Yamada Keita、Yoshida Naohiro、Sasano Daisuke、Kosugi Naohiro、Murata Akihiko、Uchida Hiroshi、Nishino Shigeto
    • 雑誌名

      Marine Chemistry

      巻: 243 ページ: 104119-104119

    • DOI

      10.1016/j.marchem.2022.104119

    • 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

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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