研究課題
挑戦的研究(萌芽)
極域のアイスコアを用いて、過去の有機物エアロゾル粒子の粒径や化合物状態を分析する手法を確立する。有機物の分析に強い赤色レーザー（波長785nm）をラマン分光器に導入する。これまで無機物エアロゾルの抽出に用いていた装置を改良し、有機物除去フィルターの導入や有機物フリーの配管に更新し、アイスコアから過去の有機物エアロゾルを抽出する方法を開発する。
本研究はラマン分光器に新しいラマンレーザーを導入し、過去の有機物エアロゾル粒子の粒径や化合物状態を分析する手法の確立を目的とする。その手法を、世界で最も沈着エアロゾルが保存されているグリーンランド南東部のアイスコアに適用して、産業革命前から現在までの有機物エアロゾルの粒径と組成を復元することである。本研究ではすでに申請者が確立してきたアイスコアから過去のエアロゾル粒子を抽出する手法を改良し、有機物クリーンにするために孔径0.1マイクロメートルの有機物除去フィルターや炭素フリーの配管に改良し、有機物的にクリーンな乾燥空気を作成した。次に、エアロゾルをメンブレンフィルターではなく、鏡面金属板などラマン不活性の試料抽出台を用いる。こういった装置の改良により、アイスコアに含まれる過去の有機物エアロゾルの粒径と化合物組成を分析する手法を開発した。また、有機物の検出に強いとされる赤色のラマンレーザーを顕微ラマン分光器に導入した。中央アジアヒマラヤのアイスコアをクリーンな状態で昇華させ、氷に含まれる直径数マイクロメートル程度の不純物粒子を抽出し、不純物のラマン分析を実施した。その結果、有機物と思われる波長1300から1400㎝-1のピークを検出した。この波長はCH3もしくはCH2の結合を示す可能性が高く、この微粒子が有機物を有する可能性が極めて高いことを示唆している。これはアイスコアに含まれる数マイクロメートルの微粒子を検出できたことを示す成果である。ただ、この波長をもつ有機物がどのような化合物なのかが不明であり、今後、いくつかの有機物の標準試料のラマンスペクトルを測定し、有機物の同定を進めていく必要がある。
2: おおむね順調に進展している
本研究はラマン分光器に新しいラマンレーザーを導入し、過去の有機物エアロゾル粒子の粒径や化合物状態を分析する手法の確立を目的とする。本研究ではすでに申請者が確立してきたアイスコアから過去のエアロゾル粒子を抽出する手法を改良し、有機物クリーンにするために孔径0.1マイクロメートルの有機物除去フィルターや炭素フリーの配管に改良し、有機物的にクリーンな乾燥空気を作成した。次に、エアロゾルをメンブレンフィルターではなく、鏡面金属板などラマン不活性の試料抽出台を用いる。こういった装置の改良により、アイスコアに含まれる過去の有機物エアロゾルの粒径と化合物組成を分析する手法を開発した。また、有機物の検出に強いとされる赤色のラマンレーザーを顕微ラマン分光器に導入した。また、中央アジアヒマラヤのアイスコアをクリーンな状態で昇華させ、氷に含まれる直径数マイクロメートル程度の不純物粒子を抽出し、不純物のラマン分析を実施した。その結果、有機物と思われる波長1300から1400㎝-1のピークを検出した。この波長はCH3もしくはCH2の結合を示す可能性が高く、この微粒子が有機物を有する可能性が極めて高いことを示唆している。これはアイスコアに含まれる数マイクロメートルの微粒子を検出できたことを示す成果である。ただ、この波長をもつ有機物がどのような化合物なのかが不明であり、いくつかの有機物の標準試料のラマンスペクトルを測定し、有機物の同定を進めていく必要がある。
本研究のもう一つの目的は、開発した手法を、世界で最も沈着エアロゾルが保存されているグリーンランド南東部のアイスコアに適用して、産業革命前から現在までの有機物エアロゾルの粒径と組成を復元することである。そのため、上述した有機物の同定を進めるとともに、グリーンランド南東部のアイスコアに適用して、産業革命前から現在までの有機物エアロゾルの粒径と組成を復元する。試料はすでに確保されており、分析を進めていける段階にある。ラマンスペクトルが示す有機物の同定が困難な場合は、有償のライブラリーなどの利用を進めていく。具体的にはグリーンランド南東部のアイスコアから産業革命前の氷と森林火災のイベントが確認された年、SOxなどの人為的な排出が多い年代などの氷に含まれる不純物を測定し、それぞれの環境でどのような有機物が主成分であるのかを個別粒子スケールで解明する。
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Journal of Geophysical Research: Atmospheres
巻: 128 号: 20
10.1029/2023jd038874
Scientific Reports
巻: 13 号: 1
10.1038/s41598-023-37049-5
