生物起源有機物の光酸化で生じる粒子状有機硝酸塩の水溶液相反応過程の解明

• 研究課題/領域番号: 25340021
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 佐藤 圭 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (10282815)
• 連携研究者: 森野 悠 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (50462495)
• 研究協力者: 李 紅 ; 中山 智喜 ; 田邊 潔 ; 今村 隆史
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 生物起源揮発性有機化合物 / 二次有機エアロゾル / 不均一反応 / 水溶液相反応 / 有機硝酸エステル / スモッグチャンバー / 液体クロマトグラフ質量分析計 / エアロゾル質量分析計 / 酸触媒不均一反応 / 表面反応 / 植物起源揮発性有機化合物 / 環境チャンバー / 雲過程 / 植物起源揮発性有機物

研究成果の概要

イソプレンの光酸化で生成する二次有機エアロゾル中の指標物質である2-メチルテトロール（2MT）の生成機構を明らかにする目的で、イソプレン/NOx光酸化のチャンバー実験を行って相対湿度やシード粒子添加の効果を調べた。実験結果から、水分の存在が2MT生成に重要であること、2MTの生成は酸または塩基で触媒されることを明らかにした。2MTはイソプレン/NOx光酸化で生じるエステルの加水分解で生成すると考えられる。さらに、乾燥条件で生成したエアロゾルの水溶液を作成して2MTの生成速度を調べた。エアロゾル水溶液に硫酸を加えた場合、一日以内の時間スケールで2MTの生成が起こりうることが示された。

研究成果

• [国際共同研究] CRAES(China)
• [国際共同研究] National Chiao Tung University(Taiwan)
• [雑誌論文] Terpenylic acid and nine-carbon multifunctional compounds formed during the aging of b-pinene ozonolysis secondary organic aerosol (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Jia, T., Tanabe, K., Morino, Y., Kajii, Y., Imamura, T.
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 130 ページ: 127-135
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.08.047
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 有機エアロゾルに関する不均一反応研究の現状と課題：大気化学と理論化学の連携 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷本浩史、金谷有剛、持田陸宏、廣川淳、猪俣敏、松本淳、藪下彰啓、江波進一、森田明弘、橋本健朗、竹川暢之、宮崎雄三、森野悠、中山智喜、佐藤圭、坂本陽介、竹谷文一、羽馬哲也、加藤俊吾、河村公隆、秋元肇
  • 雑誌名: 大気化学研究 巻: 34 ページ: 22-28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complex refractive index of secondary organic aerosol generated from isoprene/NOx photooxidation in the presence and absence of SO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, T., Sato, K., Tsuge, M., Imamura, T., Matsumi, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 120 号: 15 ページ: 7777-7787
  • DOI: 10.1002/2015jd023522
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Verification of Chemical Transport Models for PM2.5 Chemical Composition Using Simultaneous Measurement Data over Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Nagashima, T., Sugata, S., Sato, K., Tanabe, K., Noguchi, T., Takami, A., Tanimoto, H., Ohara, T.
  • 雑誌名: Aerosol and Air Quality Research 巻: 15 号: 5 ページ: 2009-2023
  • DOI: 10.4209/aaqr.2015.02.0120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Secondary organic aerosol model intercomparison based on secondary organic aerosol to odd oxygen ratio in Tokyo (2014)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Tanabe, K., Sato, K., Ohara, T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Atmospheres 巻: 119 号: 23 ページ: 13489-13505
  • DOI: 10.1002/2014jd021937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of secondary organic aerosols from ozonolysis of isoprene by proton transfer reaction mass spectrometry (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Inomata, K. Sato, Y. Sakamoto, H. Tanimoto, M. Okumura, S. Tohno, T. Imamura
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: (印刷中) ページ: 397-405
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2014.03.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of OH radical scavenger on secondary organic aerosol formation from the isoprene ozonolysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Inomata, S., Xing, J.-H., Uchida, R., Imamura, T., Nakagawa, K., Hirokawa, J., Okumura, M., Tohno, S
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 79 ページ: 147-154
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2013.06.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time study of particle phase products from dark ozonolysis of α-pinene and photo oxidation of isoprene using particle into liquid sampling directly coupled to a time of flight mass spectrometer (PILS-ToF) (2013)
  • 著者名/発表者名: Clark, C. H., Nakao, S., Asa-Awuku, A., Sato, K., Cocker III, D. R.
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 47 号: 12 ページ: 1374-1382
  • DOI: 10.1080/02786826.2013.844333
  • 査読あり
• [学会発表] Terpenylic acid and nine-carbon compounds formed during the aging of β-pinene ozonolysis secondary organic aerosol (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Jia, T., Morino, Y., Kajii, Y., Imamura, T.
  • 学会等名: JSPS-DFG Workshop on Aerosols “Physicochemical Properties of Atmospheric Aerosols and Their Effects on Air Quality and Public Health”
  • 発表場所: Mainz (Germany)
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of dimerization process using secondary organic aerosol models (2015)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Sato, K., Tanabe, K., Inomata, S., Fujitani, Y.
  • 学会等名: JSPS-DFG Workshop on Aerosols “Physicochemical Properties of Atmospheric Aerosols and Their Effects on Air Quality and Public Health”
  • 発表場所: Mainz (Germany)
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] Terpenylic acid and nine-carbon multifunctional compounds formed during the aging of β-pinene ozonolysis secondary organic aerosol (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Jia, T., Tanabe, K., Morino, Y., Kajii, Y., Imamura, T.
  • 学会等名: The 13th International Conference on Atmospheric Sciences and Applications to Air Quality
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Laboratory studies of optical properties of isoprene SOA (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, T., Sato, K., Tsuge, M., Imamura, T., Matsumi, Y.
  • 学会等名: The 13th International Conference on Atmospheric Sciences and Applications to Air Quality
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of dimerization process using secondary organic aerosol models (2015)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Sato, K., Tanabe, K., Inomata, S., Fujitani, Y.
  • 学会等名: The 13th International Conference on Atmospheric Sciences and Applications to Air Quality
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] β-ピネンSOAのエイジングにより生成するテルペニル酸およびC9生成物 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭, 賈天宇, 田邊潔, 森野悠, 梶井克純, 今村隆史
  • 学会等名: 第21回大気化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] 有機エアロゾルモデルにおけるオリゴマー導入の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森野悠, 佐藤圭, 田邊潔, 藤谷雄二
  • 学会等名: 第56回大気環境学会年会
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Effects of humidity, acid, and base on isoprene SOA molecular marker formation under high NOx conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K.
  • 学会等名: Chinese Research Academy of Environmental Sciences (CRAES) AEI seminar
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 年月日: 2015-08-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of humidity, acid, and base on isoprene SOA molecular marker formation under high NOx conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Li, H., Wang, X., Nakayama, T., Okumura, M., Morino, Y., Takami, A., Imamura, T.
  • 学会等名: International Workshop on Heterogeneous Kinetics Related to Atmospheric Aerosols
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of dimerization process using secondary organic aerosol models (2015)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Sato, K., Tanabe, K., Inomata, S., Fujitani, Y.
  • 学会等名: International Workshop on Heterogeneous Kinetics Related to Atmospheric Aerosols
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of humidity, acid and base on 2-methyltetrol formation from isoprene/NO photo-oxidation (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Li, H., Wang, X., Okumura, M., Morino, Y., Takami, A., Imamura, T.
  • 学会等名: 9th Asian Aerosol Conference
  • 発表場所: 金沢東急ホテル（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Complex refractive index of SOAs generated during the photooxidation of isoprene in the presence of SO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, T., Sato, K., Imamura, T., Matsumi, Y.
  • 学会等名: 9th Asian Aerosol Conference
  • 発表場所: 金沢東急ホテル（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化過程の違いがイソプレン起源SOAの光学特性に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山智喜, 佐藤圭, 今村隆史, 松見豊
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] イソプレン/NO 光酸化からのテトロール生成に対する相対湿度の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭, 奥村智憲, 高見昭憲, 今村隆史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Comprehensive model evaluation of PM2.5 species over Japan: comparison among AERO5, AERO6, and AERO6-VBS modules (2014)
  • 著者名/発表者名: Morino, Y., Nagashima, T., Sugata, S., Sato, K., Tanabe, K., Takami, A., Tanimoto, H., Ohara, T.
  • 学会等名: The 13th Annual Community Modeling & Analysis System (CMAS) Conference
  • 発表場所: Chapel Hill (United States)
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-29
• [学会発表] イソプレン起源のSOA はブラウンカーボンとなりうるか？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山智喜, 佐藤圭, 今村隆史, 松見豊
  • 学会等名: 第20回大気化学討論会
  • 発表場所: 府中グリーンプラザ（東京都府中市）
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-29
• [学会発表] イソプレン光酸化における酸触媒粒子相二次有機エアロゾル生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭, 高見昭憲, 森野悠, 今村隆史, 李紅, 王学中, 疋田利秀, 下野彰夫
  • 学会等名: 第31回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [学会発表] 化学イオン化質量分析法を用いたイソプレンのオゾン酸化による二次有機エアロゾル生成機構の考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 猪俣敏，廣川淳，坂本陽介，谷本浩志，佐藤圭, 奥村智憲，東野達
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] Effect of OH radical scavengers on secondary organic aerosol formation from reactions of isoprene with ozone (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Inomata, S., Xing, J.-H., Imamura, T., Uchida, R., Fukuda, S., Nakagawa, K., Hirokawa, J., Okumura, M., Tohno, S.
  • 学会等名: 29th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: 宮城県仙台市 東北大学片平キャンパス片平さくらホール
• [学会発表] イソプレン-NOx-SO2光酸化系で生成する二次有機エアロゾルの化学組成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭, 高見昭憲, 今村隆史, 田邊潔, 李紅, 王学中, 奥村智憲, 東野達
  • 学会等名: 第30回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • 発表場所: 京都府京都市 京都大学吉田キャンパス本部構内百周年時計台記念館
• [学会発表] 化学イオン化質量分析法を用いたイソプレンのオゾン酸化で生成する二次有機エアロゾルの生成機構の考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 猪俣敏, 廣川淳, 坂本陽介, 谷本浩志, 佐藤圭, 奥村智憲, 東野達
  • 学会等名: 2013年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 茨城県つくば市 筑波大学 第一エリア1D棟，1E棟
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of acidity on the chemical composition of secondary aerosol from the isoprene/NOx photooxidation: Measurements using an aerosol mass spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Sato, Akinori Takami, Takashi Imamura, Hong Li, Xuezhong Wang
  • 学会等名: American Association for Aerosol Research 32nd Annual Conference
  • 発表場所: Oregon Convention Center, Portland, Oregon, USA
• [備考] 佐藤 圭 SATO Kei｜国立環境研究所
  • URL: http://www.nies.go.jp/researchers/100110.html
• [備考] 佐藤圭｜国立環境研究所
  • URL: http://www.nies.go.jp/rsdb/vdetail.php?id=100110