高時間分解能一酸化炭素測定器の高精度化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13780420
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 竹川 暢之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (00324369)
• キーワード: 一酸化炭素 / 真空紫外 / 共鳴蛍光 / 高精度化・安定化 / 低消費電力化・小型化 / 航空機観測 / 対流圏化学

研究概要

対流圏における大気汚染物質の化学過程・輸送過程を定量的に研究するためには、航空機観測により一酸化炭素(CO)濃度を高精度・高時間分解能で測定することが必要である。これまで、真空紫外共鳴蛍光法を用いた高時間分解能CO測定器の開発を行ってきた。この方法は、共鳴線ランプという特殊光源から放射される光を試料空気に照射し、COからの共鳴蛍光を検出することにより濃度を決定するものである。本研究では、このCO測定器を高精度化・小型化するための様々な改良を行った。平成13年度に引き続き、本年度に達成された研究実績について以下に記す。
(1)航空機内の温度・湿度が急激に変化した場合、結露等により検出器の信号強度が不安定になるケースが見られた。その対策として、検出器の温度をコントロールするとともに、パージガスとして乾燥空気を導入する機構を整備した。
(2)蛍光セルの構造を改良し、セル壁面での反射・散乱に起因するバックグラウンド光を減少させてS/N比を向上させた。
(3)測定器の消費電力を最小限に抑え、直流電源を小型化・軽量化した。
(4)較正に用いるCO標準ガスを、世界的に信頼を得ているアメリカ海洋大気庁の標準ガスと比較し、両者が2%以内で一致することを示した。
これら様々な改良を経て、航空機観測においてCO濃度を高速(1秒)・高精度(1%)で測定できる安定なシステムを完成させた。開発した装置を用いて西太平洋域で航空機観測を実施し、汚染物質の化学過程・輸送過程解明のための貴重なデータを得ることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Takegawa, N.(他10名, 1番目): "Airborne vacuum ultraviolet resonance fluorescence instrument for in situ measurement of CO"Journal of Geophysical Research. 106. 24237-24244 (2001)
• [文献書誌] Kondo, Y., N.Takegawa (他14名, 5番目): "Effects of biomass burning, lightning, and convection on O_3, CO, and NO_y over the tropical Pacific and Australia in August-October 1998 and 1999"Journal of Geophysical Research. 107. doi 10, 1029 2001JD000820 (2002)
• [文献書誌] Koike, M., N.Takegawa (他10名, 9番目): "Reactive nitrogen over the tropical western Pacific : Influence from lightning and biomass burning during BIBLE-A"Journal of Geophysical Research. 107. doi 10, 1029 2001JD000823 (2002)
• [文献書誌] Liley, J.B., N.Takegawa (他9名, 8番目): "Black carbon in aerosol during BIBLE-B"Journal of Geophysical Research. 107. doi 10, 1029 2001JD000845 (2002)
• [文献書誌] Shirai, T., N.Takegawa (他12名, 11番目): "Emission estimates of selected volatile organic savanna burning in northern Australia"Journal of Geophysical Research. 108. doi 10, 1029 2001JD000841 (2003)
• [文献書誌] Takegawa, N.(他13名, 1番目): "Removal of NO_X and NO_y in biomass burning plumes in the boundary layer over northern Australia"Journal of Geophysical Research. (in press). (2003)