| 研究課題/領域番号 |
15H02809
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立環境研究所 |
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研究代表者 |
今村 隆史 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, 研究センター長 (60184826)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 有機アミン / オゾン反応 / 反応速度係数 / 量子化学計算 / OHラジカル生成 |
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| 研究実績の概要 |
光化学反応チャンバーを用いて、エチルアミン類過剰条件（擬一次反応条件）下でのオゾンの減少速度を異なるエチルアミン濃度条件で測定することで、エチルアミン類とオゾンとの反応速度係数を決定した。その結果、エチルアミン類＋O3反応の速度係数は、メチルアミン類＋O3反応と同様に、アルキル置換が増大することで（1級から3級に向かう方向で）速度係数に明瞭な増加傾向があることが明らかとなった。特に、トリエチルアミンでは、反応速度係数が1×10-16 cm3 molecule-1 s-1と大きく、実大気条件では、O3反応による消失がOH反応と競合しうることが分かった。
また、O3＋メチルおよびエチルアミン類について、二次反応条件でO3およびアミン類の減少速度を測定した結果、2級アミンにおいては、二次反応条件下でのアミンの減少速度とオゾンの減少速度が一致しないことが明らかとなった。O3＋アルケン反応におけるOH生成との類推から、O3＋アルキルアミン反応においてもOH生成の可能性が示唆された。そこで、トリメチルベンゼンをOHトレーサーとしてOH収率を測定した結果、2級アミンで50%近いOH収率であることを見出した。
O3＋メチルアミン類の反応に対して量子化学計算を実施した結果、メチルアミン類はC=C結合を有していないながらも、O3の2段階付加機構によって反応が進行すること、遷移状態エネルギーが比較的低く、特に3級アミンでは環状の遷移状態を経由した反応が進行しやすいことで、速度係数の傾向や大きさ（絶対値）を説明できることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
27年度に実施された耐震工事後の実験室の再立ち上げに時間を要し、28年度も予定していたアミノラジカルの反応実験に遅れが生じた。一方で、O3＋アルキルアミンの反応実験では、メチルおよびエチルアミン類（1～3級アミン）の速度係数の特徴（置換基が多いほど速度係数が大きくなること、2級ならびに3級アミンはO3＋アルケン反応と同程度の速度係数を持ち得ること）を明らかにし、量子化学計算による理論的理解が進んだ点は順調に進んだ点である。また、O3＋アルキルアミン類の反応でOHが生成されることを見出し、その収率が2級アミンでは大きく、1級ならびに3級アミンでは無視しうることが見いだせるなど、O3反応については一定の成果が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
OHならびにO3とアルキルアミンとの反応による大気寿命推定に関する実験結果の公表については、論文投稿（投稿中論文の受理を含む）を行う。また、O3＋アルキルアミン反応でのOHラジカル生成についても、早期に補足実験を完了し、成果の公表を行う。
有機アミン類の大気酸化反応でのニトロソアミンを含む有害物質の生成量推定のためのラジカル反応機構の解明ならびにモデル化に向けた、大型大気チャンバーを用いた反応実験ならびに質量分析計を用いた素反応実験については、実験棟の耐震工事の影響でやや遅れが出ていたが、これまでの予備的な実験データの検討も進めていることから、本年度集中して研究を推進し、アルキルアミンからニトロソアミンやニトロアミンなどの生成に至る大気化学モデルの提案と大気シミュレーション実験によるその妥当性評価に結び付ける。
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