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2019 年度 実績報告書

黄砂の触媒作用による有害PAH酸化体の大気内二次生成:越境輸送と健康影響

研究課題

研究課題/領域番号 17H01906
研究機関京都大学

研究代表者

亀田 貴之  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50398426)

研究分担者 本田 晶子  京都大学, 地球環境学堂, 助教 (20454324)
高野 裕久  京都大学, 地球環境学堂, 教授 (60281698)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード黄砂 / 多環芳香族化合物 / 二次生成 / 大気汚染
研究実績の概要

今年度はROS活性が高い9,10-フェナントレンキノン(PheQ)を対象物質とし,昨年度に引き続き室内反応実験を行うとともに,理論化学計算によって黄砂表面におけるPheQ二次生成の可能性に関する検証を行った.室内反応実験では,昨年度と同様に黄砂を模した種々の鉱物粒子表面においてフェナントレン(Phe)-オゾン酸化反応を実施し,反応後の粒子上における残存Pheおよび生成物の濃度経時変化を追跡した.その結果,PheQの生成が確認されるとともに,多くの鉱物粒子上においては開環酸化物1,1'-Biphenyl-2,2'-dicarboxyaldehyde(BDA)が高収率で得られた.生成物の分布を基に種々の鉱物粒子上の結果を分類したところ,モンモリロナイトやカオリナイトといった粘土鉱物においてはPheQの生成量が多くなる傾向が見受けられ,粘土鉱物の固体酸としての性質がPheQの生成に大きく寄与するものと推察された.この結果と先行研究の知見を踏まえ, PheQ生成経路およびBDA生成経路をそれぞれ提案し,密度汎関数法(B3LYP/6-31G(d)レベル)を用いて機構探索を行った.その結果,PheQ生成経路における律速段階の活性化自由エネルギーは43.3 kcal/molと高く,室温条件では反応が極めて進行困難であることが示唆された.実環境においては粒子上の吸着水が共存し得るため,水分子を介して反応が進行する場合についても同様に計算したところ, PheQ生成経路における律速段階の活性化自由エネルギーは29.2 kcal/molまで低下し,水分子による触媒効果が認められた.粘土鉱物が有する酸点は水が共存する場合と類似したメカニズムで活性化自由エネルギーを低下させ,PheQの生成を促進したものと推察される.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 化学反応場としての黄砂-多環芳香族化合物の二次生成-2020

    • 著者名/発表者名
      亀田 貴之
    • 雑誌名

      エアロゾル研究

      巻: 35 ページ: 14-19

    • DOI

      https://doi.org/10.11203/jar.35.14

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characteristics and health risks of particulate polycyclic aromatic hydrocarbons and nitro-polycyclic aromatic hydrocarbons at urban and suburban elementary schools in Shanghia2019

    • 著者名/発表者名
      L. Zhang, T. Tokuda, L. Yang, Q. Zhou, X. Zhang, W. Xing, Q. Wu, Z. Zhou, R. Chen, T. Kameda, A. Toriba, K. Hayakawa, N. Tang
    • 雑誌名

      Asian J.Atmos. Environ.

      巻: 13 ページ: 266-275

    • DOI

      https://doi.org/10.5572/ajae.2019.13.4.266

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 大気に浮かぶ小さな粒子-黄砂やPM2.5のはなし2019

    • 著者名/発表者名
      亀田 貴之
    • 学会等名
      第35回京都大学地球環境フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of oxidative potential of pyrenequinone isomers by the DTT assay2019

    • 著者名/発表者名
      Okubo, R., Kameda, T., Tohno, S
    • 学会等名
      26th International Symposium on Polycyclic Aromatic Compounds
  • [学会発表] 鉱物エアロゾル上におけるROS 生成誘因有機化合物の二次生成2019

    • 著者名/発表者名
      春井直斗,亀田貴之,Gao Yatong,Dule,東野 達
    • 学会等名
      第60回大気環境学会年会
  • [図書] 有機化学分析,大気環境の事典2019

    • 著者名/発表者名
      亀田 貴之(大気環境学会 編)
    • 総ページ数
      464
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-18054-1
  • [図書] 多環芳香族炭化水素,大気環境の事典2019

    • 著者名/発表者名
      亀田 貴之(大気環境学会 編)
    • 総ページ数
      464
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-18054-1
  • [図書] ベンゾ[a]ピレン,大気環境の事典2019

    • 著者名/発表者名
      亀田 貴之(大気環境学会 編)
    • 総ページ数
      464
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-18054-1
  • [備考] 京都大学大学院エネルギー科学研究科 エネルギー環境学分野 大気環境動態・反応研究グループ

    • URL

      http://aerosol.energy.kyoto-u.ac.jp/kameda/index.html

  • [備考] 京都大学大学院エネルギー科学研究科 エネルギー社会・環境科学専攻 エネルギー環境学分野

    • URL

      http://aerosol.energy.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2021-01-27  

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