| 研究課題/領域番号 |
20K12152
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
松本 淳 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (70402394)
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| 研究分担者 |
加藤 俊吾 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (20381452)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 揮発性有機化合物 / 自然発生源 / 植物 / 放出特性 / 大気化学反応 / 反応性 / 温度依存 / オゾン |
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| 研究実績の概要 |
目的）大気汚染研究では、生物起源揮発性有機化合物BVOCs の植物から大気への放出特性の解明が急務である。代表者はこれまで、BVOCs をオゾン反応性RO3 として包括的に捉える装置 RO3 計を世界に先駆けて実用化し、狭山丘陵での森林大気観測試験を実施して、従来法で捕捉困難な未測定成分の重要性を示してきた。本研究では、独自の RO3 計を発展させ、発生源の直近にて RO3 を直接測定する系を構築し、植物から大気への BVOCs 放出を RO3 として包括把握する実験を試みて、BVOCs の挙動と支配要因の把握を目指す。
計画）本研究は、(1) 枝エンクロージャー法 BE とRO3 計を組み合わせた BVOCs 放出測定装置 BE/RO3 計の確立と室内実験、(2) 実際の植生を対象とする放出測定の試みと事例蓄積、(3) 放出特性の測定結果と以前の観測結果に基づく BVOCs 挙動の考察、に挑む。前年度までに(1)を実施した。
成果）当該年度は、屋外の植生を対象とする実地測定を実施し、計画2に関して以下の成果を得た。観測地点直近に生育する広葉樹の枝を１本選定し、葉のある先端部分をBEにて包んだところに清浄空気ZGを供給し、得られる試料空気を連続的にRO3 計へ導入して測定した。今回は、毎回同じ枝を対象として日中から夕方に測る事例を、盛夏と晩秋の計４日分蓄積した。夏、特に直射日光が当たって高温となった時間帯には、RO3値が特に高かった。一方、夏でも比較的低温の時間帯や晩秋は、RO3値は定量限界以下であった。これは、植生におけるBVOCs放出の温度や光量に対する依存性を反映したものと考えられる。BVOCs個別測定でも同様の傾向が見られた。計画3につき初歩的考察を試みた結果、今回得たRO3放出の温度係数は以前の外気RO3観測結果と整合した。本手法の妥当性を実地測定により確認できた。
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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
理由） 本研究は、大気試料にオゾンを添加する際のオゾン濃度の変化量を高精度にモニターすることで、揮発性有機化合物 VOCsをオゾン反応性として包括的に評価する独自装置 RO3 計を活用しつつ、新たに放出測定系 BE と組み合わせることで、森林における植物由来揮発性有機化合物 BVOCの放出特性の把握・解明に貢献することを目指している。当該年度は、測定系BE/RO3 を用いて実地測定試験を実施し、植物由来 BVOCs 放出速度 のRO3 としての直接包括的捕捉に成功しつつ、BVOCs放出の温度依存性を示すなど、計画 2 の初期試験としては、おおむね順調に進展した。このことは、今後の研究遂行に十分に貢献すると期待される。しかしながら、前年度にひきつづき新型コロナ感染症に伴う各種宣言等が繰り返し発令されるなど、感染症対策につき気を緩めることができない状況にある。すなわち、集中して心おきなく本研究を遂行するには不自由な状況が続いている。本研究では計画２、特に気温が高く日射の強い夏季の実地測定事例の蓄積が重要だが、本年度は前年度以降の累積的な進捗遅延のため、限定的な回数の事例蓄積に留まったのが現状である。以上のことから、上記区分を選択した。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画にしたがって、今年度までに構築し実地試験を完了したBE/RO3 測定系を活用し、研究計画の各課題について、以下を推進する方針である： (1) 測定系に関する室内での基礎実験を継続する。特に、当初申請書にも記載したRO3計の汎用化の試みを推進する。これは、感染症流行のもとでの限定的な実地測定状況に鑑みて、時間分解能等の性能を多少犠牲にしてでも自動連続的に（手間や時間がかからずに）測定できる汎用化の重要性を痛感したためである。(2) 狭山丘陵の森林における植生から大気への BVOC放出の実地測定事例の蓄積を随時実施する。キャニスター捕集による BVOCs 個別成分分析も同時に実施し、捕捉される RO3 の内訳を検証する。(3) 蓄積される測定結果に基づいて、RO3 としての BVOC 放出の支配要因や特性についての検証をいっそう進める。なお、(2) の実地試験結果に基づく (1) の装置の再検証や改良は、前述の進捗の遅れに対応するために、最低限の内容にとどめることとする。これによって、感染症に伴って研究期間が実質的に短縮したといえる現状でも、計画に沿った遂行を目指す。ただし、状況が改善せず研究遂行にこれ以上の支障をきたす場合には、4年目への延長手続きも視野に入れる。以上を含めて、本研究にて得られる成果は学会等において発表し、本研究の独創性を内外にアピールして、今後のさらなる発展につなげる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初は今年度までにBE/RO3測定系の実地測定事例を多く蓄積する予定であったが、別記（＊）の感染症に関する事情に伴い、今年度までに使用を予定していた関連物品の多くの調達に至らなかった。容器捕集による個別成分分析など、今年度は実施回数が限定的となった項目に関連する用品・消耗品等を、次年度に調達することとする。当初計画に示した通り、本研究では夏季の実地測定が最重要であり、今後は特にその部分に研究資源を集中する。また、ここまでの限定的な成果と制限された状況を通して、測定系を汎用することの重要性を痛感したため、その実現に向けた試みに必要な調達等も並行して行う。汎用化は当初申請書にも記載した本研究の一環だが、既存測定系の活用により追加的調達を最低限に留めるよう努める。なお、今後の感染状況（＊＊）に注意しつつ、臨機応変に進めていくものとする。（＊）2020年4月の本研究課題開始以降、新型コロナ感染症の流行に伴う緊急事態宣言等が繰り返し発令されたうえ、代表者の所属機関（大学）でも研究活動が制限があったため、本研究の遂行は大いに制限された。本研究では計画２、特に気温が高く日射の強い夏季の実地測定試験が重要だが、研究開始以降の進捗遅延とその蓄積のため、測定事例の十分な蓄積が実施できなていない。（＊＊）2022年4月時点でも感染は収束せず、油断できない状況が継続している。
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