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2010 年度 実績報告書

キャビティー増幅吸収分光法によるメタンのリアルタイム高精度計測

研究課題

研究課題/領域番号 21710009
研究機関京都大学

研究代表者

高橋 けんし  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (10303596)

キーワード半導体レーザー / 積分型吸収分光法 / メタン
研究概要

まず、前年度に開発を行った半導体レーザー分光法を用いたメタンの計測機器の検出感度評価実験を行った。具体的には、濃度が既知である標準のメタンガスシリンダーと純空気(合成空気)シリンダーを用意し、マスフローコントローラーで流量を制御しながら、光学キャビティー内のメタン分子の数密度を精密に制御した。吸収強度と濃度との間の線形関係から検出下限を見積もった。その結果、1秒積算で1ppbv(ppbvは体積混合比)の検出下限を達成した。また、混合ガスを一定時間システムに流し続けて、検出下限や計測精度の安定性を評価した。アラン分散解析により、130秒のシグナル積算でもっとも小さな標準誤差(0.11%)を与えることが分かった。次に、滋賀県大津市にある暖温帯ヒノキ林に装置を持ち込んで、自動開閉ガス循環型チャンバーを用いたフィールド計測を行った。閉鎖型ガス循環チャンバーからのガスを、ダイヤフラムポンプを使ってサンプリングし、メタン濃度をリアルタイムに計測した。シグナル積算は1秒ないし2秒程度とした。光学キャビティーが微粒子等で汚染されるのを防ぐため、テフロンフィルターで微粒子を除去しながらサンプリングした。チャンバーは複数個用意し、群葉、幹、土壌(林床)をカバーした。チャンバーでカバーする群葉、幹、林床の被覆表面積と、メタン濃度の時間的推移から、群葉と大気、幹と大気、土壌と大気の間のそれぞれの交換フラックスを測定そた。メタンのみならず、水蒸気と二酸化炭素の濃度変動も同時にも、市販の非分散型赤外分光計で測定し、メタン動態の解明に役立てた。葉群と幹については、ヒノキからの優位な放出あるいは吸収のフラックスは観測されなかった。土壌フラックスは、明瞭な季節変動を示していること、降雨後のフラックスの急変動などが観測され、土壌フラックスが群落スケールでの森林・大気間フラックスの主要な決定要因であることが示唆された。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization of aerosol particles in the Tokyo metropolitan area using two different particle mass spectrometers2011

    • 著者名/発表者名
      Xing, et al., (他12名、2番目)
    • 雑誌名

      Aerosol Science and Technology

      巻: 45 ページ: 315-326

    • 査読あり
  • [雑誌論文] OH-initiated oxidation of small unsaturated alcohols2010

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, et al., (他2名、1番目)
    • 雑誌名

      International Journal of Chemical Kinetics

      巻: 42 ページ: 151-158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence detection of atmospheric nitrogen dioxide using a blue light-emitting diode as an excitation source2010

    • 著者名/発表者名
      Matsumi, et al., (他5名、3番目)
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 49 ページ: 3762-3767

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics and mechanism of chlorine-atom-initiated oxidation of allyl alcohol, 3-buten-2-ol, and 2-methyl-3-buten-2-ol2010

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, et al., (他3名、1番目)
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry

      巻: A114 ページ: 4224-4231

    • 査読あり
  • [学会発表] ヒノキ林における葉群、幹、土壌からのメタンフラックスおよび濃度プロファイルの観測2011

    • 著者名/発表者名
      金澤瑛, (他3名、3番目)
    • 学会等名
      日本農業気象学会2011年大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] 近赤外レーザーによる暖温帯ヒノキ林におけるメタンフラックスの長期観測2010

    • 著者名/発表者名
      高橋けんし(他4名、1番目)
    • 学会等名
      第16回大気化学討論会
    • 発表場所
      首都大学東京八王子キャンパス
    • 年月日
      2010-11-18
  • [学会発表] Methane flux measurements by diode laser spectroscopy in a Japanese cypress forest2010

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Takahashi
    • 学会等名
      Symposium on the use of new techniques to understand gas exchange and carbon dynamics in the forest ecosystem
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 年月日
      2010-11-01
  • [学会発表] レーザー計測技術による生物圏・大気圏の微量気体交換過程の研究2010

    • 著者名/発表者名
      高橋けんし
    • 学会等名
      第4回分子科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-10
  • [備考]

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~tkenshi/index.html

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公開日: 2012-07-19  

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