| 研究課題/領域番号 |
21H03610
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
山田 桂太 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70323780)
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| 研究分担者 |
ジルベルト アレキシー 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20726955)
中川 麻悠子 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (20647664)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 含酸素揮発性有機化合物 / 部位別炭素同位体計測 / 都市大気 |
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| 研究実績の概要 |
都市域における含酸素揮発性有機化合物（OVOCs）の大気放出は、対流圏オゾンや二次有機エアロゾルの形成を引き起こすことで、気候システムおよび人の健康に多大な影響を及している。気候変動予測や健康影響対策のために、都市域におけるOVOCsの各発生源からの発生量を明らかにすることが求められているが、現状十分に定量化できていない。本研究では、従前の濃度および分子バルク安定同位体分析に加え、同位体解剖学的手法を新たに開発・適用し、さらにPMF解析に同位体データを導入することで、各発生源からのOVOCs発生量をより精緻に推定する方法の構築を目的としている。本研究では、植物、人為発生量がともに高いことが知られるエタノール、アセトアルデヒド、酢酸、アセトンに着目している。都市域について、大気試料を経時的に採取し、同位体解剖学的手法およびPMF解析を適用し、その都市域における各発生源からの発生量の時間変動を明らかにする。具体的には、以下の項目を並列的に進めてきた。本年度の実績は以下の通りである。
１．OVOCs同位体解剖学的手法の開発；OVOCsの部位別炭素同位体分析システムを構築し、上記4種の化合物に適用し、システムの有用性を評価した。アセトン、アセトアルデヒドの部位別炭素同位体分析に不具合があり、改良の必要があることが分かった。
２．大気試料の採取と同位体解剖学的手法への適用；都市大気のサンプリングシステムを構築した。分析装置の不具合により、大気試料を部位別炭素同位体分析システムに導入し・検討する部分に遅れが生じた。最終的に4種の大気OVOCsを分析システムに導入する方法を立ち上げることができた。アセトン、アセトアルデヒドはサンプリング時点で変質している可能性が示唆された。
３．PMF解析・同位体マスバランス解析による発生量推定；上記4種のOVOCsの濃度データベースの構築を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では、気候変動や人の健康にとって重要な働きを担う大気中含酸素揮発性有機分化合物（OVOCs）としてエタノール、アセトアルデヒド、酢酸、アセトンの4成分に着目し、１．新たな同位体解剖学的分析手法を構築し、２．都市大気に適用し、３．各OVOCsの各発生源割合を精緻に区別することを目的としている。進捗状況は以下の通りである。
１．OVOCs同位体解剖学的手法の開発；これまで、同位体解剖学的手法として、上記4成分の部位別炭素・水素同位体計測法の開発を行ってきた。純粋かつ高濃度の試料を利用できる試薬の場合、エタノール・酢酸の部位別炭素同位体計測が可能になった。さらに、エタノールについては部位別水素同位体計測が可能になった。アセトン、アセトアルデヒドの部位別炭素同位体計測については、ピーク形状が悪く再現性が得られなかった。
2．大気試料の採取と同位体解剖学的手法への適用；都市域での大気試料採取システムを構築し、大気試料の採取を行った。確立した部位別炭素同位体計測を大気・エタノールに適用した。アセトアルデヒド、アセトンについては試料採取時に変質している可能性が示唆され、サンプルング手法を含め引き続き大気試料の検証が必要である。
３．PMF解析・同位体マスバランス解析による発生量推定；これまでに報告されている４種OVOCsの大気濃度データ、同位体データを収集し、データベースの作成を行った。報告例が散逸できであり、PMF解析のために、更なるデータの取得が必要であることが分かった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では、大気中含酸素揮発性有機分化合物として重要なエタノール、アセトアルデヒド、酢酸、アセトンの4成分に着目し、１．新たな同位体解剖学的手法を構築し、２．都市大気および発生源に適用し、３．得られデータを基に各OVOCsの各発生源割合を精緻に区別することを目的としている。
１．OVOCs同位体解剖学的手法の開発；アセトン、アセトアルデヒドの部位別炭素同位体計測法の構築に取り組む。また、エタノールおよび酢酸の部位別水素同位体計測法の構築に取り組む。
２．大気試料の採取と同位体解剖学的手法への適用；幹線道路、工業地帯、森林からの影響が混在する都市域を選定し、大気試料の濃度・分子バルク同位体、部位別炭素同位体分析を行う。大気濃縮・分離前処理ラインを用いた場合、アセトン、アセトアルデヒドの回収率が悪く、同位体分析に利用できないことが分かったので、新たに捕集方法を構築する。
３．PMF解析・同位体マスバランス解析による発生量推定；得られた大気濃度データ、同位体データおよび作成したデータベースを用いてPMF解析を行う。
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