| 研究課題/領域番号 |
25340018
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 龍谷大学 |
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研究代表者 |
市川 陽一 龍谷大学, 理工学部, 教授 (10371353)
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| 研究分担者 |
毛利 英明 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部第5研究室, 室長 (10354490)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 里山 / 大気汚染 / 大気浄化 / 樹木 / 風洞実験 / オゾン / 窒素酸化物 / PM2.5 |
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| 研究概要 |
里山における大気汚染物質の浄化作用の実態把握とその機構解明のために下記を実施した。
(1) フィールド観測による大気質の実態把握：滋賀県瀬田丘陵の里山林内外においてオゾンO3、窒素酸化物NOx(一酸化窒素NO, 二酸化窒素NO2)、微小粒子状物質PM2.5、粗大粒子PMcの観測と解析を行った。パッシブサンプラーによりO3, NOxの捕集を行い、イオンクロマトグラフ、吸光光度計による濃度の定量を行った。観測は林内の25m高のタワーなどを使って1ヶ月に1～2回実施した。里山に隣接する龍谷大学瀬田学舎では自動計測装置によりPM2.5, PMc, O3の連続濃度測定を行った。高濃度日のPM2.5, PMcについてはイオンクロマトグラフによって陰イオンの成分、走査型電子顕微鏡SEMによって金属イオンを分析した。合わせて風速や日射量等の気象を観測した。これらの観測により、①里山林内のキャノピー層、トランクスペースにおいてO3とNO2濃度が上空から地表にかけて減衰すること、②O3とNO2の濃度減衰は葉の現存量が多い夏季に大きいこと、③黄砂飛来時にPM2.5, PMcの濃度が上昇し、黄砂由来の金属成分の検出が顕著であること、④PM2,5の成分は年間を通じて硫酸イオンが卓越していることなどを把握した。
(2) 風洞実験による林内濃度減衰の機構解明：林内において大気汚染物質の濃度が減衰する機構を流体力学的観点から解明するために、気象庁気象研究所の大型風洞（長さ18m、幅3m、高さ2m）を用いて実験を行った。樹木模型列の外側から放出高さを7通りに変えて、トレーサガスのプロパンを放出し、樹木列内で濃度の鉛直分布を測定した。実験結果から①樹木列内の濃度分布におよぼす樹冠の有無や樹木単体の通風率の影響はほとんどないこと、②林内の濃度減衰は樹木列数を増加することによって得られるなどが明らかになった。
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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
25年度計画では、(1)大気質の実態把握として、里山林内におけるオゾンO3、窒素酸化物NOx、微小粒子状物質PM2.5のフィールド観測と解析、(2)林内濃度減衰の機構解明として、風洞実験の実施と気流、拡散過程の解析を行い、里山における大気汚染物質の浄化作用の実態把握と機構解明に必要なデータの取得と解析を行うとしていた。(1)のフィールド観測では、年間を通じて大気質や気象のデータを取得し、林内におけるO3や二酸化窒素NO2の濃度減衰や里山を含む丘陵地帯に流入するPM2.5の特性を把握できた。(2)の風洞実験では、放出高さ、模型樹木の通風率、樹冠の通風率、樹木列数を変化させた様々な条件のデータを取得し、流体力学的に林内濃度減衰が起こる可能性を把握した。
以上から研究はほぼ計画通り、順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り、以下のように研究を推進する。
フィールド観測を継続し、年変動を検討するためのデータを蓄積する。得られたデータから里山林内外の大気質を比較し、大気汚染物質ごとに樹木の活性度（葉面積指数）や気象（日射量、風速等）を考慮した特性を評価する。また、長距離輸送モデルによって瀬田丘陵の大気汚染特性を解析する。風洞実験についても継続して実施し、樹木の形状や配列に着目し、それらと通風率を変化させたデータを蓄積する。これらのフィールド観測と風洞実験の結果を解析し、沈着や吸着による大気浄化の効果と流体力学的な効果の寄与割合を評価する。さらに都市建物や樹木を対象とした流体力学モデル計算の結果と合わせて、構造物の設置、配置の工夫、植樹による都市大気汚染の改善策について検討を行う。
成果は国内外の大気環境に関する学会、学術誌で発表する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
大気質のフィールド観測に使用する測定器ボックスの費用が予定より安価であったため。風洞実験に使用する予定であった粗度や煙突模型が既存品で代替できたため。
里山林内外における大気質のフィールド観測、樹木模型の風洞実験に使用するサンプラー、フィルター、模型部材、分析実験器具類に充てる。
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