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16H06305
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
梶井 克純 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (40211156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 圭 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (10282815)
中嶋 吉弘 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (20419873)
中山 智喜 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (40377784)
森野 悠 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (50462495)
坂本 陽介 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (50747342)
定永 靖宗 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70391109)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | HOxサイクル / OHラジカル / HO2ラジカル / RO2ラジカル / オゾン / ２次有機エアロゾル / HOx反応性 / 取り込み |
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| Outline of Annual Research Achievements |
反応性微量成分(VOCｓ,NOｘ,O3,CO,SO2), HOx反応性測定を目的としたフィールド観測を行い,実大気反応性および未知の反応性について調査した. LP-LIF法を用いたエアロゾルへのOHおよびHO2ラジカル取り込み速度直接測定システムの高度化を行い, 銅イオンをドープした塩化ナトリウム粒子への取り込みについて測定を行い抵抗モデルで説明できることを実証した. OHラジカル反応におけるHO2およびRO2ラジカル収率の決定手法の開発を行った. 試料中の加湿にH2OとD2Oを使用し, 生成するHO2とRO２の測りわけを試みた.
HOxサイクルとエアロゾル生成の関係を明らかにするため,スモッグチャンバーを用いて様々な揮発性有機化合物(VOC)の酸化実験を行いVOCと様々な酸化剤との反応によるエアロゾルの変質および成長を調べた. オゾン添加型エアロゾル生成能測定装置を用いたフィールド観測を行い, SOAの生成過程について調べた. 室内実験やフィールド観測のデータを基にして,詳細化学メカニズム(MCM)で計算されるOH反応性,及びSOA吸収分配モデルで計算されるSOA生成能に対する,未知VOCの寄与を評価した.
夏季集中観測を行いオゾン生成レジームの直接判定を初めて試みた. VOC/NOx比が低いとき, 高いときにはそれぞれVOC, NOx-limitedとなる傾向が見られた. レジーム境界については,先行研究で推定された値とおおむね一致する結果が得られた. 粒子状有機硝酸測定装置の開発に着手した. 装置はほぼ完成しており,現在実大気の試験観測を実施中である.広帯域キャビティ増幅吸収法を用いてガス状グリオキサールの測定を行った. 測定結果より光化学生成物であるオゾンやホルムアルデヒドとは異なり,早朝や夕方などのラッシュアワー時での濃度増加が確認された.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
HO2反応性計測に関しては高度化により精度が格段に向上し0.1 s-1まで測定できる状態となっている. HOx収率計測ではRO2由来とHO2由来のOH信号を識別する手段として重水素を用いた手法を提案している. DOおよびOHの検出に成功し生成するHO2とRO2の測りわけの足がかりを得た. 大気HO2反応性の長期観測を初めて実施した. HO2の減衰はNOxとの反応で説明可能でありその他ガス成分による消失過程への寄与は小さいことが明らかになった.
各種VOCの酸化により生成する酸化物とHO2ラジカルの反応をスモッグチャンバーとHOx反応性測定装置を用いて調べ, HO2ラジカルは主にNOxのみと反応し, HO2のその他のガスとの反応や粒子への取込みは無視できることを明らかにした. 芳香族炭化水素からの酸化生成物のOH反応性は多官能基有機化合物を考慮することで再現可能であることを示した. イソプレン起源のSOAの光学特性について調べ, SO2の存在下でイソプレンをOHで酸化した際に生成したSOAは, 短波長可視から紫外波長域に有意な光吸収性を有することを見出した. エアロゾル生成能のフィールド観測の結果をモデル計算結果と比較することで, 森林大気からのSOA生成能はSOAモデルが大きく過小評価しておりSVOCなどが重要な寄与を持つ可能性を示した.
オゾン生成レジーム直接判定について初めて実大気観測を行うことができた. 代表的な準揮発性物質である有機硝酸についてもガス状・粒子状両方について観測できる体制が整いつつあり, 研究はおおむね順調に進展している状況と考えられる. 広帯域キャビティ増幅吸収法によるカルボニル化合物の測定の他に, 化学修飾-HPLC分析によるジカルボニル化合物の測定法の開発に取り組み, 現在検出下限や変換効率の算出を行っている.
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| Strategy for Future Research Activity |
HOxサイクル計測グループでは、次年度における実施計画は, 1)加湿条件やエイジングを受けたSOAでのHO2取り込みのチャンバー実験, 2)フィールド観測におけるサンプルガス導入口での粒子損失を減らすための改良, 3)大気粒子濃縮装置の製作と大気エアロゾルによるラジカル取り込み係数測定を可能にすること, 4) 重水素同位体によるラジカル収率測定におけるHO2とRO2の測りわけ, である.
エアロゾル計測グループでは、森林起源のVOCに関しても酸化生成物とO3およびNO3ラジカルとの反応によるエアロゾル生成過程をスモッグチャンバーで調べるとともに, HOx反応性についても大気化学モデルを検証して, 多官能基有機化合物の寄与などを明らかとする. 特定の含酸素VOC(クレゾールなど)とNO3の反応によるエアロゾル生成過程も調べる. スモッグチャンバー実験ではエアロゾル光学特性の測定も実施し, 反応過程や変質過程がエアロゾルの光学特性に及ぼす影響について調べる. つくばでのオゾン添加に対するSOA生成能の観測データを基にSOA生成能に対するSVOCの寄与を明らかにする.
オゾン生成レジーム直接判定については, 2017年度の観測から見出された装置の改善を実施し, 2018年度夏季に実施予定の集中観測では、更なる高確度・高精度の観測を目指す. 一方, 同集中観測においては, オゾン生成と関連の深い有機硝酸の測定も新たに実施する. 有機硝酸についてはガス状・粒子状に分けて測定することにより, 有機硝酸のガス・粒子分配比についての知見を得ることも目指す. 広帯域キャビティ増幅吸収法によるガス状グリオキサール測定とホルムアルデヒド測定に加えて, 化学修飾-HPLC分析によるジカルボニル化合物の実大気測定を行い, 測定法の検証と改良を行う.
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