2023 Fiscal Year Final Research Report

Evaluation of the influence of charging state of atmospheric aerosol on particle deposition on human body and ground surface

Research Project

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Project/Area Number	20H00636
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	Okuda Tomoaki 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30348809)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	梶野瑞王気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (00447939) 深潟康二慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (80361517) 岩田歩慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (30827340)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	エアロゾル / 帯電粒子 / 沈着 / 呼吸器 / 地表面 / フィールド調査 / シミュレーション
Outline of Final Research Achievements	We aim to clarify (1) the particle charging state and its controlling factors in ambient air, (2) the effect of particle charging state on particle deposition on living organisms, and (3) the effect of particle charging state on particle deposition on ground surfaces, respectively, which are not well known and should be understood when discussing the deposition behavior of aerosol particles. The results showed that (a) KPFM can measure the charging state of individual particles, (b) radioactive Cs particles have a larger negative charge number than non-radioactive particles, (c) the number fraction of non-charged particles may be strongly affected by the negative ion concentration and water vapor content in the ambient air, and (d) the quality of the deposition simulation may be improved by taking into account the measured charging state of the particles.
Free Research Field	環境化学、大気科学、エアロゾル工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	エアロゾル粒子の生体や地表面への沈着挙動に関連する粒子特性のうち、サイズ分布や形状および化学組成等に関しては多くの知見が蓄積されてきたが、粒子の帯電状態についてはほとんど研究が進んでいなかった。本研究の成果により、単一粒子または空気中の粒子群の帯電状態を計測できるようになったことに加え、放射性粒子が非放射性粒子よりも生体や地表面に多く沈着する可能性があること、大気中の粒子の帯電状態が気象条件とくに水蒸気量によって変化し得ること、粒子の帯電状態の違いにより生体への沈着量が変化し得ること、粒子帯電を考慮することで沈着シミュレーション結果の質が向上する可能性があること、等を示すことができた。