大気中の人為起源二次有機エアロゾル濃度評価に利用可能な新規トレーサの提案（令和 5年度）
Evaluation of molecular tracers for the quantification of anthropogenic secondary organic aerosol

研究概要

大気中に放出された揮発性有機化合物（VOC）の光化学反応により生成され、健康や気候に影響を及ぼす二次有機エアロゾル（SOA）のうち、人為起源SOAの発生量を大気観測から評価するために利用できるトレーサの数は不足している。本研究では、人間活動から排出される芳香族化合物およびアルカンを前駆VOCとしてチャンバ内およびフロー反応器内でSOAを発生させ、芳香族化合物由来の多官能基性分子（highly oxygenated molecule; HOM）を新規SOAトレーサの候補としてその化学構造とトレーサ／SOAの濃度比（ fSOA）を決定するとともに、未知のアルカン由来SOAトレーサを探索する。さらに名古屋、長崎および福江島で大気PM2.5試料の捕集を行い、大気中でのSOAトレーサの挙動を調べ、新規SOAトレーサを用いた発生源解析の結果に基づいて大気モデルの検証を行う。一連の研究から実用的な新規人為起源SOAトレーサを提案することによって、人為起源SOA発生量の評価やVOC排出削減の監視を大気観測に基づいて精度よく実施できるようにする。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：応用科学研究

全体計画

本研究では、特定の前駆VOCからのSOAの発生量を推定するためのfSOA比を室内実験から決定し、トレーサの化学構造を解析する。また、SOAトレーサの発生源や化学的安定性を大気観測から評価する。さらに、室内実験と大気観測により推定されるSOA濃度を用いて大気モデルを検証することにより、新規人為起源SOAトレーサを提案しようとしている。

今年度の研究概要

　単環式芳香族炭化水素及びクレゾール類を用いたチャンバー実験を行う。単環式芳香族炭化水素及びクレゾール類のチャンバー実験によって生成された二次有機エアロゾルをフィルターに捕集する。捕集された二次有機エアロゾルサンプルは分割されて、外部の化学分析分担者にも配布される。二次有機エアロゾルサンプルを有機溶媒に抽出し、液体クロマトグラフ質量分析計によって定量分析し、トレーサの二次有機エアロゾル中含有率を決定する。
　以下に記す分担者による観測、実験、分析およびモデル計算を統括する。秋季および冬季のフィルター捕集観測を名古屋市、長崎市、福江島において実施する。フロー反応器を用いた二次有機エアロゾルトレーサのエイジングによる減衰効果を測定する。フィルターはガスクロマトグラフ質量分析法およびイオン移動度質量分析法でも分析される。モデル計算を行い、以前に実施された二次有機エアロゾルトレーサ観測の結果と比較する。

外部との連携

飯沼賢輝（沖縄科学技術大学院大学）、中山智喜（長崎大学）、池盛文数（金沢大学）