Transcript 17,PM2.5測定手法に関するチャンバー実験・フィールド実測実践

No. 17
PM2.5測定手法に関するチャンバー実験・フィールド実測実践プロジェクト (チャンバー編)
Practice project of chamber experiment and field measurement for PM2.5 measurement technique
（chamber experiment）
参加登録学生指名 : 佐藤 慎平 (Shimpei SATO), 大須賀 肇太 (Keita OSUGA), 岡本 敬義 (Takayoshi OKAMOTO),
島田 悟 (Satoru SHIMADA)
: 坂本 和彦 (Kazuhiko SAKAMOTO)
※本研究の一部は (財) 石油産業活性化 指導担当教員名
関連学外組織名称 : (財) 石油産業活性化センター (Japan Petroleum Energy Center)
センターとの共同研究により実施されたも
埼玉県環境科学国際センター (Center for Environmental Sciences in Saitama)
のであり，ここに謝意を表します．
香港科学技術大学 (Hong Kong University of Science and Technology)
プロジェクト概要
大気エアロゾルは人の健康や、気候、視程、生態系への沈着などに対
する影響があるため、近年重要視されている．なかでも二次生成有機エ
アロゾル (Secondary organic aerosol, SOA) についての生成機構は複雑
であり大気中での動態は未解明な部分が多い.
本プロジェクトでは、室内スモッグチャンバーにて大気中での光化学反
応を模した光照射実験を行い、ガス成分の濃度変化、粒子の粒径分布
粒子の生成率およびエアロゾル組成を調査し、大気中における粒子状
物質の二次生成機構の解明を目的としている.
今回は自動車からの排ガスをテドラーバッグに直接採取し、チャンバー
内でUVランプによる光化学反応の結果を報告する.
実験装置図
Summary of the project
Recently, atmospheric aerosols have become important
because of their effects on climate, health, visibility, and
deposition to ecosystems. Especially, formation mechanism of
secondary organic aerosol, (SOA) is complex, and many
uncertainties still remain in their atmospheric behavior.
In this project, we conducted photo-irradiation experiments
using an indoor smog chamber to reproduce the photochemical
reaction that occur in the atmosphere, and investigated on the
changes in the gaseous components concentrations, and size
distribution, production ratio, and composition of secondary
organic aerosol in order to clarify the formation mechanism of
secondary particulate matter in the atmosphere.
In this poster, we report the results of experiments under high
and low NOx using exhaust gas.
(b)
(a)
Chamber bag
(d)
(c)
dn/dlog Dp (cm3)
(a) 3000
2500
average (0-60 min)
average (60-120 min)
2000
average (120-180 min)
1500
average (180-240 min)
1000
500
0
10
O3 analyzer
NOx analyzer
1000
Particle diameter (nm)
(b) 3000
dn/dlog Dp (cm3)
UV-lump
Fig. 1.
100
Experimental devices. (a) Experiment scenery. (b) chamber bag. (c) smog
chamber (UV-lamp irradiation ). (d) O3 analyzer and NOx analyzer. 実験装置
図．(a) 実験風景. (b) チャンバーバッグ. (c) スモッグチャンバー (UVランプ照射).
(d) O3計とNOx計.
2500
average (0-60 min)
2000
average (60-120 min)
1500
"average (120-180 min)
"average (120-240 min)
1000
500
0
10
100
測定結果
NOx and O3 concentrations (ppb)
(a)
Particle diameter (nm)
250
200
O2
NNO
O
NNO
O 22
OO33
50
NO
0
NOx and O3 concentrations (ppb)
100
200
300
400
500
NO2
O2
O3
0
(b)
h
600
NO
250
NO
NO
200
O3
O3
Organic radicals and products
in the photooxidation of a
hydrocarbon. 炭化水素の光化
学反応における有機ラジカルと
生成物.
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
Irradiation time (min)
Fig. 2.
バッグ内に導入された排ガス内の炭化水素量と、NOxの量が関係し
ていると考えられる.引き続き、実験条件を変えて調査したい.
Fig. 3.
NO
NO2
2
150
・高NOx条件と低NOx条件を比べると高NOx条件の方が生成された
粒子の個数が多くなった.
O2
R’CHO + HO2･
Irradiation
time
(min)
Irradiation
time
(min)
Particle number distribution of SOA measured with SMPS. (a)
high NOx concentration. (b) low NOx concentration. SMPSによる
SOAの粒径分布と個数濃度. (a) 高NOx条件. (b) 低NOx条件.
RO2･
HC
150
Fig. 4.
H2O
･OH
100
1000
Time series plots of NOx and O3 concentrations. (a)
high relative humidity. (b) low relative humidity. O3の
濃度の経時変化. (a) 高NOx条件. (b) 低NOx条件.
・排ガス中の炭化水素とラジカル活性種が反応して、O3が蓄積する.高
NOx条件ではNO量が多く、NOの酸化によるNO2への酸化が低NOx条
件に比べて進行しているが、O3の生成開始時間は低NOx条件に比べ
て生成され始める時間が遅くなっている.
今後の展望
・実験終了後に、粒子及びガスを捕集したフィルターサンプルとデニュー
ダーサンプルの分析を行う.
・大気エアロゾルの動態をモデル実験から考察するため、自然起源の炭
化水素であるイソプレンからのエアロゾル生成挙動をチャンバー実験に
て調査する.
・研究室既存のテドラーバッグは、UV透過率の問題が示唆されているた
め、新たなテフロン製 (FEP) のバッグで実験を行い、テドラーバッグでの
結果と比較する.