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20 大気汚染物質の光化学反応による変質と評価 Chemical conversion of air pollutants by photochemical reaction 参加登録学生指名 指導担当教員名 : 北代哲也（Tetsuya KITASHRO）, 木下勝利史（Masatoshi KINOSHITA）, 栗田優樹（Yuki KURITA） :関口和彦（Kazuhiko SEKIGUCHI） 概要 大気中に存在する揮発性有機化合物 (VOC) ガスは、光化学 反応を経て大気中で有害なナノ粒子へと変質する。その一方で、 これら光化学反応を触媒等を複合し人工的に起こせば、VOCガ スの無害の無機ガスへと変換可能である。本プロジェクトでは、 大気中超微小粒子における昼夜別 挙動を明らかにするため、8 月7～19日の間、サンプリングを行った。また、これら光化学反応 を用いたVOCガスの処理技術について基礎的検討を加えた。 サンプリング&分析 Summary Volatile organic compound (VOC) gas that exists in the atmosphere changes to harmful nanoparticles in the atmosphere through the photochemical reaction. On the other hand, if this photochemical reaction is caused artificially with catalyst, VOC gas is decomposed and converted to harmless inorganic gases, such as CO and CO2. In this project, atmospheric sampling was carried out at daytime and nighttime to clarify the behavior of ultra-fine particles during 7th-19th in August. Furthermore, a fundamental examination of VOC gas treatment using photochemical reaction was also carried out. Table.1 Sampling condition. Sampling site オゾン分解触媒によるトルエンの光分解実験 period Sampling time Sampler 8/7~8/19 8:00~19:30(11.5h) 20:00~07:30(11.5h) PM0.1nanosampler PM2.5 cyclone Background(10F) Roadside (a) (b) Fig.4 Setup for removal and decomposition of toluene vapor by ODC in coexistence with ozone Fig1 Photograph of sampling sites in Saitama University. (a) background, (b) roadside Table2 Temperature program of IMPROVE method 実験結果 Carbon fraction OC1 OC2 OC3 OC4 EC1 EC2 EC3 Fig.2. DRI Model 2001 Thermal/Optical Carbon Analyzer Temperature (℃) 140 280 480 580 580 740 840 Gas He He 98%: O22% OC１=VOC char-EC=EC1-PyOC soot-EC=EC2+EC3 測定結果 Soot-EC(mg/m3) char-EC(mg/m3) PyOC (mg/m3) 1.6 6 1.4 5 1.2 Concentration (mg/m3) 7 4 Concentration (mg/m3) OC4 (mg/m3) 3 2 1 OC3 (mg/m3) OC2 (mg/m3) OC1 (mg/m3) Table 3 Conversion efficiency of toluene at Q=1.0 L/min, Cin=40 ppm (30t×1s) without UV irradation Organic fraction Acetoldehyde Acrolein 1 0.8 0.6 PM2.5 day 10F PM2.5 night 10F PM2.5 day roadside PM2.5 night roadside Conversion efficiency [%] 30.2 62.4 0.4 0.2 0 Fig.5 Comparison of toluene removal rate, O3 decomposition one and mineralization one for three-stage ODC reactor with and without UV irradiation 0 PM0.1 day 10F PM0.1 night 10F PM0.1 day roadside PM0.1 night roadside Fig3. Carbonaceous component in PM0.1 and PM2.5 during measuring period at background(10F) and roadside ・PM0.1、PM2.5共に日中の方が夜間に比べ高濃度であるという結果が 得られた。OC (有機物) 濃度とオキシダント濃度との間に高い相関が 得られ、これらは、主として光化学生成によるものと推察された。 ・EC成分に関しては、roadside の方がより高濃度であり、自動車由来 と考えられるが、char-EC（一般にバイオマス起源）が高濃度に検出さ れた原因については、今後検討していく。 ・多段にすることで除去率が増加した。これより、オゾン分解 は、ODC入口付近でのみ反応が起こっていることが示唆さ れた 。 ・触媒単体での分解性能をみると、Q=1.0 L/min, Cin=40ppm 奥行き3 cmのODC1つの条件で、トルエン除去率80 %程度 となっており、そのうちの60%がアクロレイン、30%がアセト アルデヒド、10%が一酸化炭素、二酸化炭素に分解されて いることが分かった。 ・今後は、無機化率向上のため、オゾン濃度や触媒形状な どの条件を検討していく予定である。