東アフリカにおける水溶性有機エアロゾルの分子組成と安定炭素同位体比

东非水溶性有机气溶胶的分子组成和稳定碳同位素比

• 批准号: 11F01026
• 负责人: 河村 公隆
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01026/
• 关键词: エアロゾル; 水溶性有機物; バイオマス燃焼; シュウ酸; レボグルコサン; カリウム; タンザニア; PM2.5; 東アフリカ; 水溶性有機炭素; 森林火災; 有機エアロゾル

本研究では、アフリカで頻繁に起こっている森林火災、農業廃棄物の燃焼、また、日常生活(料理など)で使用されるバイオ燃料の燃焼の大気エアロゾルへの影響を評価するために、セルロースの燃焼により生成する脱水糖の一種であるレボグルコサンの測定を行った。'アフリカの東部に位置するタンザニアにおいて採取した大気エアロゾル試料を、有機溶媒で抽出した後、BSTFA試薬で水酸基を誘導体化し、GC/MSで糖類を測定した。その結果、試料中にバイオマス燃焼のトレーサーであるレボグルコサンを検出し、その濃度を決定することに成功した。また、エアロゾル試料を水抽出後、イオンクロマトグラフィーで分析し、カリウムを含み無機イオンを測定した。K+は、植物中に多く含まれ燃焼によって大気中に放出され、大気エアロゾル粒子に取り込まれる。本研究で、レボグルコサンはより微細なエアロゾル画分(PM2.5)に濃集していること、その濃度は、雨期に低い値(38-307ng m-3,平均146ng m-3)を、乾期に高い値(138-408 ngm-3,平均252ng m-3)を示すことが明らかとなった。また、レボグルコサンの濃度は、バイオマス燃焼の無機トレーサーであるK+と強い正の相関を示した。本研究の結果、タンザニアでは、バイオマス燃焼やバイオ燃料の燃焼が大気質を大きく変えていることが明らかとなった。また、雨期には降水による除去の結果、エアロゾル濃度は低くなることがわかった。更に、レボグルコサン濃度は、エアロゾル中の水溶性有機炭素(WSOC)濃度と良い相関を示し、バイオマス燃焼が雲凝結核として作用するWSOCの重要なソースであることを示唆した。また、同位体比質量分析計を用いて、エアロゾル中の炭素・窒素の安定同位体比を測定し、エアロゾルの起源を議論した。更に、低分子ジカルボン酸の組成を解析し、シュウ酸が最も濃度の高い成分であることを明らかにした。シュウ酸などジカルボン酸の安定炭素同位体比をGC/IRMSを用いて個別に測定し、大気中での光化学的酸化プロセススを議論した。

在这项研究中，我们研究了纤维素对非洲经常发生的森林火灾、农业废物的燃烧以及日常生活中使用的生物燃料（例如烹饪）的燃烧所产生的大气气溶胶的影响，我们测量了左旋葡聚糖（一种左旋葡聚糖）。燃烧产生的脱水糖。在位于非洲东部的坦桑尼亚收集的大气气溶胶样品用有机溶剂萃取，用 BSTFA 试剂衍生化羟基，并使用 GC/MS 测量糖分。结果，他们成功地检测到了样品中的左旋葡聚糖（一种生物质燃烧示踪剂）并测定了其浓度。另外，用水提取气溶胶样品并通过离子色谱法进行分析以测量包括钾在内的无机离子。 K+在植物中含量丰富，通过燃烧释放到大气中，并融入大气气溶胶颗粒中。在这项研究中，我们发现左旋葡聚糖集中在较细的气溶胶组分（PM2.5）中，其浓度在雨季（38-307ng m-3，平均146ng m-3）和旱季较低。结果表明，硫酸显示出较高的值（138-408 ngm-3，平均252ng m-3）。此外，左旋葡聚糖的浓度与生物质燃烧的无机示踪剂K+呈强正相关。这项研究的结果表明，生物质燃烧和生物燃料燃烧正在显着改变坦桑尼亚的空气质量。此外，由于降水去除，雨季气溶胶浓度较低。此外，左旋葡聚糖浓度与气溶胶中水溶性有机碳（WSOC）浓度表现出良好的相关性，表明生物质燃烧是作为云凝结核的WSOC的重要来源。我们还使用同位素比质谱仪测量了气溶胶中碳和氮的稳定同位素比，并讨论了气溶胶的起源。此外，他们分析了低分子量二元羧酸的成分，发现草酸是浓度最高的成分。利用GC/IRMS分别测量了草酸等二元酸的稳定碳同位素比，并讨论了大气中的光化学氧化过程。