海洋境界層でのOH/HO_2ラジカル高感度測定によるヨウ素化学の重要性の検討

通过高灵敏度测量海洋边界层中的 OH/HO_2 自由基来检验碘化学的重要性

基本信息

批准号：
14780420
负责人：
金谷有剛
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

平成14年度に改良を行ったOHラジカル測定装置を用い、センター構内で野外観測テストを行った。その結果、太陽散乱光による背景光強度増加のため、日中は検出下限濃度が0.05pptv程度まで上昇してしまうが、実大気中のOHラジカル濃度も0.2pptv程度と高いため十分に濃度測定が可能であることが確かめられた。夜間には、実験室内と同等の検出下限(約0.008pptv)が得られた。装置のうち、自作電源部を統合化し、ラジカル濃度校正部と合わせて2台のキャスター付ラックに収容することにより、装置の小型化および可搬性の向上を実現した。高感度ラジカル測定装置を平成15年9月に北海道・利尻島の観測所に持ち込み、2週間強にわたる集中観測を行った。本装置は清浄大気中でも同等の性能を有し、日中に0.1pptv程度の極大となるOH濃度日変化を14日間に渡って測定することに成功した。本研究により十分な信号/ノイズ比を有するOHラジカル観測が国内で初めて達成された。HO_2ラジカルについても、大気導入部においてNOガスを混合させることによりOHに変換後測定することができた。HO_2濃度を実測値に固定した場合、日中の定常状態におけるOH濃度の推定値は、実測されたOH濃度とよく一致し、測定の妥当性が検証された。一方、ラジカル濃度を測定値に固定せず、同時に測定されたオゾン、CO、炭化水素、窒素酸化物濃度、紫外線強度などに基づき、対流圏化学反応シミュレーションにより日中のOH・HO_2濃度を推定したところ、OHは平均で実測値より35%高く、HO_2は実測値より89%も高い結果となり、なんらかの未知の化学反応がこれらのラジカル濃度を決定する上で重要な役割を果たしていることが明らかとなった。OH濃度の方が差が小さいことに基づき、HO_2をOHへ変換する上でヨウ素の化学反応が重要である可能性を検討した。

使用2002年改进的OH自由基测量装置，在中心场地内进行了现场观察测试。结果，白天由于太阳散射光导致背景光强度增加，检测极限浓度上升至约0.05pptv，但由于大气中的实际OH自由基浓度也很高，约为0.2pptv，因此已证实，难以充分测量浓度。夜间，获得与实验室相当的检测限（约0.008 pptv）。通过将装置自制的电源部分集成起来，并将其与自由基浓度校准部分一起放置在两个带脚轮的机架中，使装置变得更小、更便携。 2003年9月，高灵敏度的自由基测量装置被带到北海道利尻岛的观测站，并进行了两周多的密集观测。该设备即使在清洁空气中也具有相同的性能，并成功测量了 OH 浓度的日变化，在 14 天的时间里，OH 浓度在白天最高达到约 0.1 pptv。通过这项研究，在日本首次实现了具有足够信噪比的OH自由基观察。 HO_2自由基也可以通过在气氛引入部分中混合NO气体而转化为OH后进行测量。当HO_2浓度固定为测量值时,白天稳态OH浓度的估计值与实际测量的OH浓度吻合较好,验证了测量的有效性。另一方面，在不将自由基浓度固定为测量值的情况下，我们根据同时测量的臭氧、CO、碳氢化合物、氮氧化物浓度、紫外线强度等，通过对流层化学反应模拟来估算白天的OH/HO_2浓度。 OH比测量值高出35%，HO_2比测量值高出89%，表明一些未知的化学反应在确定这些自由基的浓度中起着重要作用。基于 OH 浓度差异较小，我们研究了碘的化学反应对于将 HO_2 转化为 OH 的重要作用的可能性。