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研究成果

公開日:2016.07.14

黄砂に取り込まれ、東アジア域を超えて日本に到達する硝酸塩の動態を解明

研究成果 工学

 化石燃料などの燃焼で発生する窒素酸化物NOxは大気中で酸化され硝酸ガスHNO3からエアロゾルとして硝酸塩(NO3-)となります。硝酸塩はPM2.5微粒子の構成要素の一つで呼吸器疾患などの健康被害の一因となります。黄砂の飛来時には、そのNO3-が高濃度になることが知られていましたが、その詳細なメカニズムは十分に解明されてきませんでした。九州大学応用力学研究所の鵜野伊津志教授らの研究グループは、2014年5月末の黄砂観測期間に福岡市近郊で1時間、高精度で微小 (粒径2.5µm以下の粒子) と粗大 (粒径2.5–10 µmの粒子) 粒径のNO3-と、0.5-10µmの他の粒子数濃度の観測を1週間連続で行い、黄砂時の微小・粗大粒径のNO3-の濃度と時間変化の観測およびモデル解析に成功しました。
観測では黄砂に同期して粗大NO3-の増加が顕著でした。これは黄砂粒子の表面に硝酸ガスHNO3が取り込まれ、主に硝酸カルシウムCa(NO3)2として運ばれるためです。黄砂への硝酸ガスの取り込み過程を含む化学輸送モデル解析から福岡では、黄砂に取り込まれた硝酸塩の70-80%が北京・華北平原から上海にかけての大規模な大気汚染発生域の窒素酸化物NOxに起因し、日本国内発生の寄与は11%以下であることを示しました。これは黄砂表面を「覆う」形で中国起源の窒素酸化物が越境していることを意味します。観測された微小NO3-の時間変化は黄砂の影響を入れないと再現できず、黄砂に取り込まれたNO3-濃度の増加は、微小NO3-の高濃度化にも影響があると言えます。つまり、微小黄砂表面で生成されるNO3-も、PM2.5 大気汚染に関与していることを意味しています。
 本研究成果は、2016年7月10日(日)発行の大気環境学会誌第51巻第4号に掲載されるとともに、既刊の2編の学術雑誌に掲載されました。

左:モデル計算された黄砂(等値線)と黄砂に取り込まれた全硝酸塩濃度の水平分布(カラー)
右:福岡での黄砂に取り込まれた微小(上段)と粗大(下段)の硝酸塩の日変化とその発生域寄与(色分けは各発生源の寄与を示し、北京・華北平原は黄色、上海周辺は緑色で表されている)

エアロゾル測定装置と鵜野主幹教授

研究者からひとこと

1時間の高時間分解で微小・粗大粒径別組成の連続測定を2013年10月から筑紫キャンパス周辺で現在まで継続しています。黄砂時の観測結果の解析から、黄砂表面を「覆う」形で越境輸送されてくる硝酸塩の様子を明らかにしました。継続している観測からは、硝酸・硫酸粒子濃度をとらえることが可能で、粒子を介した酸性ガスの取り込みや物質収支の研究を推進していきたいと考えています。

論文情報

Observation of the simultaneous transport of Asian mineral dust aerosols with anthropogenic pollutants using a POPC during a long-lasting dust event in late spring 2014. ,Geophysical Research Letters, Pan, X., I. Uno, Y. Hara, M. Kuribayashi, H. Kobayashi, N. Sugimoto, S. Yamamoto, T. Shimohara, and Z.F. Wang,
10.1002/2014GL062491 (2015)

研究に関するお問い合わせ先

鵜野 伊津志 教授  応用力学研究所

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