光ピンセットを駆使したエアロゾルのエイジングと雲凝結核活性の解明

使用光镊阐明气溶胶老化和云凝结结核活动

基本信息

批准号：
21H01964
负责人：
石坂昌司
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01964/
关键词：
界面・微粒子分析レーザー分光光ピンセットエアロゾル

项目摘要

大気中に放出されたエアロゾルは、オゾンやヒドロキシルラジカルとの不均一酸化反応や、紫外線による光化学反応のため、その化学組成が変化する。このエアロゾルの変質は「エイジング」と呼ばれる。エアロゾルの物理的・化学的な性質は常に変化しているため、微粒子集合系の平均値解析では、エアロゾルの気候変動への影響を見積もる際に、大きな不確かさが生じてしまう。本研究では、単一エアロゾル粒子を空気中の一点に非接触で浮遊させ、エアロゾル粒子ごとに“化学組成”と“吸湿性”を同時に計測する。光学顕微鏡下でエアロゾルの「エイジング」と「雲粒の発生」を再現し、大気中で起こるエアロゾルの複雑な化学反応過程を理解することを目的とする。R4（2022）年度は、針葉樹から発せられるアルファーピネンの二次有機エアロゾル生成に関する研究を実施した。これまで、アルファーピネンの気相化学反応に関して多くの研究が行われ、様々な反応生成物が報告されてきたが、従来のエアロゾル粒子集合系を対象とした実験では、系全体を測定してしまうため、二次粒子生成の鍵となる不揮発性化合物を特定することが困難であった。チャンバー内にアルファーピネンを滴下して密閉した後、紫外光を照射して発生した二次有機エアロゾルを、レーザー光を用いて気相中で捕捉することに成功した。また、レーザー捕捉した二次有機エアロゾルのラマンスペクトルを計測することに成功した。また、ピエゾ素子と電極を配置した顕微鏡用チャンバーを作成し、気相中にレーザー捕捉したガラス微小球の電場による位置変化を光検出し、エアロゾルの表面電荷を計測する計測装置の開発も行った。

由于异质氧化反应与臭氧和羟基自由基以及由紫外线引起的光化学反应，释放到大气中的气溶胶的化学成分发生变化。气溶胶的这种改变称为“衰老”。由于气溶胶的物理和化学特性在不断变化，因此在分析平均颗粒组装系统估计气溶胶对气候变化的影响时会产生巨大的不确定性。在这项研究中，单个气溶胶颗粒在没有接触的情况下悬浮在空气中的一个点上，并且对每个气溶胶颗粒同时测量了“化学成分”和“吸湿性”。目的是重现光学显微镜下的气溶胶“老化”和“云颗粒的产生”，并了解大气中发生的气溶胶的复杂化学反应过程。在R4（2022）中，对针叶树发出的含量的二级有机气溶胶的生产进行了研究。到目前为止，已经对含量的气相化学反应进行了许多研究，并且已经报道了各种反应产物，但是在使用气溶胶颗粒组装系统进行的常规实验中，很难鉴定出非挥发性化合物，这些化合物是次生颗粒产生的关键的非挥发化合物，因为整个系统是测量的。将字母释放到腔室中后，密封后，使用激光光成功捕获了通过辐照紫外光产生的二次有机气溶胶。此外，我们成功地测量了激光捕获的二次有机气溶胶的拉曼光谱。此外，创建了一个显微镜室，其中放置了压电元件和电极，并开发了一个测量装置，以检测由于电场引起的激光在气相中捕获的玻璃微球的位置变化，并测量了气溶胶的表面电荷。