Evaluation of the influence of charging state of atmospheric aerosol on particle deposition on human body and ground surface

大气气溶胶荷电状态对人体及地表颗粒沉积影响评价

• 批准号: 20H00636
• 负责人: 奥田 知明
• 金额: $ 29.04万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00636/
• 关键词: エアロゾル; 帯電状態; 沈着; 生体影響; シミュレーション; 帯電粒子; 呼吸器; 地表面; フィールド調査

フィールド観測としては、当研究室にて開発された、粒子の帯電状態に応じて連続的に粒子を分離できる装置（K-MACS: Keio-Measurement System of Aerosol Charging State）を、都市部の横浜（慶應義塾大学矢上キャンパス26棟501室）と農村部の能登（金沢大学 Noto Ground-based Research Observatory）に設置した。2022年6月から12月にかけての半年間、15分ごとの帯電分布データを取得した。重回帰分析の結果、両サイトで非帯電粒子割合に最も関連する気象変数は容積絶対湿度であった。（奥田）室内実験では、個別粒子の帯電状態分析法としてKPFM (Kelvin Probe Force Microscopy) を用いて、塩化セシウムの表面電位の測定値から、個別粒子の荷電数を推定できることを示した。（奥田）モデル構築としては、領域気象化学モデルNHM-Chemに雷による降水粒子の帯電効果を実装し、富士山頂におけるLightning NOyの再現実験を行った（論文投稿中)。また宇宙線と天然放射線核種による大気イオンの生成とエアロゾル帯電効果、降水粒子とエアロゾルの帯電効果を考慮したbelow-cloud scavenging過程の定式化を行った（梶野）。小規模スケールの粒子沈着現象の実測とシミュレーションとしては、前年度に引き続き、直接数値シミュレーションとラグランジュ粒子追跡法に基づく微小粒子を含む三次元非定常流の流動解析コードを用いて、矩形容器および気道模型内の微小粒子の流動解析を行い、壁面への粒子の沈着挙動を調査した。その結果、中心付近から流入した粒子は分岐部および分岐後の側面に多く沈着し、壁面付近から流入した初期速度の遅い粒子は分岐後も流れに追従することを示した。（深潟）

Keio-Measurement System of Aerosol Charging State (K-MACS) is installed in the Research Laboratory, Yokohama, Keio University, Room 501, Building 26, Yaokai, and Noto Ground-based Research Observatory, Kanazawa University. From June to December 2022, the distribution of electricity was obtained in half a year and 15 minutes. The results of this analysis show that there is no correlation between the number of particles and the humidity. (Okuda) Laboratory measurements of the surface potential of individual particles using Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) are presented. (Okuda) The construction of lightning and the reproduction of Lightning NOy in the field of chemical imaging of NHM-Chem lightning and precipitation particles are carried out (paper submission). Cosmic rays and natural radioactive nuclides are produced in the form of below-cloud scavenging processes, which are considered to be responsible for the generation of large particles and precipitation particles. The measurement of particle deposition phenomenon in small-scale particles was carried out in the past year. The direct numerical simulation method was used to investigate the flow analysis of three-dimensional unsteady flow of small particles in rectangular containers and channel models. The particle deposition on wall surfaces was investigated. As a result, the center of the flow is close to the bottom of the branch, and the wall is close to the bottom of the branch. The initial velocity of the flow is close to the bottom of the branch. (Yigata)

项目成果

エアロゾル粒子の気道模型に対する沈着率の検証

气溶胶颗粒在气道模型上沉积率的验证

• 发表时间: 2021
• 作者: 石戸谷澪;岩田歩;奥田知明
• 通讯作者: 奥田知明

Observation of Atmospheric Particle Electrostatic Charging States in Urban and Rural Regions

城乡大气颗粒带电状态观测

• 发表时间: 2022
• 作者: Ishii;Y.;Iwata A.;Miki;K.;Mori;T.;Matsuki;A.;Okuda;T.
• 通讯作者: T.

CSIR-National Physical Laboratory, India(インド)

CSIR-印度国家物理实验室（印度）

Measurement of the electrostatic charging state of combustion particle using Tandem DMA

使用 Tandem DMA 测量燃烧颗粒的静电充电状态

• 发表时间: 2020
• 作者: Muramatsu;R.;Iwata;A.;Okuda;T.
• 通讯作者: T.

Modeling Transition Metals in East Asia and Japan and Its Emission Sources.

• DOI: 10.1029/2020gh000259
• 发表时间: 2020-09
• 期刊: GeoHealth
• 影响因子: 4.8
• 作者: Kajino M;Hagino H;Fujitani Y;Morikawa T;Fukui T;Onishi K;Okuda T;Kajikawa T;Igarashi Y
• 通讯作者: Igarashi Y