エアロゾルの元素組成の広域濃度分布測定調査

エアロゾルの元素組成の広域濃度分布測定調査
―平成 14 年度調査―
世良耕一郎 *1
斉藤勝美
太田幸雄 *2
秋田県環境センター
010-8572
*1
岩手医科大学サイクロトロンセンター
020-0173
岩手県岩手郡滝沢村字留が森 348-58
*2
北海道大学大学院工学研究科
060-8628
1
秋田県秋田市山王三丁目 1-1
北海道札幌市北区北 13 条西 8 丁目
はじめに
「東アジアにおけるエアロゾルの大気環境インパクト（微粒子の環境影響）」の「エアロゾルの間接
的地球冷却化効果」に関する研究の一環として東アジア海域の離島（福江島，宮古島，奄美大島，父島）
で，2002 年 6 月∼2003 年 1 月の間に捕集されたエアロゾルを対象に，荷電粒子励起Ｘ線（PIXE）法に
より元素分析をし，元素特徴を検討した。
2
試料および方法
元素分析の対象エアロゾル試料
は，Fig.1 に示す福江島，宮古島，
奄美大島および父島において，
2002 年 6 月∼2003 年 1 月の間に，
Fukue-jima
サンプリングフォトメータ
（ Fig.2 ）によりポリカーボネー
ト・メンブレンフィルター
（Nuclepore®, pore size: 0.4 µm）に
Amami-oshima
捕集されたものである。エアロゾ
Chichi-jima
ル試料の元素分析は，(社)日本ア
Miyako-jima
イソトープ協会仁科記念サイクロ
トロンセンター（NMCC）で行っ
た。スモールサイズのサイクロト
ロンからの 2.9MeV のプロトンビ
ーム（6 mmφ）を真空チェンバー
Fig. 1. Map of the southwest area of Japan, with the location of
sampling site.
内で照射試料（エアロゾルを捕集
-206-
したフィルターを Mylar® film に貼り付けたも
の）に照射し，これにより発生した特性Ｘ線
を低エネルギー用と高エネルギー用の 2 台の
Si (Li)検出器で同時に測定してスペクトルを
得た。これらのスペクトルを収得した際のビ
ーム電流値は 45-60 nA，電荷量は 18-44 µC，
また照射は概ね 10 分程度であった。スペクト
ルから検出元素のピーク面積を解析するには
解析プログラム”SAPIX”1)，ピーク面積から定
量値を求めるには Nuclepore-Br 法 2) によった。
Fig. 2. Sampling photometer.
3
結果
福江島，宮古島，奄美大島および父島で捕集したエアロゾルからは，29 元素：Na，Mg，Al，P，Si，
S，Cl，K，Ca，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，As，Se，Br，Sr，Y，Nb，Mo，Cd，Hg，
Pb が定量され，すべての離島の捕集エアロゾルから定量された元素は P，Cl，Ti，Cr，Co，Cu，Ga，
As，Se，Sr，Y，Nb，Mo，Cd，Hg を除く 14 元素であった。主要元素は Na，Mg，Al，Si，S，K，Ca，
Fe，Zn，Pb であった。Table 1∼4 に分析結果を示した。各離島の主要元素に V，Mn，Ni，Br を加えた
14 元素について濃度変動をみると，父島では 14 元素すべてが同じ濃度変動を示している。福江島では
Na-Mg-Ca，Al-Si-Mn，Ni-V および Zn-Pb，宮古島では Mg-S-Zn-Pb，Al-K-Ca-Mn-Fe および Si-V，奄美
大島では Mg-Si-Fe-Br と S-K-Ca-V-Mn-Zn-Pb が同じ濃度変動を示している。
参考文献
1) K. Sera, T. Yanagisawa, H. Tsunoda, S. Hutatukawa, Y. Saitoh, S. Suzuki and H. Orihara, “Bio-PIXE at
Takizawa Facility (Bio-PIXE with a Baby Cyclotron)”, Int. J. PIXE, 2, 325-330 (1992).
2) K. Sera, S. Futatsugawa and K. Saitoh, “Method of quantitative analysis making use of bromine in a
Nuclepore filter”, Int. J. PIXE, 7, 71–85 (1997).
-207-
Table 1. Elemental concentrations (ng/m3) of the atmospheric aerosols at Fukue-jima
Element
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
As
Se
Br
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Ag
Cd
Ba
Hg
Pb
Total
Sample Vol.
2002/8/12002/8/23
698
94
28
106
2002/8/232002/9/11
1190
146
120
465
2002/9/112002/9/13
335
68
125
660
2002/9/132002/10/4
926
148
147
842
779
2380
4620
3770
51
32
0.7
2.1
0.1
0.3
11
0.1
0.7
0.2
2.1
174
57
2.3
2.9
244
56
1.3
7.2
0.7
6.1
89
0.6
3.3
1.9
36.8
0.2
4.8
1.3
1.4
0.3
0.4
301
88
5.3
5.2
4.0
8.7
136
0.5
2.2
2.9
51.9
0.5
3.3
1.1
3.2
3.9
56
1.0
1.3
30.1
0.3
3.2
0.8
1.6
0.3
0.3
0.3
0.2
0.5
0.6
Sampling period
2002/12/152002/12/17
468
77
123
355
20
2070
2002/12/172002/12/17
590
144
160
667
2002/12/172002/12/20
100
21
19
105
2002/12/202002/12/29
149
18
12
67
2002/12/292003/1/12
140
29
62
199
4520
565
462
1620
385
87
2.9
2.9
39
11
0.2
0.5
0.4
1.0
12
0.1
0.2
0.3
5.6
0.1
0.2
0.1
0.5
23
8
0.3
0.3
189
35
2.1
0.9
0.3
4.7
44
0.1
0.4
1.3
22.1
0.5
1.2
0.7
3.0
0.4
0.4
352
65
3.5
1.2
0.1
6.3
6
0.4
0.4
2.3
43.3
0.6
2.2
1.1
2.6
0.7
8.7
98
0.5
1.3
2.4
44.5
1.4
2.6
1.4
3.3
1.1
0.7
9
0.1
0.1
3.3
0.1
0.2
0.1
0.5
0.1
1.6
0.1
0.2
0.7
1.2
1808.1
281.348 m3
15.1
4651.1
42.69 m3
20.5
6283.8
35.486 m3
21.7
6470.1
22.833 m3
32.5
3633.2
56.249 m3
32.8
6756.8
22.637 m3
3.7
884.9
122.588 m3
2.0
755.9
311.655 m3
Table 2. Elemental concentrations (ng/m3) of the atmospheric aerosols at Miyako-jima
Element
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
As
Se
Br
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Ag
Cd
Ba
Hg
Pb
Total
Sample Vol.
2002/6/52002/7/6
602
89
23
71
2002/7/62002/7/18
1960
265
70
285
299
337
40
32
1.0
0.6
0.1
0.2
10
1450
298
163
94
3.2
1.5
0.6
1.8
35
0.3
0.1
1.5
0.6
0.7
12.5
0.2
0.6
0.4
3.3
1.3
0.3
0.1
1.1
0.5
0.1
Sampling period
2002/7/182002/12/22002/8/7
2002/12/2
742
1250
114
297
40
245
167
591
5
759
1640
17
23
58
186
43
147
1.8
4.6
1.1
3.6
0.1
0.6
4.1
21
85
0.9
0.5
0.4
0.3
0.8
4.3
17.0
0.5
0.1
0.2
1.3
11.0
0.6
1.0
2002/12/22002/12/3
860
253
86
897
2002/12/32002/12/26
723
80
34
118
1820
5.5
533
18
50
44
1.2
0.6
2.1
44
0.8
17
0.6
0.8
14.6
0.2
0.2
4.9
0.1
0.4
0.1
1.3
0.4
123
60
0.4
16.9
0.1
0.1
0.9
1509.6
403.925 m3
0.4
6.9
4654.3
108.533 m3
0.2
1.4
1978.6
196.282 m3
-208-
0.1
12.0
4519.9
11.428 m3
10.4
4194.3
7.99 m3
0.2
2.7
1630.2
227.79 m3
17.7
2374.7
450.658 m3
Table 3. Elemental concentrations (ng/m3) of the atmospheric aerosols at Amami-oshima
Element
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
As
Se
Br
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Ag
Cd
Ba
Hg
Pb
Total
Sample Vol.
2002/6/202002/6/28
363
64
10
123
2002/6/282002/7/10
830
102
5
55
Sampling period
2002/7/102002/7/15
1470
227
18
259
2002/7/152002/7/21
2030
276
126
421
2002/7/212002/9/4
1210
243
35
244
1170
248
1010
38
31
0.3
0.4
0.3
0.1
3
1450
1250
172
109
2.5
1.0
1.0
1.9
27
791
941
121
102
5.0
0.6
0.4
1.1
51
0.2
0.6
0.5
11.4
0.1
0.5
0.5
4.6
1.8
0.4
0.3
0.2
2.6
2190
461
172
146
3.1
2.8
0.3
1.4
42
0.1
1.2
0.7
6.4
0.2
3.8
1.2
0.1
0.2
0.4
3.3
2.1
0.1
0.1
0.2
0.2
0.4
4.2
4879.4
75.641 m3
0.2
4.0
4769.5
105.814 m3
58
35
0.8
1.6
0.7
14
0.2
0.6
0.4
5.5
0.1
0.2
0.7
0.3
3.9
1852.0
96.798 m3
0.4
0.1
1.7
0.5
0.9
2326.9
206.975 m3
0.4
10.1
5019.3
66.497 m3
Table 4. Elemental concentrations (ng/m3) of the atmospheric aerosols at Chichi-jima
Element
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
As
Se
Br
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Ag
Cd
Ba
Hg
Pb
Total
Sample Vol.
2002/12/92002/12/10
6070
795
743
2420
12600
2002/12/102002/12/18
876
102
33
114
4
844
Sampling period
2002/12/182002/12/22
1350
173
67
338
2002/12/222002/12/30
608
76
22
95
2002/12/302003/1/10
663
72
15
66
2500
821
568
758
385
18.9
9.6
1.1
20.5
332
69
32
0.7
0.6
229
67
1.8
1.4
59
32
0.7
0.6
34
21
0.5
0.3
1.3
14
1.1
14
0.6
8
3.0
5.6
137
0.7
4.9
3.6
12.8
4.3
0.1
0.3
7.6
0.1
0.4
0.2
1.8
0.4
4.2
44
0.2
0.3
1.3
28.3
0.4
1.2
0.7
5.0
0.9
0.2
0.2
6.1
0.1
0.6
0.1
1.6
0.3
0.1
0.1
3.0
0.1
0.2
0.1
1.1
0.1
0.1
0.4
65.7
24390.7
3
13.85 m
4.9
2106.4
3
173.246 m
20.4
4834.1
3
54.873 m
-209-
3.5
1742.5
3
212.446 m
1.8
1455.1
3
276.198 m

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