宮﨑 雄三 (ミヤザキ ユウゾウ)

低温科学研究所 水・物質循環部門准教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(理学), 東京大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 60376655
ORCID IDJ-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 生物地球化学
  • 海洋大気化学
  • 大気化学
  • 大気生態系相互作用
  • 有機エアロゾル
研究分野
  • 自然科学一般, 大気水圏科学
  • 環境・農学, 環境動態解析
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2026年
    北海道大学低温科学研究所 水・物質循環部門 准教授
  • 2007年
    北海道大学低温科学研究所 水・物質循環部門 助教
  • 2003年
    東京大学先端科学技術研究センター 助手(助教), Research Center for Advanced Science and Technology
  • 2003年
    東京大学先端科学技術研究センター 日本学術振興会特別研究員, Research Center for Advanced Science and Technology
学歴
  • 東京大学, 理学系研究科, 地球惑星科学専攻, 日本国
委員歴
  • 2022年 - 現在
    日本気象学会, SOLA編集委員会 運営委員, 学協会
  • 2018年 - 現在
    SOLAS, National Representative of Japan, 学協会
  • 2018年 - 現在
    日本学術会議 環境学委員会・地球惑星科学委員会合同 FE・WCRP合同分科会, SOLAS小委員会委員(第24期:副委員長,第25期:委員長), 学協会
  • 2018年 - 現在
    日本学術会議 環境学委員会・地球惑星科学委員会合同 FE・WCRP合同分科会, IGAC小委員会委員, 学協会
  • 2014年10月 - 現在
    Scientific Reports (Nature Publishing Group), Editorial Board Member, 学協会
  • 2021年07月 - 2025年06月
    日本大気化学会, 運営委員, 学協会
  • 2020年04月 - 2024年03月
    日本地球惑星科学連合, 代議員, 学協会
  • 2016年 - 2022年
    日本気象学会, SOLA編集委員, 学協会
  • 2015年 - 2017年
    日本学術会議, 環境学委員会・地球惑星科学委員会合同IGBP・WCRP・DIVERSITAS合同分科会IGAC小委員会委員, その他

研究活動情報

■ 受賞
  • 2017年, 日本地球惑星科学連合 (JpGU), 第2回地球惑星科学振興西田賞
    「大気有機エアロゾルの起源に関する観測的研究」
    宮﨑 雄三
  • 2016年, 日本気象学会, 2016年度 正野賞
    宮﨑 雄三
  • 2011年, 日本大気化学会 第7回(2011年度)奨励賞
    日本国
  • 2009年, 日本気象学会 2009年度 山本・正野論文賞
    日本国
■ 論文
■ その他活動・業績
  • 都市近郊大気でのエアロゾル粒径分布測定比較:イソプレンが新粒子生成に与える影響
    車裕輝; 中山智喜; 松見豊; 鶴丸央; RAMASAMY Sathiramurthi; 坂本陽介; 入江学; 井田明; 加藤俊吾; 宮崎雄三; 望月智貴; 河村公隆; 定永靖宗; 中嶋吉弘; 松田和秀; 梶井克純, エアロゾル科学・技術研究討論会(CD-ROM), 35th, ROMBUNNO.YP25, 2018年
    日本語
  • 東京多摩丘陵における実大気へのオゾン添加による二次粒子生成の観測:エアロゾル生成モデル計算との比較
    中山智喜; 車裕輝; 松見豊; 森野悠; 佐藤圭; 鶴丸央; RAMASAMY Sathiyamurthi; 坂本陽介; 加藤俊吾; 宮崎雄三; 望月智貴; 河村公隆; 定永靖宗; 中嶋吉弘; 松田和秀; 梶井克純, エアロゾル科学・技術研究討論会(CD-ROM), 34th, ROMBUNNO.P12, 2017年
    日本語
  • 冷温帯林における窒素付加による植生起源二次有機エアロゾル生成への影響
    宮崎雄三; 川上裕美; 竹内友美; 河村公隆; 中路達郎; 日浦勉, 日本地球化学会年会講演要旨集, 62nd, 28, 2015年09月16日
    日本語
  • 富士北麓カラマツ林内におけるテルペン類由来シュウ酸エアロゾルの生成
    望月 智貴; 宮﨑 雄三; 河村 公隆; 小野 かおり; 和田 龍一; 高橋 善幸; 三枝 信子; 谷 晃, 日本地球化学会年会要旨集, 62, 0, 2015年
    低分子ジカルボン酸の中のシュウ酸は有機エアロゾルの主成分の一つであり、これは水溶性が高いことから雲や雨の凝結核となりやすく、地球の放射収支や水循環に影響を及ぼす。本研究は、森林植生から放出されたテルペン類由来のシュウ酸エアロゾルを生成する環境要因を明らかにするため、2012年7月に富士北麓カラマツ林の樹冠直下でテルペン類濃度、シュウ酸濃度、O3濃度、イソプレンとα-ピネンSOAトレーサー濃度を同時に測定した<br><br>イソプレン濃度、シュウ酸濃度、イソプレンとα-ピネンSOAトレーサー濃度は日中に高くなった。シュウ酸濃度はO3濃度、イソプレンとα-ピネンSOAトレーサー濃度と有意な正相関があった。これらの結果より、テルペン類からシュウ酸の生成はサンプリング時間(3時間)内で速やかに進行していることが観測より示唆された。さらに、シュウ酸濃度は硫酸イオン濃度と有意な正の相関があり、テルペン類の酸化によるシュウ酸生成過程においてエアロゾル酸性度の関与が示唆された。, 一般社団法人日本地球化学会, 日本語
  • ゼンマイによる塩化メチル放出量の変動とその要因
    横内陽子; 宮崎雄三; 河村公隆; 日浦勉, 日本地球化学会年会講演要旨集, 61st, 20, 2014年
    日本語
  • 夏季の西部北太平洋上における海洋生物起源有機エアロゾルの粒径分布
    宮崎雄三; 河村公隆; 澤野真規, 低温科学, 68, 53, 59, 2010年03月31日
    海洋生物生産の活発な時期における海洋大気エアロゾル中の有機物組成と生物起源の寄与を明らかにすることを目的として, 外洋域における有機炭素および有機態窒素の質量粒径分布測定を行った. 本稿では, その結果について解説する. 夏季の西部北太平洋での有機エアロゾルの放出源として海洋生物の影響が大きく, その組成は有機態窒素に富むことが明らかになった. 安定炭素同位体比の分析から, 本研究海域でのエアロゾル全炭素に占める海洋生物起源の割合は46-72%と見積もられた.Size-segregated aerosol samples were collected over the western North Pacific in the summer of 2008 for the measurements of organic nitrogen (ON) and organic carbon (OC). ON and OC showed bimodal size distributions and their concentrations showed positive correlation with those of biogenic tracers, methanesulfonic acid and azelaic acid. We found that average ON and OC concentrations were twice greater in aerosols obtained in the oceanic region with higher biological productivity than with lower biological productivity. The average ON/OC ratios are higher (0.49±0.11) in more biologically influenced aerosols than those (0.35±0.10) in less biologically influenced aerosols. Stable carbon isotopic analysis indicates that marine-derived carbon accounted for ~46-72% of total carbon in more biologically influenced aerosols. These results provide evidence that organic aerosols in this region are enriched in ON that is linked to oceanic biological activity and the subsequent emissions to the atmosphere.大気圏と生物圏の相互利用. 北海道大学低温科学研究所編, 北海道大学低温科学研究所 = Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University, 日本語
  • 気象ハンドブック(第3版) 「第43章 汚染物質の長距離輸送」
    朝倉書店, 2005年
  • D304 春季西太平洋域で観測された自由対流圏中での人為起源物質の増大(その3) : PEACE-B航空機観測(物質循環II)
    大島長; 小池真; 中村尚; 近藤豊; 竹川暢之; 宮崎雄三; BlakeD. R; 白井知子; 北和之; 川上修司; 小川利紘, 大会講演予講集, 85, 190, 190, 2004年05月
    社団法人日本気象学会, 日本語
  • D362 春季西太平洋域で観測された自由対流圏中での人為起源物質の増大(その2) : PEACE-B航空機観測(物質循環III)
    大島長; 小池真; 近藤豊; 北和之; 竹川暢之; 宮崎雄三; 中村尚; BlakeD. R; 白井知子; 井上修司; 小川利紘, 大会講演予講集, 84, 2003年10月15日
    社団法人日本気象学会
  • Asian outflow to the Pacific observed during PEACE aircraft campaign in 2002
    M Koike; Y Kondo; N Oshima; N Takegawa; K Kita; H Nakamura; Y Miyazaki; DR Blake; T Shirai; S Kawakami; T Ogawa, GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA, 67, 18, A227, A227, 2003年09月
    英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
  • Photochemistry of ozone over the Western Pacific in Winter and Spring
    Y Kondo; G Chen; R Hudman; D Jacob; M Koike; K Nakamura; N Takegawa; K Kita; Y Miyazaki; DR Blake; T Shirai; S Kawakami; M Takigawa; H Akimoto; T Ogawa, GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA, 67, 18, A232, A232, 2003年09月
    英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
  • 3B0945 東京における無機エアロゾル成分の短時間変動
    宮崎 雄三; 近藤 豊; Weber Rodney, 大気環境学会年会講演要旨集, 44, 626, 626, 2003年
    大気環境学会, 日本語
  • 1B1430 東京におけるエアロゾル生成過程の統合観測
    近藤 豊; 竹川 暢之; 小池 真; 駒崎 雄一; 宮崎 雄三; 北 和之; 河村 公隆, 大気環境学会年会講演要旨集, 44, 337, 337, 2003年
    大気環境学会, 日本語
■ 書籍等出版物
  • 低温科学便覧 (北海道大学低温科学研究所編)
    宮﨑 雄三, 第10章 有機エアロゾル
    丸善出版, 2015年, [分担執筆]
■ 主な担当授業
  • 対流圏化学特論, 2024年, 修士課程, 環境科学
  • 大気海洋化学基礎論, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 生物地球化学基礎論, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ 所属学協会
  • American Geophysical Union
  • 日本エアロゾル学会
  • 日本気象学会
  • 日本地球惑星科学連合
  • 日本大気化学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 陸域で生成される超難分解な燃焼起源有機物の海洋への移行および埋没過程の定量評価
    科学研究費助成事業
    2025年04月01日 - 2029年03月31日
    山下 洋平; 宮崎 雄三; 入野 智久; 野牧 秀隆
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 25H01176
  • 北極海洋上で生成する大気有機エアロゾル量・組成変動を制御する海洋微生物因子の解明
    科学研究費助成事業
    2026年04月 - 2029年03月
    宮崎 雄三; 持田 陸宏; 山下 洋平; 深井 悠里
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26K03054
  • 大気有機エアロゾルの吸湿性を表現する新指標の探索
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2027年03月31日
    持田 陸宏; 佐藤 圭; 石塚 紳之介; 木村 勇気; 松井 仁志; 宮崎 雄三; 大畑 祥
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 名古屋大学, 23H00515
  • 海洋に存在する熱成有機物のミッシングソースの解明
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2026年03月31日
    山下 洋平; 宮崎 雄三; 入野 智久
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H03714
  • 亜寒帯海域での大気有機態窒素エアロゾル生成量・組成変動を支配する微生物要因の解明
    日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2023年04月 - 2026年03月
    宮﨑 雄三, 鈴木 光次, 山下 洋平
    研究代表者
  • 非結核抗酸菌バイオエアロゾルの短・長距離拡散と同感染症との関連解析
    科学研究費助成事業
    2020年04月01日 - 2024年03月31日
    能田 淳; 露口 一成; 御手洗 聡; 森本 耕三; 宮崎 雄三; 牧 輝弥
    本研究は、地域ごとの大気環境中のPM2.5の化学的特性及び肺非結核抗酸菌症(肺NTM症)の90%を占めるMAC菌の特異性を把握することと、これら大気環境中の化学成分とMAC菌との相互作用を検証することを目的としている。大気を介したMAC菌感染症の越境の可能性を検証するため、地上付近数十メートルでの測定を全国5拠点(北海道札幌市、東京都清瀬市、石川県珠洲市、大阪府堺市、福岡県福岡市)にて進めている。頻度としては、季節変動の把握を目的として、年4回のサンプリングを季節ごとで進めている。さらに、高高度での拡散条件の把握を行うために、ヘリコプター、航空機などの活用で、隣国などから越境することの可能性も視野に入れつつ観測を進めている。高高度測定については、大阪府、石川県付近など限られた地点での測定ではあるが、地上でのデータとの比較を目指して、できるだけ同時期に測定することを目指す。これらの測定結果で得られたデータを基に、大気中のバイオエアロゾルの挙動を擬似的に検証できる擬似大気チャンバーを用いて、大気中細菌などのバイオエアロゾル活性保持メカニズムの把握、検証を行う。これらの知識構築にて、肺NTM症などの感染が起こりやすい状況をより明確化し、感染症に対応できる生活環境の整備、又は状況の把握か取り組む予防的な対応にて疾病問題の低減化を目ざす。環境因子と関連した感染症対策は知識が不十分であるため、本研究には大きな意義がありこれらの対応を進めていくことは感染症対策として健康維持に向けた重要な取り組みである。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 酪農学園大学, 20H04326
  • 海洋の窒素固定生物に着目した大気反応性窒素の新たな放出源の探索
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2021年07月 - 2023年03月
    宮﨑 雄三, 鈴木 光次
    本研究は、海水中で微生物が窒素分子を(栄養塩として利用可能な)反応性窒素へと変換するプロセスである窒素固定に着目し、海洋表層の窒素固定生物が大気反応性窒素の有意な放出源となり得るかを明らかにすることを目的としている。今年度は、人工海水(培地)を用いた窒素固定生物の培養-大気捕集システムの構築と実験条件の最適化を行った。人工海水での窒素固定生物の培養と大気捕集が可能な測定システムを恒温槽内に製作し、大気の吸引による培養容器(水槽)内の圧力変化が細胞増殖に与える影響や容器への負荷を調べた。培養容器約30Lの材質は、光合成のための光を照射するため透明かつ強度が大きく、測定への有機物の干渉がないアクリル製を予備実験により選定した。
    この実験システムを使用し、窒素固定生物の中でトリコデスミウムを用いた室内培養-大気捕集実験を約2カ月間行った。恒温槽内に設置した人工海水中でトリコデスミウムを培養し、インパクタを用いて24時間毎の大気捕集を行った。インパクタにより粒子相と気相(酸性、アルカリ性)の反応性窒素(アンモニア/アンモニウム塩、有機態窒素、硝酸/硝酸塩等)成分を捕集・測定した。人工海水試料は24時間毎に採取し、溶存態窒素や溶存有機炭素濃度、及びクロロフィルa濃度を計算するための細胞内蛍光強度など微生物指標を測定した。約2か月間の培養期間において、トリコデスミウムの増殖期、減衰期を捉えることに成功し、特にアンモニアの大気放出が衰退期において顕著であることが観測された。同時測定したバクテリアの数も減衰期に増加していたことから、トリコデスミウム増殖に伴う滲出物である溶存窒素、溶存態有機炭素の分解が進み、揮発性の高いアンモニア/アンモニウム塩として大気中へ放出が増大したことが示唆された。同様の大気濃度増大は塩基性の有機態窒素(気相)でも観測された。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 21K19835
  • 大気有機エアロゾルの吸湿性に対する定量的理解の深化―化学構造・起源との関係―
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    持田 陸宏; 松井 仁志; 宮崎 雄三; 大畑 祥
    本研究では、大気エアロゾル試料に含まれる有機成分の吸湿性と化学構造、発生源との関係について調べた。都市エアロゾルに対しては、エアロゾル試料の抽出物の質量分析により、発生源・化学構造と関係付けられる有機物の寄与について知見を得た。また、フミン様物質の吸湿性と、その酸素/炭素比や、発生源との関係を得た。森林エアロゾルに対しては、質量分析に基づき有機画分の大気濃度を求めた、都市フミン様物質/硫酸アンモニウムの混合物粒子等の吸湿成長測定に基づき、吸湿性の加成性の評価に繋がる結果も得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 名古屋大学, 19H04253
  • 海洋大気の有機態窒素エアロゾル:生成量を制御する海洋微生物活動の支配要因は何か?
    日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2019年04月 - 2022年03月
    宮﨑 雄三, 鈴木 光次, 山下 洋平
    研究代表者, 競争的資金
  • 先進的な窒素同位体比測定法による大気有機態窒素エアロゾルの起源の解明
    科学研究費助成事業
    2018年11月09日 - 2021年03月31日
    宮崎 雄三; XU YU
    本年度は昨年度から引き続き大気エアロゾル中のアミノ酸について、実大気中での代表的な反応過程であるオゾン酸化反応を受けた際の同位体分別効果を調べ、起源トレーサーとしての有用性を検証した。同位体比既知の遊離態アミノ酸標準物質、タンパク質のモデル物質としてのウシ血清アルブミンを添加した石英繊維フィルター、および森林観測サイトで採取した大気エアロゾルフィルター試料(TSP)をそれぞれ大気オゾンに曝露した。これにより、オゾン曝露の前後でアミノ酸の窒素、炭素の安定同位体比が有意に変化するかどうか、すなわちエアロゾル中のアミノ酸がオゾンに伴う反応を受けることによる同位体分別効果の影響を調べた。測定には前年度に確立した、石英繊維フィルターからの溶媒抽出、加水分解や誘導体化等のプロセスの後、ガスクロマトグラフ-質量分析計およびガスクロマトグラフ-同位体比質量分析計に導入し、化合物の質量および安定同位体比を測定する手法を用いた。
    その結果、主要な化合物を含め、ほとんどのアミノ酸化合物の窒素・炭素の安定同位体比について、オゾン曝露の前後で有意な変化は見られず、オゾンに関連する反応による同位体分別は起きていないことが確認できた。植生内で同位体分別が起きないとされる特定のアミノ酸化合物についての過去の文献と本研究による実験結果から、大気でのオゾン酸化反応を経ても、特にグリシンの安定同位体比などが大気中の生物起源トレーサーとして有用であることが初めて示唆された。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 18F18398
  • 植生由来テルペン類から生成する有機態窒素エアロゾルの起源と生成メカニズムの解明
    科研費補助金 基盤研究(B)
    2016年04月 - 2019年03月
    宮崎 雄三, 佐藤 圭, 持田 陸宏
    研究代表者, 競争的資金
  • オゾン増加環境での落葉樹の植物起源揮発性有機化合物と食葉性昆虫の動態解明
    科学研究費助成事業
    2016年04月01日 - 2018年03月31日
    小池 孝良; 佐藤 冬樹; 宮崎 雄三; 中村 誠宏
    北大札幌研究林の野外開放系O3;暴露施設(対照区40ppb、O3区80ppb)を用いたシラカンバの虫害調査からは、摂食実験ではシラカンバ狭食者であるハンノキハムシ(以下、ハムシ)はO3区の葉をより選好する傾向を示すが野外O3区の食害率は抑制された。そこで、植物の香り成分BVOC(Biogenic Volatile Organic Compound)に着目した。多くの昆虫種は宿主植物の探索にBVOCを利用しているが、BVOCは大気中のO3との反応によって、その機能・寿命を変化さる。大気中O3;濃度の上昇はBVOCを介した植食性昆虫の誘因作用が低下することをY字管BVOC選好性試験から示唆した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 16K14932
  • 瞠目的手法による大気境界層内の鉛直混合が雲・大気質・放射場に及ぼす影響解明
    科学研究費助成事業
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    藤吉 康志; 工藤 玲; 川島 正行; 林 政彦; 宮崎 雄三; 青木 一真; 山本 真之
    地上リモートセンサーと同時にグライダーでのin situ 観測を実施することによって、大気境界層内の各種物理量が整合的に変動することが確認できた。さらに、大気境界層上端に発生した強い乱れは、小さな積雲の縁に存在する極めて狭い下降流によってもたらされていたことが分かった。また、エアロゾルの時空間分布と光学的特性の変動要因を解明するため、エーロゾルの量と光吸収特性の鉛直分布を導出するアルゴリズムを開発し、日射による加熱量を推定した。アルゴリズムの検証は、滝川で行ったグライダー観測データで行った。その結果両者にはまだ不一致が見られ、さらなるin situ観測との比較が必要であることが明らかとなった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26287111
  • 森林域で生成する生物起源二次有機エアロゾルの吸湿性・光学特性の解明
    科学研究費助成事業
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    持田 陸宏; 中山 智喜; 宮崎 雄三; 青木 一真; 鄧 彦閣; 小川 修平; 鏡味 沙良; 矢井 ひかり; 川名 華織; 久保寺 亮; 立花 英里
    大気エアロゾルの吸湿性・光学特性の野外観測を紀伊半島の森林域において実施した。雲凝結核の測定データを基に、有機エアロゾル・生物起源有機エアロゾルの吸湿性パラメータを計算し、また、雲凝結核の個数濃度に対する有機エアロゾル・生物起源有機エアロゾルの寄与を評価した。さらに、加熱した/しない条件でのエアロゾルの光吸収の測定に基づき、ブラックカーボン粒子の被覆について分析した。そのほか、エアロゾル粒子の吸湿成長度、二次有機エアロゾルのトレーサ化合物の濃度やスカイラジオメータのデータも得た。本研究の結果やデータは、森林エアロゾルの今後の更なる特徴付けの基盤となると期待される。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 名古屋大学, 26281007
  • 東アジア・北太平洋における有機エアロゾルの組成・起源・変質と吸湿特性の解明
    科学研究費助成事業
    2012年05月31日 - 2017年03月31日
    河村 公隆; 関 宰; 内田 昌男; 宮崎 雄三
    本研究では人間活動の影響を強く受ける東アジアとその風下域である西部北太平洋の大気エアロゾルに着目し、その化学組成を炭素・窒素、カルボン酸等有機分子、同位体、無機イオンレベルで明らかにした。無機・有機エアロゾルの生成・起源・変質機構を解明した結果、西部北太平洋のエアロゾルは、2006年以降硫酸塩濃度が増加から減少に転じたのに対し、有機物は増加傾向にあることが明らかとなった。その理由として中国の石炭火力発電所における硫黄排出量の削減と麦わらの野焼き等バイオマス燃焼の増加が考えられる。また、エアロゾル粒子の吸湿特性は、黄砂由来のカルシウムとシュウ酸の不溶性塩形成反応により春に減少傾向を示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 24221001
  • 含窒素有機物組成と同位体比測定による有機態窒素エアロゾルの起源の解明
    科研費補助金 基盤研究(B)
    2013年04月 - 2016年03月
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 海洋微生物に由来する大気微粒子ゲル状有機物に含まれるペプチド検出の試み
    科研費補助金 挑戦的萌芽研究
    2013年 - 2014年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 複合トレーサーを用いた森林土壌への窒素負荷に伴う大気エアロゾル生成への影響の解明
    2012年 - 2013年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 森林生態系でのCO2固定に対する炭素性微小粒子生成への応答と制御要因の解明
    2011年 - 2012年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 航空機観測に基づくアジアのブラックカーボンの気候影響の解明
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2011年
    近藤 豊; 小池 真; 竹川 暢之; 竹村 俊彦; 宮崎 雄三; 茂木 信弘
    本研究ではブラックカーボン測定器を開発・改良し、その測定器を搭載した航空機観測を東アジア域・北極域で行った。ブラックカーボンの濃度・粒径分布・混合状態などの微物理特性を測定し、ブラックカーボンの気候影響を評価する上で鍵となる時空間分布・広域輸送・変質過程・除去過程を明らかにした。また、ブラックカーボンの微物理特性を詳細に表現した全球・領域モデルを開発した。観測結果を用いてモデルの検証を行い、ブラックカーボンの放射効果および気候への影響を定量的に評価した。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 東京大学, 19101001
  • 北方森林生態系における植生起源有機エアロゾル生成の観測研究
    2010年 - 2010年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 大気中の揮発性・半揮発性有機酸の測定とエアロゾル生成・変質・吸湿特性への寄与
    科学研究費助成事業
    2009年 - 2010年
    河村 公隆; 宮崎 雄三
    夏季の西部北太平洋において白鳳丸航海(KH08-02)で採取した降水・霧水試料中に低分子有機酸を測定した。測定には、河村らが開発したフィナシルエステル・GC法(Kawamura et al.,1985)の改良版を用いた。試料を、0.1M KOH水溶液にてpH=8.5に調製したのち、ロータリーエバポレーターを用いて濃縮する。濃縮液を陽イオン交換樹脂に通すことによりすべての有機酸をRCOO^-K^+の化学形にする。次に、溶離液を濃縮・乾燥後、誘導体試薬(α,p-ジブロモアセトフェノン)と触媒(クラウンエーテル:dicyclohexyl-18-crown)を加え、アセトニトリル溶媒中で80℃,2時間反応させ、カルボン酸をp-ブロモフィナシルエステルに誘導体化した。有機酸エステルをシリカゲルカラムにより精製した後、ヒドロキシ有機酸のOH基をBSTFAによりTMS化した。札幌および西部北太平洋で採取した試料から分離した有機酸エステルをキャピラリーGCにて測定した結果、C_1-C_<10>直鎖、側鎖および芳香族の有機酸を検出した。更に、乳酸、グリコール酸(ヒドロキシ有機酸)を検出し、それぞれを定量した。また、GC/MSを用いて化合物の同定を行った。
    西部北太平洋上の降水・霧水中において初めて低分子モノカルボン酸(C_1-C_7、乳酸、グリコール酸、3-ヒドロキシブタン酸)を検出した。降水中(4試料)のギ酸(C1)の濃度は4-725ng/g、酢酸(C2)では30-238ng/g、プロピオン酸(C3)では12-12.5ng/g、ブタン酸(C4)では0.1-5.1ng/g、イソブタン酸(iC4)では0.1-2.7ng/g,Valeic acid(C5)では0.0-1.9ng/g,Isovaleic acid(iC5)では0.0-0.9ng/g,Caproic acid(C6)では0.0-5.3ng/g,乳酸では0-153ng/g,Glycolic acidでは0-32ng/g,3-Hydroxybutanoic acidでは0.1-13ng/gであった。ギ酸・酢酸の濃度は、西部北太平洋で採取した降水中(MROO-K02,2000)のシュウ酸濃度よりも高い傾向にあることが明らかとなり、低分子モノカルボン酸は重要な有機物であることがわかった。一方、霧水試料(n=9)についても測定した結果、ギ酸・酢酸が優位であることがわかった。濃度は、ギ酸で63-360ng/g,酢酸で35-303ng/gであり、雨に比べて著しく高いわけではなかった。また、ヒドロキシカルボン酸も検出された。一つの試料中で乳酸の濃度はギ酸・酢酸よりも高かった。
    現在、乳酸の吸湿特性(Growth factor)を測定するため、H-TDMAの調整をしている。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 21654079
  • 大気中における含窒素有機エアロゾルの化学的挙動の解明
    2009年 - 2010年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 東アジアおよび南アジアにおける有機エアロゾルの化学組成、空間分布および吸湿特性
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2010年
    河村 公隆; 持田 陸宏; 宮崎 雄三; 関 宰
    本研究では、人間活動が急速に増大した中国など東アジアとその影響を強く受けている西部北太平洋、および、産業活動が急激に増加しているインド(南アジア)において採取した大気エアロゾルを分析し、有機エアロゾルの組成・生成・変質および輸送の特徴を明らかにした。その結果、中国・インドにおいて高い濃度の有機炭素、低分子ジカルボン酸を検出した。これらは、化石燃料燃焼、バイオマス燃焼、土壌有機物、植生からの寄与などで説明された。また、エアロゾルの吸湿成長を測定しエアロゾルの化学組成が凝結核特性に及ぼす影響を議論した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 19204055
  • 高度質量分析技術を用いたアジア有機エアロゾルの生成・消滅過程の研究
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2008年
    竹川 暢之; 近藤 豊; 小池 真; 宮崎 雄三; 宮崎 雄三
    エアロゾル質量分析計(AMS)により得られたアジアの大都市(東京、広州、北京)におけるデータの解析とそれに関連する実験を行った。AMS の質量スペクトルや粒径分布から有機エアロゾルに関する多くの情報を引き出す方法を考案し、これに基づいてアジアの無機・有機エアロゾルの生成・消滅過程の研究を行った。夏季の北京において無機・有機エアロゾルが領域スケールで多量に生成され、それらが低気圧の通過に伴って広域へ輸送されていることが明らかになった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 19310005
  • 大気中における水溶性フミン状有機エアロゾルの高速自動測定法の開発
    2007年 - 2008年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 中国におけるブラックカーボンの粒径分布と混合状態の解明
    科学研究費助成事業
    2006年 - 2007年
    小池 真; 竹川 暢之; 宮崎 雄三; 北 和之
    近年、東アジアにおける人為的なエアロゾルの増大による、気候影響が強く懸念されている。各種のエアロゾルのうち、特に黒色炭素エアロゾル(ブラックカーボン)は太陽放射を効率よく吸収し大気を加熱するため、人為的なエアロゾルの気候影響評価において最も重要な物質である。
    本研究ではH18年度の夏季に、中国の代表的な大都市である北京と珠江デルタ地帯(広州-香港を含む経済地域)において、それぞれ約1ヶ月にわたりブラックカーボンの濃度レベルや粒径分布などの観測を、北京大学をはじめとする国際研究チームにより観測を実施した。
    H19年度においては、これらの観測結果を詳細に解析するとともに、三次元化学輸送数値モデルを使ってその発生源や、輸送過程などの研究を行なった。この結果、北京周辺のブラックカーボンは夜間に濃度が増大する明瞭な日変化をもち、それは大気境界層高度の日変化などによることが明らかとなった。また、大気中で生成する無機エアロゾルなどは、数日の時間スケールで汚染大気の溜まりこみにより濃度増大が観測されたが、ブラックカーボンでは、対応する変動幅は小さい。これは北京におけるブラックカーボン濃度は、北京周辺100KM程度以内で、過去24時間以内に放出されたものによりほとんどその濃度が決まっているのに対し、無機エアロゾルなどは500KM程度以内で過去3日間に放出された前駆気体からの生成・蓄積によりその濃度が決まっていることによることが明らかとなった。これらの研究成果は現在、学術研究雑誌に論文として投稿する準備中である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 18310007
  • 最先端の質量分析技術を用いた人為起源有機エアロゾルの生成過程の研究
    科学研究費助成事業
    2005年 - 2006年
    竹川 暢之; 近藤 豊; 駒崎 雄一; 小池 真; 宮崎 雄三
    1.エアロゾル質量分析計(AMS)の測定精度の向上
    AMSの粒子捕集効率は湿度に依存するため、これまでの研究では測定精度の安定性に問題があった。その改善のため、外気の露点に応じて湿度をコントロールするシステムを新たに開発し、実大気条件においてイオンクロマトグラフ法(PILS-IC)および熱光学法(EC/OC)との相互比較を行った。その結果、湿度コントロールによってAMSの測定精度は20%程度で安定化できることを実証した。この測定精度は、実大気エアロゾルの科学解析を行う上で充分な精度である。
    2.実験室における有機化合物の質量スペクトルの分析
    水溶性有機エアロゾルの重要な成分である低分子ジカルボン酸について、実験室において質量スペクトルを詳細に調べた。シュウ酸(C_2)、マロン酸(C_3)、コハク酸(C_4)、フタル酸(C_8)等について調べた。一方、フィルター捕集-GC分析法により、実大気中の低分子ジカルボン酸の濃度を測定した。これらのデータを組み合わせることにより、実大気におけるAMSの質量スペクトルに対する低分子ジカルボン酸の寄与を定量的に評価した。
    3.東京における人為起源有機エアロゾルの濃度変動とその生成過程の解明
    燃焼空気のトレーサーであるCOを用いて、AMSデータから一次有機エアロゾル(POA)と二次有機エアロゾル(SOA)を分類する方法を考案した。東京都心におけるPOAとSOAの日変動・季節変動を明らかにするとともに、SOAの大部分が水溶性であることを示した。また、東京郊外で得られたデータから、汚染空気の輸送過程におけるSOA生成速度を推定した。その結果、半目程度で有機エアロゾル濃度は4-5倍になりうることを明らかにした。世界的に広く用いられる収率モデルはこのSOA生成速度を大幅に過小評価しており、現状のSOA生成過程の理解に大きな不確定性があることを示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 17310006
  • エアロゾル-雲粒子相互作用の物理化学過程の研究
    科学研究費助成事業
    2005年 - 2006年
    近藤 豊; 竹川 暢之; 宮崎 雄三; 小池 真; 駒崎 雄一
    エアロゾルがCCNとして作用するポテンシャル(CCN活性)は、主として、乾燥粒径、エアロゾル中の水溶性成分の量、エアロゾルの表面張力の三つの要素により決定されると考えられる。エアロゾルのCCN活性を定量化すること、及びCCN活性と雲粒子生成過程を定量的に結びつけるための研究を実施した。
    A)都市大気エアロゾルのCCN活性支配要因
    都市大気エアロゾル粒子の化学成分と内部混合状態をエアロゾル質量分析計(AMS)およびブラックカーボン(BC)粒径分布・混合状態測定装置で測定した。CCN活性の同時測定から、被覆が厚いBCは被覆成分の化学組成が支配要因であることを示した。また100nmの直径を持つBCはわずか数nmの被覆により1.0%程度の過飽和でCCN活性を持つことを初めて明らかにした。
    B)CCN活性化の時定数
    生成時にはCCN活性を持たないエアロゾルも時間の経過と共に、水溶性成分の凝縮によりCCN活性が増加すると考えられる。韓国済州島で取得されたデータを詳細に解析し、アジア大陸から2・3日かけて輸送されたエアロゾルのCC活性は主として、水溶性成分の量で決まることを示した。有機エアロゾルによる表面張力の低下もCCN活性の増加に寄与すると推定された。また、中国の北東部において、様々な時間経過を経た空気塊中のCCN活性を測定し、定性的に同様の結果を得た。
    C)雲粒子測定装置の校正と測定の流体力学特性
    標準粒子を用いた実験により光散乱型雲粒子計測器の校正を高精度で行なった。この測定器を航空機に搭載した形状での流体力学計算を行い、この装置による雲粒子の補足効率が十分に高いことを確認した。またCCN数から予測される雲粒子のサイズ分布をトラジェクトリーモデルで計算し、CCN-雲相互作用の感度の数値実験を行なった。これらの研究は、今後計画する航空機観測研究の基礎となる。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 17201003
  • 水溶性有機エアロゾルの高感度実時間連続測定法の開発
    2005年 - 2006年
    宮﨑 雄三
    研究代表者, 競争的資金
  • 都市大気中ナノ粒子および元素状炭素・有機性炭素の動態解明
    科学研究費助成事業
    2004年 - 2005年
    駒崎 雄一; 近藤 豊; 竹川 暢之; 小池 真; 宮崎 雄三
    1.元素状炭素(EC、黒色炭素:BC)の粒径分布
    ECはナノレベルの黒色炭素が凝集した非球形の粒子であり、計測の困難さから、信頼性の高い粒径分布の測定は行われていない。そこで、熱抽出-走査型移動度粒径分析器(SMPS)を用いて、東京圏におけるECの粒径分布の測定を行った。エアロゾル質量分析計を応用した(DMA-APM)システムで不揮発性エアロゾルの質量粒径分布を算出した。関東域における不揮発性エアロゾル質量分布は、観測期間を通し、対数正規分布を持っていた。質量の変動は大きいが、形状に対応するモード粒径および分布幅の変化は±10%で、常に均一の分布形状を持つことが判明した。関東域における不揮発性エアロゾルの質量粒径分布は黒色炭素の質量粒径分布と考えることができる。
    2.大都市域とその郊外におけるECの動態と光学特性
    東京において、ナノ粒子、元素状炭素、有機性炭素・有機エアロゾル、水溶性有機性炭素、無機エアロゾル、更にはエアロゾルの粒径別化学組成、更には、一酸化炭素(CO)やオキシダント等のガス成分濃度を高精度・高時間分解能測定を実施した。特に、精密なEC/CO比の解析から、大都市での元素状炭素の主要な発生源がディーゼル排気であることを明らかにした。そして、EC/CO比に気温依存性があることを見出した。また、広域的なECおよびOCの変質・消失過程および輸送過程を解明するために、東京と埼玉郊外において夏季集中観測を実施した。元素状炭素濃度は東京と埼玉においてほぼ同一レベルであり、都心部からの輸送が確認された。また、ECの混合状態と光学特性に定量的な関係を見出した。更には、韓国・済州島においてアジアのEC広域データを測定した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 16310003
  • 東アジア大陸における元素状炭素および有機炭素の動態の解明
    科学研究費助成事業
    2004年 - 2005年
    近藤 豊; 小池 真; 宮崎 雄三
    元素状炭素(EC、あるいはブラックカーボン)は、高濃度になる地域では人体に悪影響を及ぼす。さらに太陽光の吸収が強いため大気の放射収支にも重要な影響を与える。本研究では都市域においてECの長期観測を行い、COをトレーサーとして用いることでECの排出源と大気中での挙動(季節変化、日変化、粒径分布)やそれらを支配する要因を明らかにした。このために高い時間分解能(1時間)と測定精度を持つ熱・光学方式によるEC計、及び大気導入部を加熱したScanning Mobility Particle Sizer(SMPS)(不揮発性粒子を選択的に測定)を用いて観測を行った。観測は代表的なメガシティーである東京都市域において通年(2003年5月ー2005年2月)で行ってきた。
    SMPSにより測定された不揮発性粒子の質量濃度とEC分析装置によるEC質量濃度は10%の範囲内で良く一致し、不揮発性粒子の質量濃度はEC質量濃度を代表することが示された。また、EC質量濃度の大部分は体積等価粒径130nm付近にピークを持つことがわかった。ECとCOは良い相関(R^2=0.62)を示し、類似の排出源を持つことが示唆された。観測全期間のEC、COの中央値はそれぞれ1.8±1.8μgm^<-3>、368±274ppbvであった。また、ディーゼル車からの排出が卓越する早朝のΔEC/ΔCO比は7.2±2.6×10^<-3>ngm^<-3>/ppbvと変動は小さい。ΔEC1ΔCO比は気温の季節変化に対応し春-秋に最大値を示した。東京都におけるEC排出の規制開始(2003年10月)後1年で東京都での粒子排出規制後1年でΔEC/ΔCO比に自然変動(10%)以上の変化は見られなかった。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 東京大学, 16030203
  • 大気中における極性有機エアロゾルの挙動・起源の解明
    2004年
    競争的資金