概要　大気中に存在する揮発性有機化合物 (VOC) ガスは、光化学反応を経て大気中で有害なナノ粒子へと変質する。その一方で、これら光化学反応を触媒等を複合し人工的に起こせば、VOC ガスの無害の無機ガスへと変換可能である。本プロジェクトでは、大気中超微小粒子における昼夜別 挙動を明らかにするため、 8 月 7 ～ 19 日の間、サンプリングを行った。また、これら光化学反応を用いた VOC ガスの処理技術について基礎的検討を加えた。

参加登録学生指名指導担当教員名 : 北代哲也（ Tetsuya KITASHRO ） , 木下勝利史（ Masatoshi 　 KINOSHITA ） , 栗田優樹（ Yuki 　 KURITA ）: 関口和彦（ Kazuhiko SEKIGUCHI ）

測定結果

・ PM0.1 、 PM2.5 共に日中の方が夜間に比べ高濃度であるという結果が得られた。 OC ( 有機物 ) 濃度とオキシダント濃度との間に高い相関が得られ、これらは、主として光化学生成によるものと推察された。・ EC 成分に関しては、 roadside の方がより高濃度であり、自動車由来と考えられるが、 char-EC （一般にバイオマス起源）が高濃度に検出された原因については、今後検討していく。

OC １ =VOCchar-EC=EC1-PyOCsoot-EC=EC2+EC3

Carbon fraction Temperature (℃ ) GasOC1 140

HeOC2 280OC3 480OC4 580EC1 580

He 98%: O22%EC2 740EC3 840

Fig3. Carbonaceous component in PM0.1 and PM2.5 during measuring period at background(10F) and roadside

サンプリング &分析Sampling site period Sampling time Sampler

Background(10F)8/7~8/19 8:00~19:30(11.5h)

20:00~07:30(11.5h)PM0.1nanosampler

PM2.5 cycloneRoadside

Table.1 Sampling condition.

Table2 Temperature program of IMPROVE method

Fig.2. DRI Model 2001 Thermal/Optical Carbon Analyzer

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Con

cent

ratio

n (m

g/m

3 )

PM0.1 day PM0.1 night PM0.1 day PM0.1 night 10F 10F roadside roadside

0

1

2

3

4

5

6

7

Con

cent

ratio

n (m

g/m

3 )

PM2.5 day PM2.5 night PM2.5 day PM2.5 night 10F 10F roadside roadside

Soot-EC(mg/m3) char-EC(mg/m3) PyOC 　 (mg/m3) OC4 　 (mg/m3) OC3 　 (mg/m3) OC2 　 (mg/m3) OC1 　 (mg/m3)

Summary　 Volatile organic compound (VOC) gas that exists in the atmosphere changes to harmful nanoparticles in the atmosphere through the photochemical reaction. On the other hand, if this photochemical reaction is caused artificially with catalyst, VOC gas is decomposed and converted to harmless inorganic gases, such as CO and CO2. In this project, atmospheric sampling was carried out at daytime and nighttime to clarify the behavior of ultra-fine particles during 7th-19th in August. Furthermore, a fundamental examination of VOC gas treatment using photochemical reaction was also carried out.

Fig1 Photograph of sampling sites in Saitama University. (a) background, (b) roadside

(b)(a)

オゾン分解触媒によるトルエンの光分解実験

実験結果

Fig.5 Comparison of toluene removal rate, O3 decomposition one and mineralization one for three-stage ODC reactor with and without UV irradiation

Fig.4 Setup for removal and decomposition of toluene vapor by ODC in coexistence with ozone

Organic fraction Conversion efficiency [%]Acetoldehyde 30.2

Acrolein 62.4

Table 3 Conversion efficiency of toluene at Q=1.0 L/min, Cin=40 ppm (30t×1s) without UV irradation

・多段にすることで除去率が増加した。これより、オゾン分解は、 ODC 入口付近でのみ反応が起こっていることが示唆された 。・触媒単体での分解性能をみると、 Q=1.0 L/min, Cin=40ppm奥行き 3 cm の ODC1 つの条件で、トルエン除去率 80 %程度となっており、そのうちの 60% がアクロレイン、 30% がアセトアルデヒド、 10% が一酸化炭素、二酸化炭素に分解されていることが分かった。・今後は、無機化率向上のため、オゾン濃度や触媒形状などの条件を検討していく予定である。

20 大気汚染物質の光化学反応による変質と評価Chemical conversion of air pollutants by photochemical reaction