[M-IS09] 生物地球化学

[MIS09-P09] 札幌大気エアロゾル中の溶存黒色炭素とその特性

*宮瀬 陸¹、宮崎 雄三²、入野 智久³、山下 洋平³ (1.北海道大学大学院環境科学院、2.北海道大学低温科学研究所、3.北海道大学大学院地球環境科学研究院)

キーワード：黒色炭素、溶存黒色炭素

黒色炭素(black carbon ; BC)はバイオマスや化石燃料の不完全燃焼により生成される多環芳香族化合物である。BCは環境微生物に対して難分解性であることから、BCの生成は炭素を地球表層炭素循環から隔離し地球温暖化に負のフィードバックをもたらすと考えられており、地球規模の炭素循環や気候変動の制御に重要な役割を果たしているとされる。陸上で生成されたBCは河川流入および大気沈着によって海洋へ輸送される。特に分子サイズが小さい溶存黒色炭素(dissolved black carbon ; DBC)は、海洋の溶存有機炭素(dissolved organic carbon ; DOC)の2％を占め、比較的大きなBCプールを形成する。全球における海洋へのDBC流入フラックスは、河川流入が年間約18 Tgであり、大気沈着が年間約1.8～4.5 Tgである。これらのDBC流入フラックスの合計は、海洋におけるDBC除去フラックスより小さい事が報告された。この海洋でのDBC収支の不一致は推定されたフラックスの不確かさが一因だと考えられる。しかしながら海洋DBCの起源として大気沈着の効果を評価する研究は2例しかなく、大気エアロゾル中のDBC濃度の制御要因の解明および大気からのDBCフラックスを正しく評価するにはさらなる観測が必要である。
本研究では都市大気の影響を強く受けると考えられる札幌市において、ハイボリウムエアロゾルサンプラーを用い2022年8月19日から11月22日にかけて大気エアロゾルの試料を採取した。エアロゾル試料中の、BC濃度および有機炭素(organic carbon ; OC)濃度は熱分離・光学補正方式を用いた有機炭素/元素態炭素分析装置により、水溶性有機炭素(water soluble organic carbon ; WSOC)濃度は高温酸化触媒法を用いた全有機炭素分析装置により、測定を行った。また、DBC濃度の分析にはベンゼンポリカルボン酸(Benzene polycarboxylic acid ; BPCA)法を用い、高速液体クロマトグラフィーで分離定量した。さらに、WSOC中のブラウンカーボン(brown carbon ; BrC)の量と質を紫外可視分光光度計により求めた。
札幌大気エアロゾル中のOC、BC、WSOC濃度および変動幅は中国沿岸海域やマレーシア農村部で行われた先行研究よりも低い値を示したが、札幌で行われた先行研究と同程度であった。DBC濃度も中国沿岸海域やマレーシア農村部で行われた先行研究と比較して低かった。またDBC/BC、OC/BCおよびDBC/WSOCは先行研究と比較して小さく、WSOC/OCは大きかった。先行研究と比較しBPCA比が小さかったことから、化石燃料燃焼はより縮合度の低いDBCを生成することが考えられた。さらに、観測期間を通して、DBCとBrCとの間に強い正の直線関係が確認された。この直線関係は先行研究で確認されていたDBCとWSOCおよびBCとの直線関係よりも強く、DBCはWSOCの中でもBrCと起源や分解変質過程が近いということが示唆された。