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プロトン化有機化合物を一次イオンに用いた陽子移動反応質量分析法の大気計測への適用(平成 21年度)
Novel proton transfer reaction-mass spectrometry by using protonated molecules as a primary ion

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
0810CD005
開始/終了年度
2008~2010年
キーワード(日本語)
陽子移動反応イオン化,プロトン化分子,PTR-MS,PTR-TOFMS,異性体の区別
キーワード(英語)
proton transfer reaction, protonated molecule, PTR-MS, PTR-TOFMS, differentiation of isomeric compounds

研究概要

大気中に揮発する有機化合物(揮発性有機化合物、VOC)はそれ自体人体に有害なものもあるが、窒素酸化物とともに大気汚染の原因物質でもあり、汚染大気中で光化学オゾンや二次有機エアロゾル(SOA)を生成し、間接的にも人的な健康被害を与える。VOCのオンライン計測手法として、陽子移動反応-質量分析計(PTR-MS)が開発された。本手法の特徴は、イオン化部分にVOCを選択的かつソフトにイオン化する陽子移動反応(PTR)イオン化を用い、1ppbv以下の微量成分を高速に検出することができる点であり、従来の方法では定量が困難な酸素を含むような有機化合物(アルデヒド、ケトンなど)に高い感度をもつことも大きな利点でもある。しかし、アルデヒドとケトンは多くの場合、異性体であるため、質量分析法では原理的に区別できない。我々のグループでは、VOCの陽子親和力(PA)の差を利用して、異性体をPTR-MS法で区別することに成功した。本研究の目的は、大気中に多種類存在するVOCを選別して測定するための手法を開発するものである。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

大気中に多種類存在する揮発性有機化合物(VOC)を選別して測定するために、プロトン化有機化合物(VOC1・H+)を一次イオンに用いたPTR-MS法を確立することである。それにはまず、適切な一次イオンVOC1・H+を多種類、PAが691 kJ/mol (H2OのPA)から854 kJ/mol (NH3のPAを上限とする)の間で、10 kJ/mol間隔程度で見つける。また、いくつかの一次イオンに関して、試料VOCの検出の可・不可の閾値がどの程度かについてPAの異なる試料を用いて調べ、水蒸気依存性がどういう場合に起こるかについても調べる。本手法の有効性を反応実験や実大気(自動車の排気ガスなど)で実証する。

今年度の研究概要

プロトン化有機化合物(VOC1・H+)の一次イオンの性能を評価するため、VOCの選別可・不可のPA差の条件や水蒸気依存性に関する基礎データを取得する。まず、VOCの選別可・不可のPA差の条件に関しては、VOC1のPA付近の前後20 kJ/molのPAを持ついくつかの化学種VOC2を試料として導入して、PTRイオン化が起こるかどうか調べる。横軸に試料VOC2のPA、縦軸に生成イオン強度をとった図を作成し、VOC1のPAと比較して、どのくらいのPAの差で、検出の効率が落ち、どれくらいのPAの差で完全にVOC1・H+からのPTRイオン化が起こらなくなるかを調べる。水蒸気依存性に関しては、特定のVOC1・H+の一次イオンに対し、VOC1のPAとの差が小さいものから大きいものの中からいくつかの試料(VOC2)を選んで傾向を調べる。またVOC1・H+の種類も変えてその傾向を調べる。

関連する研究課題
  • 0 : その他の研究活動

課題代表者

猪俣 敏

  • 環境計測研究センター
    反応化学計測研究室
  • 室長
  • 博士(理学)
  • 理学 ,化学
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担当者