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船舶用大気中酸素濃度連続測定装置の開発に関する研究(平成 26年度)
Development of the shipboard atmospheric oxygen measurements system

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1416CD005
開始/終了年度
2014~2016年
キーワード(日本語)
酸素,船上観測,連続観測,大気ー海洋ガス交換
キーワード(英語)
oxygen, shipboard measurement, continuous measurement, air-sea gas exchange

研究概要

大気中の酸素濃度の時空間変動は二酸化炭素濃度と同時に解析することで、地球表層での炭素循環や、大気−海洋間のガス交換に関する情報をもたらす。しかし、大気中酸素濃度の変化を検出するには高精度の分析手法が必要とされ、船舶等を利用した広域連続観測はほとんど例がない。本研究では燃料電池式酸素計を改良し、標準ガス等の消費量が少なく、長期運転の可能な船舶用の大気酸素濃度連続測定装置を開発することを目的とする。また、開発された装置を日本−北米間を定期運航する貨物船に搭載して連続測定を実施し、フラスコサンプルによる酸素濃度との比較による分析精度の評価や、二酸化炭素濃度連続測定結果との相関解析等の初期解析を行う。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:モニタリング・研究基盤整備

全体計画

市販されている燃料電池式酸素計を用いて、船舶用高精度酸素濃度連続測定装置を開発する。圧力・流量・温度等の安定化により1ppm以下の精度を実現する。また、標準ガスや参照空気の交換頻度をできるだけ少なくするために、少ない流量(〜10mL/min)でも高精度で分析できる方法を開発する。さらに、酸素濃度の分別が生じないような大気採取・除湿方法を検討し、長期観測が可能な計測システムを開発する。開発された酸素濃度連続測定装置を日本−北米間を定期運航する貨物船に設置し船上連続観測を開始する。同時に実施されるフラスコサンプリングによる酸素濃度分析結果と比較し連続測定の評価を行う。さらに、酸素濃度の船上連続観測結果の初期解析を行う。

今年度の研究概要

市販されている差分型の燃料電池式酸素計(Oxzilla II)を用い、船上連続酸素濃度測定システムを構築する。酸素計の2つの濃度測定素子に導入する試料空気と参照空気の流量や圧力、温度を安定化することで分析精度を向上させる。特に、流量を10mL/min程度に減らしても精度・安定性を維持できる方法を開発する。また、ポンプを使用して大気試料を採取し、除湿して酸素計に導入するまでの過程で、熱拡散や圧力勾配、温度勾配、水蒸気濃度勾配等の影響で酸素濃度が変化しない大気試料採取システムを構築する。さらに、大気試料の水分を十分に取り除く(露点-80度以下)除湿システムを開発する。

課題代表者

遠嶋 康徳

  • 環境計測研究センター
    動態化学研究室
  • 室長
  • 理学博士
  • 化学
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