方法

4.2.1 試 料 の 捕 集 地 点 及 び 捕 集 法

大 気 中 浮 遊 粒 子 の 捕 集 地 点 は 森 吉 山 （ 位 置 ：39°58 N, 140°32 E， 標 高 1,454m） の 西 側 標 高 1167m（ 阿 仁 ス キ ー 場 の ゴ ン ド ラ 終 点 駅 ） で ， 冬 季 は 2004 年 2 月 1

図 4.1 冬 季 の 森 吉 山 （ 阿 仁 ス キ ー 場 の ゴ ン ド ラ 終 点 駅 付 近 か ら の 山 頂 ）

図 4.2 夏 季 の 森 吉 山 （ 阿 仁 ス キ ー 場 の ゴ ン ド ラ 終 点 駅 付 近 か ら の 山 頂 ）

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日 ～16日 ， 夏 季 は 2004 年 7月 7日 ～19 日 に 行 っ た 。バ ッ テ リ ー 駆 動 タ イ プ の 3 段 イ ン パ ク タ ー （PM1 0，PM2 . 5，PM1 . 0） を 用 い て ， ＞PM1 0，PM1 0－PM2 . 5 及 び

PM2 . 5－PM1 . 0 は ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ （Ncuclepore, diameter: 25 mm, pore

size: 0.2 m），＜PM1 . 0は バ ッ ク ア ッ プ と し てPTFEメ ン ブ レ ン フ ィ ル タ（HORIBA, TFH-47） に 捕 集 し た 。 な お ，HORIBA 製 PTFE メ ン ブ レ ン フ ィ ル タ に は ，TiO2

が 約 0.15%含 有 さ れ て い る 。大 気 中 浮 遊 粒 子 の 捕 集 流 量 は 3L/min，捕 集 間 隔 は 2 日 又 は 3 日 と し た 。 大 気 中 浮 遊 粒 子 を 捕 集 し た フ ィ ル タ は ，Millipore PetriSlide に 入 れ ， 元 素 組 成 ， イ オ ン 成 分 の 分 析 を 行 う ま で-35℃ の 冷 凍 庫 で 保 存 し た 。 阿 仁 ス キ ー 場 の ゴ ン ド ラ 終 点 駅 で は ，年 間 を 通 し て 風 向・風 速 が 観 測 さ れ て い る 。 そ れ に よ る と ，冬 季 の 大 気 中 浮 遊 粒 子 の 捕 集 期 間 で は 1日 を 通 し て 風 向 は 北 西 ， 風 速 は 10～15 m/sec， 夏 季 で は 日 中 は 南 西 2～5 m/sec， 夜 間 は 南 東 2～5 m/sec の 風 が 吹 い て い た 。 図 4.3 に は 冬 季 に お け る 大 気 中 浮 遊 粒 子 の 捕 集 の 様 子 ， 図 4.4 に は 夏 季 の 様 子 を 示 し た 。 ま た ， 図 4.4 は ， 大 気 中 浮 遊 粒 子 が 3 段 イ ン パ ク タ ー で フ ィ ル タ 上 に 捕 集 さ れ た 様 子 で あ る 。

図 4.3 冬 季 に お け る 大 気 中 浮 遊 粒 子 の 捕 集 の 様 子 ）

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図 4.4 夏 季 に お け る 大 気 中 浮 遊 粒 子 の 捕 集 の 様 子 ）

図 4.5 冬 季 の 大 気 中 浮 遊 粒 子 が 3 段 イ ン パ ク タ ー で フ ィ ル タ 上 に 捕 集 さ れ た 様 子

48 4.2.2 元 素 成 分 及 び イ オ ン 成 分 の 分 析 法

3 段 イ ン パ ク タ ー に よ り 大 気 中 浮 遊 粒 子 を 分 級 捕 集 し た ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ 及 び PTFE フ ィ ル タ（ バ ッ ク ア ッ プ フ ィ ル タ ）に つ い て ，元 素 成 分 分 析 に は ，粒 子 は 粒 子 線 励 起 X 線（Particle Induced X -ray Emission: PIXE）法 を 用 い た 。 イ オ ン 成 分 分 析 は ， イ オ ン ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー 法 に よ っ た 。

PIXE 分 析 で は ， 大 気 中 浮 遊 粒 子 を 分 級 捕 集 し た ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ 及 び PTFE フ ィ ル タ を Mylar^®の タ ー ゲ ッ ト フ レ ー ム に 貼 り 付 け ， こ れ を 照 射 試 料 と し た 。PIXE 分 析 は （ 社 ） 日 本 ア イ ソ ト ー プ 協 会 仁 科 記 念 サ イ ク ロ ト ロ ン セ ン タ ー（NMCC）で 行 っ た 。ス モ ー ル サ イ ズ の サ イ ク ロ ト ロ ン か ら の 2.9MeV の プ ロ ト ン ビ ー ム を 真 空 チ ャ ン バ ー 内 で 照 射 試 料 に 照 射 し ， こ れ に よ り 発 生 し た 特 性X線 を 低 エ ネ ル ギ ー 用 と 高 エ ネ ル ギ ー 用 の2台 のSi(Li)検 出 器 で 同 時 に 測 定 し て ス ペ ク ト ル を 得 た 。 ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ で は ， ス ペ ク ト ル を 収 得 し た 際 の ビ ー ム 電 流 は 20～45 nA， 電 荷 量 は 23～60 C， ま た 照 射 時 間 は 20～22 分 で あ っ た 。PTFEフ ィ ル タ に 関 し て は ，ス ペ ク ト ル を 収 得 し た 際 の ビ ー ム 電 流 は 5～16 nA， 電 荷 量 は 3～13 C， ま た 照 射 時 間 は 9～14分 で あ っ た 。 ス ペ ク ト ル か ら 検 出 元 素 の ピ ー ク 面 積 を 解 析 す る に は 解 析 プ ロ グ ラ ム”SAPIX”^{3 )}， ピ ー ク 面 積 か ら 定 量 値 を 求 め る に は Nuclepore-Br 法 ^{4 )}を 用 い た 。

イ オ ン 成 分 の 分 析 に 関 し て は ，15 mL の ポ リ プ ロ ピ レ ン 製 容 器 に 大 気 中 浮 遊 粒 子 を 捕 集 し た ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ は 1/2 カ ッ ト ，PTFE フ ィ ル タ は 1/2 を い れ ， 超 純 水 （18.2 MΩ・cm） を 10 mL 加 え た 後 ， 超 音 波 装 置 を 用 い て フ ィ ル タ か ら イ オ ン 成 分 を 超 純 水 に し た 。こ れ を ，ニ ト ロ セ ル ロ ー ス 製 メ ン ブ レ ン フ ィ ル タ で ろ 過 し てイ オ ン ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー 法で 分 析 し た 。

イ オ ン ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー 分 析 で は ， 分 析 対 象 の イ オ ン 成 分 は 陰 イ オ ン と し て F^–，Cl^–，NO2–，Br^–，NO3–，PO43 –及 び SO42 –， 陽 イ オ ン と し て Na⁺，NH4+， K⁺，Mg^{2 +}及 び Ca^{2 +}と し た 。 分 析 に 用 い た イ オ ン ク ロ マ グ ラ フ は Metrohm 製 の Compact IC 761（ 陰 イ オ ン カ ラ ム：Shodex IC SI-90 4E，陽 イ オ ン カ ラ ム：Shodex IC YK-421） で ， 分 析 試 料 の 注 入 量 は 200 Lで あ る 。 溶 離 液 は ， 陰 イ オ ン で は NaHCO₃ (1.7 mmol/L) + Na₂CO₃ (1.8 mmol/L)， 陽 イ オ ン で は H₃PO₄ (4 mmol/L) + 18-Crown-6 (0.15 mmol/L)と し た 。 イ オ ン 種 の 定 量 に 用 い た 標 準 液 は 和 光 純 薬 製 の 1000 mg/L で ， 陰 イ オ ン と 陽 イ オ ン そ れ ぞ れ に つ い て 超 純 水 で 希 釈 ・ 混 合 し

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て 100 mg/Lの 濃 度 に 調 整 し た 。 こ の 混 合 調 整 標 準 液 を 0.005，0.01，0.05，0.1，

0.5，1及 び 2 mg/Lの 濃 度 に 超 純 水 で 希 釈 し て ， こ れ ら を 用 い て 検 量 線 を 作 成 し た 。 検 量 線 の 作 成 は ， そ れ ぞ れ の 濃 度 を 5 回 測 定 し て 行 っ た 。

4.2.3 粒 子 の 形 態 観 察 法

大 気 中 浮 遊 粒 子 を 分 級 捕 集 し た ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ 及 び PTFE フ ィ ル タ の 形 態 観 察 に つ い て は ，ポ リ カ ー ボ ネ ー ト フ ィ ル タ 及 び PTFEフ ィ ル タ 一 部 を 走 査 型 電 子 顕 微 鏡 用 の ア ル ミ ニ ウ ム 製 試 料 台 に 載 せ ， 金 蒸 着 し て 形 態 観 察 試 料 を 作 成 し た 。 形 態 観 察 に は ，X 線 分 析 装 置 付 き 走 査 型 電 子 顕 微 鏡 （HITACHI S-4500, HORIBA EMAX -5770W） を 用 い ， 加 速 電 圧 20kV で 10×10mm の 範 囲 を 走 査 し た 。 ま た ， 特 徴 的 な 粒 子 は X 線 分 析 装 置 に よ り 元 素 組 成 分 析 を し た 。

4.3 結 果 及 び 考 察