煙霧粒子の粒径分布について : 旭川の煤煙の研究（1）

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(1)Title. 煙霧粒子の粒径分布について : 旭川の煤煙の研究（1）. Author(s). 大喜多, 敏一. Citation. 北海道學藝大學紀要. 第二部, 6(2): 39-45. Issue Date. 1955-12. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/5474. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 第６巻第２号. 北海道学芸大学記要（第二部）. 昭和３０年１２月. 煙霧粒子の粒径分布について（旭川の煤煙の研究１）大. 喜. 多. 敏. 一. 北海道学芸大学旭川分校地学研究室（昭和３０年６月２８日受付）. Ｔｏｓｈｉｉｉｔｃｈｉ６ＫＩＴＡ：ｏｎｔｈｅＳｉｉｚｅＤｉｒｂｕｔｓｌｏｎｏｆＨａｚｅＰａｒｔｃｅｓ．. ＳｕｍｍａｒｙＭ【ｉｉｕｓａｂｏｖｅ０１ｅａｓｕｒｅーばｌｔｔｈｒａｄｅｎｔｓｏｆｐａｒ５ ” ＷｅｒｅｍａｄｅｉｎＡｓａｈｉｃｅｓｗｉｉｉｎｇｔｈｅｐｅｒｇａｗａｄｕｒ．ｏｄ。ｆＦｅｂｒｕａｒｙ１７ｔｏＡｐｒｉｌｌｏｉｎｌ９５５ｈＴｌｆｔｌｅｒｅｕｓｒｓａｅａｓｏｌｏｗｓ．．ｉ１ｂｕｔｉ（ｔｉ）Ｔｈｅｓｉｚｅｄｉｓｌｒｏｎｏｆｔｈｅｐａｒｔｌａｅｅｓｉｃｓｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙｔｈｅｆｏｒｍｕ. 警好一たダ』Ｊ. たγｏ５＜γ＜ｌｏ“ ，. 誓ーをｒぶデ. たγ１ｏ＜γ＜４ｏ“. . . Ｗｈｅｒｅ γｉｉｌｓｔｈｅ、ｒａｄｉｕｓｏｆｔｈｅｐａｒｔｃｅｓ，. ２ｉ（）Ｔｈｅｍｅａｎｄｅｎｓｉｔｙｏｆｎｏｎｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃｐａｒｔｌ２０ｅｓｉｃｓａｂｏｕｔｏ．．. ｌｌ（３）Ｕｓｕａｉｉｌｔｃｏｐｃｐａｒｅｓｉｃｙｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｎｏｎｈｙｇｒｏｓｓｖｅｒｙｌｎｕｃｈｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｈｙｇｒ。ｓｃｏｐｉｃｈｉｄｉｉｌｉｔｈｉｉｐａｒｃｅｓａｎｔｅｒｒａｔｏｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｔｈｅｒｓｚｅ・ｉｉｉｔｌｄｅｎｔｉｔｉ繰）Ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｄｅｐｏｓｌｓｅｃｒｉｅｄｐａｔｃｅｓｉｎｒｅｓｉａｔｙｄｅｒｏｎｓｏｆｔｈｅｃｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｂｏｖｅｉｉｄｂｕｔｉｔｌｉｄｅｒａｂｒｌｈｈｏｌｌｓｏｎｆｏｒｍｕａｅｉｄｉｓｃｏｎｓｍａｒｔｋｓｅａｎｔｅｏｓｍｅａｓｕｒｅｔｎｙｓａａｅｅ，．. ＳＩ緒. 言. 旭川は人ロからいえば中都市であるが、我国でも最も寒冷な地域にある為に冬期各家庭で媛房に石炭を用いる上に、盆地の中央にある為に一般に風が弱く叉気温の逆転が起り易く、従って大気が安定化し、煙突からの煤煙が停滞し煙霧が発生し易い。将来旭川を工業都市にしようという構想もあり、開発が進むにつれて人ロが増大する事をも考慮しなければならないから保健上等より考え、て煙霧に対する対策をたてる必要があり、この為にはまず煙霧そのものの研究を進めなければならない。. 旭川が盆地内にあるという事は、他の一つの気象上の特徴即ち幅射霧が発生し易いという条件を与えている。現在でも一冬に濃霧が２、３回は発生し、その為に交通上に大きなさまたげとなってい）研究によれば燃焼生成物）５る。その他朝方だけかるという程度の霧は非常に多い。著者等の３、が霧核として作用すると考えられ、煤煙がますに従って霧の発生回数もますという事もよくいわれ. ている所である。最近降雨の研究が盛んになるにつれて、大気中の微粒子と雨滴や雪片との関係の６）研究が行われているが煙霧粒子はこれらの研究に適当な手段を与える一概に煙霧粒子といっ、。ー３９一.

(3) . . 大. 喜. 敏. 多. ｃｍの広範囲に亙っているので、今回は大きさが１ム以上の粒子についてもその大きさは１０－７～１０－２. てその性質を調べた。Ｓ２観. 法. 方. 測. 煙霧粒子を捕捉するには２つの方法を用いた。第１の方法としては、シリコーンを塗って機水性型のいの中に入れ、ス板を第１図の様な小図の様な小型の雪よけのおにしたガラス板を第にしたガラ第１図ガラス板による捕集法１２～２４時間放置しておく、もっともおいの中は十分風通しのある．．＼. β ・．．. 様に設計し、叉塔の上の様な風通しのよい場所におく様に心掛けた。大気中の粒子は、ガラス板の上に重力により自然落下する。今Ｓｃｍ２のガラス面にｔｓｅｃの間に “１個の粒子が落下するとすれば. ｌｃｍ３の大気に含まれている粒子の数ＮＩはＮＩ＝. 言要言でもっ. ）で粒子が球形をしｃｍ／ｓｅｃて表わされる。りは粒子の落下速度（. Ｇ：ガラス板. ているとすれぼり＝. ２三＆＆だ ≧＆＆だで表わされる。但し但 γ：粒子の半径、９汐. ぬ：粒子の密度、ｇ：重力の加速度、ガ：空気の粘性係数。吸湿性粒子は機水性のガラス板の上で半球状になっている。もっとも厳密にいえば粒子を構成している物質の種類によって多少は違うだろ２館を用いてガラス板上の滴の半径Ｒよりその滴うが、食塩滴の場合に実験的に求めた式尺＝１．が大気中に浮済している時の半径γを求めた。非吸湿性粒子の形は一般に球形ではないが一応球形であるとみなし、最も長い径とそれに直角な方向の長さの平均をその粒子の平均直径とした。第２の方法としては、第２図に示. 第２図くもの糸による捕集法. した様に、風洞の中に針金に非常. . . して一定の速度” で空気を風洞内を通せば、空気中の粒子のあるも. さＺのくもの糸にくっついた粒子の数を ”２とすればｌｃｍ３の大気中. の粒子数対２はＮ２＝わされる。但し γ：粒子の半径、ｔ２：くもの糸の露出時間で ” の値６ｍ／ｓｅｃである。くもの糸の露は２．. 出時間は数分程度である。. 導圏Ｗ. ＼／′. 〆. ／＼′ ←２Ｃ侃 →. Ｗ：くもの糸. ＮＩ：モーター. Ｏ. 粒子の大きさは勿論光学顕微鏡を用いてはかるのだが、粒子の重要な性質の一つである粒子が吸湿性をもっているかどうかという点をやはり顕微鏡を用いて調べた。粒子を吸湿性、非吸湿性の２つに. ．顕微鏡対物レンズ０：Ｇ：ガラス板Ｓ：硫酸溶液. 子とした。もっとも変化がごく僅かで顕微鏡で確認出来ないものもあるだろうが、その様な粒子は、この判定法では非吸湿性粒子とな. 第３図. 恒. 湿. 槽. 分けるには、ガラス板叉はくもの糸を第３図に示した一種の恒湿槽に入れ槽中においた硫酸の水溶液の濃度を適当に変化させて、それに伴って槽内の湿度を変化させる様にし、湿度の変化に伴って形や大きさの変化するものを吸湿性粒子、変化しないものを非吸湿性粒. －４０一.

(4) . 煙霧粒子の粒径分布について第４図旭. 川. るわけである。尚恒湿槽内の湿度の変化は０～９５％に亙る。. 粒子の捕捉は、昭和３０年２月１７日より４月１０日に亙って第４図に示した地点で、ガラス板による方法は１０回、くもの糸による. 方法は８回行った。観測地点は、特に附近に多量の煤煙を出す煙突のない場所を選んの. だ。従って観測結果は少くともその附近の平均を表わしているものと考えられる。. Ｓ３. 観. 測. 結. 果. １１粒子の粒径分布と密度（第５図及び第６図は各々ガラス板及びくもの糸による観測結果であって、第５図では吸湿性、非吸湿性の両粒子に分けて分布を求め、第６図には両粒子を加え合せたものについての分布を示した。更に両粒子を含めたこれらの観測の平均値を第７図に示. した。前節にも述べた通り、ガラス板の方法により大気中の粒子数ＮＩを求めるには粒子の密度＆を知らねばならない。吸湿性粒子は一般に水を含んでいる為に湿度の高い場合には密度は１に近いと考えられる。例えば湿度８５％の際の食１２である。そこで吸湿性粒子の密度は１１であると仮定した。非吸湿性粒子の場合に塩滴の密度は１．．はその形より考えて炭素の小さな粒子の集合体の様なものが多い。しかし密度を直接求めるのは困難なのでガラス板法の場合一応密度を１と仮定した。一方くもの糸法の場合には密度は問題になら. ない。今この両法の結果即ち第５図及び第６図を比較してみると、実際には測定時刻や場所が違うので完全な比較は出来ないが、くもの糸法の結果の方がガラス板法の結果に比較して数倍の粒子数を与える。これらの両法の際の煙霧の強さは同程度であるとすれば、両者の結果のくいちがいはガラス板法において偽＝１ととった為であると考えられる。第７図のガラス板法の平均値を求める１５として計算したが、図より２つの方法の結果が非常によく一致している事が分場合には偽＝０．１２３２となっている。もっともガラス板法の結果はくもる。伊東）氏が大阪で調べた結果では感＝０．. の糸法にくらべて長時間の平均であり、従ってくもの糸法の方が煙霧のこい時の測定結果を与えていると考えられるので、実際の密度は伊東氏の値に近いものと思われる。第７図に示した粒子の粒径分布の平均値を数式で示せば、０”の樹々５～１半径０こつい・倣，１０ ′ ～４０” ４０”以上. ３７著＝たけ ‐ ，. 学. ８４．－ガー. 著. ７５．為γ－. の関係が成立つ。. １（）. 尚参考の為に他の観測値を示せば第１表の通りである。）で示した分布が、煙霧粒子の代表的な粒径分布であると考えられる。即ちこれらの結果より（１一４１一.

(5) . . 大第５図 ′ ‐. 多敏. 喜. 一第６図くもの糸法の結果. ガラス板法の結果. －. ” 」” ＼、. 。ミ、. ／. …. ＼. ＼. 」＼. ＼. ＼＼ミ・. …. ．－. 二. ＼ ◎. ３ ‐ ）にりれ／. ，. ．. ＼ｉ＼、. 州. ＼ｉ ※. 鯵）. 非吸湿性粒子. ◎：＝１７一１８平和塔 ×：皿. １５一１６. 言二. . ／. ＵＳＲＡＤＩ．ｙ. ．. ＼. ①ミ＋〆. ▲. 三. ＼＼. 、◎. ‐り（○れ. ミＸ＼. ．. ＼. 三. 言. １１１１・１１」. ・・．１１１▼．Ｋ. 大学. 十：皿２９一３０放送局塔. ・. 吸湿性粒子. ／０. ７一１８平和塔 ◎：＝１６大学 ⑭：ｍ１５一１ ◎：皿２９一３０放送局塔. １. ）は更に小さい粒子迄研究して全体としＪｕｎｇｅ２. ４でもって表わされると述べて挙＝伽跡γ－ているが、詳しく調べるとＪｕｎｇｅの述べている. ものより多少異つたものとなる。しかもＪｕｎｇｅ. は観測にガラス板法を用い、粒子の密度を１であると仮定しているが、その点は上に述べた様. ＼. … ，. ／. ．. …. ＼ … ．－１１１１１１－. ０：ｍ２９天文台 ▽ ８春光町十：１. ＲＡＤＩＵ５ γ. ／００. “. ▽ ７春光町０：１Ｏ春光町 ×：ＷＩ. に再検討をする必要がある。吸湿性粒子の粒径は湿度によって変化するのでへ吸湿性粒子の大きさとして粒子を捕捉した際のもって表わした。然し次に述べる様に吸湿性粒子の大きさ、即ちその時の湿度と平衡した大きさでも少いので、湿度による粒径分布の変化は小さい。数は一般に非吸湿性粒子の数に比較してかなり少２一一４.

(6) . 煙霧粒子の粒経分布について１. 第. 粒子の半径の１観測者１場. 所ｉ時. 大喜多旭川東方郊外０５～を. １０”. 伊. ．. 東. Ｊｕｎｇｅ. １０ ” 以上. 大. １９３８年. 阪. Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ. ｌ９５２年７月. 旭川東方郊外. １９５４年９月. 大. １９３８. 阪. 天文平和大春光春光春光. 時. 刻. 台塔学. 亘. １７‐一１８，. ＝. ２５一２６. ｍ. Ｂ－－１６. 町. ｍ. ｌ９－２０. 町. ｍ. ２２－２３. 町. ｍ. ２３－２４. 放送局塔日新小学校放送局塔. ｍ. ２９ ‐一３０. ｍ. ２９－３０. ｍ. ３０－－３１. 大. 学. ｍ. ２９. 天文台天文台春光町春光町. ｍ. ２９. 春. 光町. Ｗ. Ｉ９. Ｖ１２０仙台（昭和２６年）. ′ Ｗ２３. ▽ １２４Ｗ. ２５. 区. ４. 分. 布. 式. 亭『ｏ燭 ”－３５， . Ｚ－４２メデニの”ｓ・γ ．. αＦ. . ｏ＝の”爵．γ－５．. . Ｆ＝ｃり郷オザー５‐Ｏ. （括弧内の数字は調べた粒子数）子の. ２～，０．. １. ～２. ２. ～. ５. ５～１０. ００. ６７. ２４. ３２. ４６. ００. １３. ７３. ６７，９３．. 芳男. １０. 吸湿粒子０. 吸湿粒子０. 吸湿粒子０. 吸湿粒子０. ９（？ ≧. ▽ ６１ ▽ ７１ ▽ ８１ ▽ ｌｏ１ヤ生１９. 年. １９５２年７月. 子数第２衷 α 一瞬擬装並等数所. 刻ｉ. 班４年９月. Ｆｒａｎｋｆｔｕｒ. 場. 表. . ６９．. ８０１００５９. ２（ ≧ ￥. （ラリ３０. ０９３．３６．４７．１８．１３．１Ｏ．８３．３７．４７. ｛２｝吸湿性粒子と非吸湿性粒子の数の割合前節に示した方法によって粒子を吸湿性、非吸湿性の両粒子にわけ、その数の比を第２表に示した。これらの比を求める際に非吸湿性粒子の密度は０１５として計算した。従つて半径２～５” の粒子．についてガラス板法とくもの糸法との両者が同様な α の値を与えている事は非吸湿性粒子につい、１５という推定が正しいという一つの裏付けになるて心＝０．。一４３一．.

(7) . . 喜. 大ノリβ”－・－. ＼ …. ７図第．・・－・・ｒ－－. 多敏. １１．・１１．ム. 喜. 、：‐ 、、. ：＼＼. ‐ 一. ＼. ．言. ｒｏ. …. い、＼．. －＼. ，言. ÷ミ. ＼. ÷ ＼＼＼、長. ＼＼. 暇－. －；）＠唾. 取. 熱. … －－. ／０. ●：くもの糸法の平均（８回）ｘ：ガラス板法の平均（９回）１７回） △：旭川東方郊外（ｔ □：Ｆｒａｎｋｆｕｒ. ｏ：大阪（相対値）. えて、非吸湿性粒子は市内全般に源を有する煤煙状のものであり、吸湿性粒子の源は市外にあるか、市内にあっても特殊な地点である事が分. る。ｌｕｎｇｅは凝結叉は昇華によって出来る粒子には、固体物質と液体物質のまざったいわゆる. 糸で捕捉する方法の２つの方法を用いたが、両者には可成りの違いがある。即ちガラス板によ. る方法では少くとも数時間の粒子数の平均を調べる事になり、且粒子の密度を仮定しなければ. 、 ×. ならないが、くもの糸法ではせいぜい１０分内外. の平均粒子数を求める事が出来る。従って全体としてみれば、くもの糸による方法の方が厳密. 態. な結果を与える。しかし吸湿性粒子の平均密度が非吸湿性粒子の平均密度より可成り大きいの. 、＼ｏ玖ＤＵＳγ “ ー. く変動している事を示している。この点より考. 今回の観測には、前にも述べた様に、粒子をガラス板の上に自然落下させる方法及びくもの. 韻、. ′. 及び時刻によって余り大きな変化がないので、この事はとりもなおさず吸湿性粒子の数が大き. ）２つの観測法の特徴３｛. ＼＼、．０、. 刻及び場所によって可成り異っている。非吸湿性粒子の数は第５、６図より分る様に観測の場所. 僅かではあるが附着している可能性はある。. ＼. ÷. ２（）粒子の大きさがますに従測結果と一致する。．０ｇ以上の吸湿性ってαの値が増加する。半径２３）αの値が観測の時粒子は殆んど存在しない。（. ５”以上の粒子について々の観測結果では半径２．はそのようなものを殆んど認めなかった。もっとも非吸湿性の団体粒子の表面に吸湿性物質が. 、０. Ｌ. 性粒子の数は非吸湿性粒子数にくらべて可成り９年の著者の観少い。この点はＪｕｎｇｅや昭和２. ” が多い事を述べているが我 ”ｍｉｘｅｄｎｕｃｌｉｅ、. 、. ．率ｔ. 三二. 第２表には著者が仙台において観測した結果５１）をも加えたが、表より次の事が分る。（）吸湿. ″◇. で、ガラス板法の場合の方が吸湿性粒子の非吸湿性粒子に対する割合をますから、吸湿性粒子の観測にはガラス板法の方がすぐれている。. Ｓ４降下煤煙の量第５、６、７図を用いて種々の結果を引き出す事が出来るが、今回調べた大きさの煤煙粒子の最一４４一.

(8) . 煙霧粒子の粒経分布についても大きな特徴である地面への降下量を調べた。即ちこの程度の大きさの煤煙粒子が地上にふりつもって市街を汚しているものと思われる。. 今煤煙粒子が常に第７図に示した様な分布をしているものとすれば降下煤煙の量はｌｋｍ２当り１日. むこ. ５～１０βの粒子 … … ４ｋｇ半径０， ″. １０ハノ４０”. ″. … …３９ｋｇ. ４０ｇ以一三 ″ … …２５ｋｇ〃となり全部で６８ｋｇとなる。但し偽＝０２５ととった。この表より半径１０～４０口の粒子の降下量が最も．. 多い事が分る。今仮に半年間同様な状態が続くとすれば半年間にｌｋｍ２に降る煤煙の量は約１２ｔｏｎとなる。今比較の為に他の地域における降灰量を示すと、１）年）市内大阪（昭和３～１３周辺）イギリス４. １１０～２１０ｋｍ２年ｔｏｎ／６０～１３０ｔｏｎ／ｋｍ２年. 郊外の平均. ３５ｔｏｎ／ｋｍ２年. 工業地帯の平均. ７４ｔｏｎ／ｋｍ２年. であって、これらにくらべると可成り少いが、今回の結果では雨や雪に捕捉されて降ってくる煤煙を除いており、叉観測地域は主として公園等の周囲に家屋のない地域であって、工場地帯や市街地の中心では上に示した量の数倍程度になるものと思われるが、少くとも周辺の住宅地域の煤煙は当初予想した程甚だしいものではない。しかし煙霧の一番ひどいのは１２月より１月にかけてであり、殊に気象状態によっては非常にひどい日があるので、今後この様な点を考えて調査を進めて行く予定である。. 最後に観測の為の施設を提供して下さった旭川市役所、ＮＨＫ旭川放送局、日新小学校旭川天、文台の方々に厚く御礼を申述べる。尚この研究は北海道科学研究補助金によって行われたものである。. 引用女. 献. １）伊東彊目：大阪の大気中の塵族、災害科学研究所、昭和１５年. ２）Ｃ．Ｊｕｎｇｅ：Ｄｉｌ６ｒｍｉｇＢｅｅＲｏｌｆｅｄｅｒＡｅｉｍｅｎｇｕｎｇｅｎｄｅｒＬｕｆｒｏｓｏｌｅｕｎｄｄｅｒｇａｓｔｉｍＳｐｕｒｅｎｓｌｔｔｏ任ｈａｕｓｈａｄｅｒＴｒｏｐｏｓｐｈ員ｒｅｌｌｕｓ．Ｔｅ，５，１（１９５３）３）Ｄ．Ｋｕｒｏｉｗａ：Ｂ１ｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅＳｔｕｄｙｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｉｉｔｌｉｃＣｏｎｄｅｎｓａｏｎＮｕｃｅ３４９ｅｓｏｎＦｏｇｓ．Ｓｔｕｄ，，ｐ，ｌｎｓｉｆＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｔｕｔｉｔｕｒｅＳｃｅｏｉｄ６Ｕｎｉｉｅｎぐｅｔｙ（１９５３）ｖｅｒｓ．Ｈｏｋｋａ４ｉ）Ａ．Ｒ．Ｍｅｅｔｈａｍ ”ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｌｉｃＰｏｌｕｔｏｄ’ ｄ（１９ｔ５２），ＬｏｎｄｏｎＰｅｒｇａｍｏｎＰｒｅｓｓＬ. ５）荻原断二・大喜多敏一：電子顕微鏡による雲及び霧核の研究、気象集誌３０１９３２（５２）、１６）大喜多敏一：大気中の微粒子と雨滴との相互作用について気象集誌末３３，２２０（１９５５）、. ’ 」＼！Ｅ.

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