Title 森林植生からの生物起源揮発性有機化合物が

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Title 森林植生からの生物起源揮発性有機化合物が

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Author(s)
森林植生からの生物起源揮発性有機化合物が光化学オキ
シダント濃度に及ぼす影響に関する研究
包, 海
Citation
Issue Date
Text Version ETD
URL
http://hdl.handle.net/11094/23443
DOI
Rights
Osaka University
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森林植生からの生物起源揮発性有機化合物が
光化学オキシダント濃度に及ぼす影響に関する研究
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802
年
3月
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包海
m
'l
‘
森林植生からの生物起源揮発性有機化合物が
光化学オキシダント濃度に及ぼす影響に関する研究
802
年3月
包海
目次
第 1 章序論 . • • • • • • • • • • • • • • • • • • • . • • • • • . • • • • • .• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • . •1..
.1 1
はじめに. .
.1 2
光化学オキシダントの環境影響. . . . . • . . . . . . . . . . . . . • • . . • • • . • . • . • . . • .. . . 3
.1 3
本研究に関する既往の研究状況. . . ... . . • • • ... ... .• . . ... ... .. . . .，.
.1 4
研究目的・方法.....................
.1 5
論文の構成.....
• •• • •
5
............•..... ...•....• ..9
.•• .• ..
.. .....• •，
.. • •. •....... ......• .9
• ..
参考文献. . .. . • . • . .. . . .. . . .. .. . . .. . . . . .. . . .. . . .. • .. . • . . . .. . .. . . .. . . • . .. . 1
第 2 章グロースチャンパーを用いた森林植生からの BVOC
発生量測定方法 .15
.2 1
はじめに. . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . • . .. • . . . . . . • . . . . . • • . . .51
2.
グロースチャンパーの特徴. . . . • . . . . • . . . . . . . . • . . . . . . . . . • . . . . . . . .. . • . .51
.2 3
グロースチャンパー実験方法. . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . • • 61
4.2
5.2
.3.2
1 実験装置. .. . . . • • . .. .. . . . . • • • . .. . • . .. . .. . . • . . • • • . • . . • . . • • . ..61
2.3
実験方法. . . . . . . . . . . • . . . • . . . . . . . . . . .. . . . • . . . . . . . • . . • . . • . • . . .61
測定結果の補正実験. . . . • . . . . . . ...'. . . . . . . . . . . . . . . . • . • • • • . . . . . . . • . . . .71
1.42
グロースチャンパーの漏れ実験. . . . . • . . . . . . . . . . . . • . . . • . . • . • • . .71
2.4
BVOC
自己減表実験. . • . . . . . • . . . . . • . . . . . . . . • . • . • . . . . . . . . • . . . .71
まとめ. . . . . . • . . • . . . . . . . . . • • . . . • . . . . . . • . . . • . . . . • . • . . . . . . . . . • . .. • • . .71
参考文献. . .. • . .. . .. . . .. . . . • .• . . . • • . .. .. . . . • • ... • . . . . • • . • • • . . . • . . . . • . .. .81
第 3 章森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性. •••• •••.••• •••.••••• 91.
.3 1
はじめに. . • . . . • . • . . . . . . • . • . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . • . . . . • . • • • 91
2.3
樹種ごとの BVOC
.3 3
標準発生量の推定. • •• ...•.• •....• ....• .
20
1.23
研究領域及び樹種分布....
2.3
供試樹木...................
3.2
実験方法. • • . • ... . . . • . . . • " ... .. • • ... . • . ..• • • • • ... •.. . .，.
4.23
分析方法. .. . . . • . •.. .. . . . . . •.. .. . . ... ... •. .. . • . . • . • • • . .• . • 6
2.
5.23
森林植生からの BVOC
6.23
データ処理. . . . • . ... . . . . . . . ... .. . • ... . . . •.. . ... . • . •.. . •..
7.23
実験結果. • . . . . • • . .• .. . • . . • •.. .. . . . .• •.. . •. • . • • . . • •.. . • .• .5
3.
8.23
考察. • . • • . • . • . .. . .. . . . . . .. . . • . • . . . .. . . . • .. . . .. . .. . .. • ... • • .73
樹木からの BVOC
.3.3
2.3
•..
•.. •.... .2
0
•.....• ..• .......•.. •• •.. 2
.
発生量速度の算出方法.....
•5
2.
.30
• 23
発生量の葉温依存性.. .. . ... • •.. .. . . .• • . . • •. . • •. .. 8
3.
1 供試樹木. • . . . . . • . • •.. . . . . • . •. • • . • ... ... • . • . •.. ... . .• . .，.
• • •8
3
実験方法. • • • • •.. ... . . . . •.. ... .. . . ... . . • ... . ... . • . ... • •，
.. . • 93
1
4.3
5.3
3.
実験結果. .. . . . " •.. . • • . ... ... •. . . ... ，
. . . • . .，
•. ，
. . • " •，
. . .9
3.
3.4
考察.......
....•..• ..
樹木からの BVOC
.•.........• ..4
9
• •.. •. .• • • ..
• ...5
0
発生量の光量依存性..............
供試樹木....
......• .....
3.42
実験方法......
•• • .
3.4
実験結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . • . • . .15
3.4
夜間における測定.， ......•........... ...• •.•.........• .5
8
5.43
考察.........
•..... •....• ...
，
•..
•........ •，
•..
• .•...... ..
•• "，
..
•••.•••••• •••.• • ..50
•• ••.•• •••••••••••.• •••••••••• 26.
• •...• • .• .• •..•• •........• ..6
3
まとめ. .....••...... .• .
参考文献....
.....• •...... .•........ .6
4
.. • .
第 4 章オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響 ....67
.4 1
はじめに. . • • •. . ... . . •. " • . • . .，
. . .. . ... .，
. . •.. . ".'. •. ，
...
2.4
供試樹木......
.4 3
実験方法...
•...• •• • ..
4.
分析方法...
...
5.4
BVOC
.4 .5 1
6.4
• • . ... • •. 7
6.
•..... •......... •.•• • ...•. •• ....6
8
• • ........• .....6
8
•...•......•.• " • 86
" ...............• ..
•.. •..........•...... •.........•....• • 9
6.
発生速度の算出方法...
チャンパー内濃度変化のモデル化'"
.....69
4.52
オゾン濃度減衰実験. • . . ... . ... .. . ... . • .• •，.
4.53
BVOC
とオゾンの反応実験... ....
，
...
実験結果. . ....
.4 .6 1
• " • •，. • •• • • • • • • • 0
7
• •••••••••.•••••• • 07
. ... . ... .. • • . • . •.. .. • ... • . • . • " . .• . ... ... ... . • •. ... .27
スギ. ."' .. . . • . . •.. .. . . . •. ... .. . • ... .，.
• • • • • • • • •• • •• • • • ••
.7
4.62
ヒノキ.....
4.63
アカマツ. • • . . . . . . . . . • . • . . . • . . • • • • . • . • .. . • • . • • • . . . . • . • • .. . . .18
4.6
コナラ. • ... . . . . . ... .. . . . . • ... .. . . ... .，.
.4 7 考察...
8.4
05.
1.43
..• ......•.. • •.•....... ••.....• •.......•..97..-..
. . •. . " . •，.
38.
• • " " • • •• • • •.•• • • • • • • •• • •• • • • • • •• • •• • " • • •• • • • • 3
8
まとめ.. ........•• • • .
• •.• .•....• .• .....•. • ..
参考文献. • •. • ........•....• ........•.............• .;
第 5 章近畿圏の BVOC
• •• • • •• • •• • •• • • • • •
••.....• • .8
4
•..• • •• .
85
発生量の推定 .........8
.5 1
はじめに.，. •....... "' ，
..
2.5
近畿圏の BVOC
3.5
材積の算出方法. •.... ..
5.4
幹現存量の算定.....
5.5
葉の現存量算定. . . • • • . . . • • . • • . . • . . . . . . • . . . • • • • • . . • • • • • . . . . . . . • . . • . .19
..............• •...• •..• • •.......• ..• .
8
発生量推定方法....
.
• ......8
•.•.•....•. •...........• .• ..8
9
•.............• .• "'
11
•.• •. •.......• .9
0
6.5
.5 7
近畿圏の BVOC
発生量の推定......
•. •... • ........• ..
.93
1.65
イソプレン発生量の推定.......
2.65
モノテルベン類発生量の推定. ..
3.65
水田からのモノテルペン類発量の推定.. • ..•....•. ......•..• 5
9.
近畿圏における BVOC
発生量の変動......
•• ...• • • .......•. .
93
.........•..... .
94
..............• .
9
.7.5
1 近畿圏における BVOC
2.75
近畿圏における BVOC
発生量の月変動. . . • . . .. . .. . . .. . .. ... . ..101
.5 .7 3
近畿圏における BVOC
発生量の季節変動. . . • .. . . • . . .. . . . • .. . • .201
発生量の日変動............
.9
8.5
考察. • . . . . . . .. . . .. . . .. .. . . .. . . .. .. . . . • . . .. . . • • .. . . .. . .. • .. . . .. . .701.
.5 9
まとめ. . . • .. . .. . . • • . .. .. . . .. . . .. .. • . .. . • . • . .. . .. • .. . • .. . .. .. • . . .701.
参考文献. . .. . . . • . .. . . .. . . .. .. . . • • . . .. .. . . .. . . .. . . • ... . . .. . .. . .. . . .. . .801.
第 6 章数値モデル MM5/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション .1
09
. •• • • • •，. • • •• • • • • •• • • •• • • •• • •• • ••• • •• • •• • •• • • •• • •• 9
01.
.6 1
はじめに. . . . .，.
2.6
計算領域およびサイズ. . •. . • . . . ... .. . . • • . ... ... .. • • ... ... ...
.6 3
大気質モデル CMAQ
4.6
1.36
植生起源 BVOC
2.36
CMAQ
BIO2.46
に用いる入力データの作成. . . .. • . . .. . .. • . . . . • . . .•11
発生量データの作成. .. . • ... .. • .. . . .. . • . . • . . . .11
入.力データの作成. . . . . .. . . . . .. . . .. . .. . . • . . . . • . • • . • . . .51
数値モデル MM5/CMAQ
.6 .4 1 NOBIO-
. • •. . " 901.
によるオゾン濃度シミュレーション結果......
91.
シミュレーション結果と
シミュレーション結果の比較. • .. . . .. • . .. .. • . .. . . . .. .. . ..91
地球温暖化に伴う気温上昇によるオゾン濃度の変化予測. . . • . . .31.
.6 5
考察. .. . . . .. .. • . • .. • . . . • . . .. . . .. .. . . • • . . .. . • • . .. . . .. .. • • .. . • • .. .. •931
6.
まとめ. . . . • . . • . . .. . . .. • . . . • . • . .. . • . . .. • • .. . .. . .. • . • . • . . . .. . . .. . .. •041
参考文献. . .• . • •.. .. . ... . ... .. . ... . ... • • . ... . • .• ... . .• . . . • ... ... . ... ... 241.
第 7 章総括 . . •••••• •••.•• • ••••• • ••••••• ••••••••• ••••• •••••• ••••• ••••••••••. 341.
1.7
本研究のまとめ. . .. . . ...'. . . .. . • . . • • . . .. • • . • . .. . . • . . . • . . . . .. . . .. . • . •341
2.7
今後の展望. . .. . . .. • . .. .. . . .. . . . • • . . . • . . . . • • .. . .. . . .. . . • • • . . • • • . . • •641
本研究に関する発表論文. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • .• • • • • • • • • • • • • • 741
謝辞. ..• .......• ....• ........• • .• ..• • ...........• .......• ...• .• .• ............•941
11
図目次
第 1章序論
図 1-1
昼間の日最高 1 時間値の年平均値の経年変化...............
図 2-1
本論文の構成. • . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . .. .，.
第 2 章グロースチャンパーを用いた森林植生からの BVOC
図 1
-2
2..
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •0
1
発生量測定方法
実験装置及び実験の流れ. . . • . . . . . . . • . . . • • • . • . .. . . • . . . . . • • • . .. . . . .61
第 3 章森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
図 1-3
研究領域樹種分布 . . . . . . . . • . . . . • . . . . . . • • . . . • • • . . . • • . . • . . . . • . . • • .12
図 2
-3
研究領域での樹種割合 . . ...• ..• • ............• .•...•• •• 2
.
図 3
-
対象樹木の葉の形状及びイネの写真(1) .)2(
図 4
-3
実験装置及び実験概要. ... . . . " •. . ... • . •. . • •...
図 5
-3
チャンパー内気温と光量制御. . ... • •.. . . " . • . . " . . " ... . • • • . .• . .• • 52
図 6
-3
広葉樹の検量線...........
図 7
-3
針葉樹の検量線)1( .)2(
図 8
-3
チャンパー内気温 03 土 l C ， PAR
図 9
-3
PAR
0 ，53
• • . " . . • • . •. .52
.. ......... ........ .......... ..........82 ，
92
0 ，35μmolm
九
ー α
ーピネン
及び CO 2初期濃度 6
0pm
問。1
m
. ....
•. ....• .2
8
O
p41
初期濃1. b
...... .... .......... .32 ，
42
九
ー l における BVOC
での相対濃度の時間変化. .1
3.
減衰係数の比較. • . . • . . . . . . . .. .13.
図 0
1-3
C r の葉温依存性 .. . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . • . . . • . .. . . . . . . . • . . . . . .3.
図 13
CL の光量依存性 • • •. • •........ •........•.. •.....•... ••• •3
..
図 3-12
M( 刀の葉温依存性. . . .• ... . . • . . . • ... • . " • ... • • • • .• . •，.
図 3
1-
樹種ごとの BVOC
図 4
1-3
葉温依存性実験における実験条件設定.....
図 5
1-3
コナラからのイソプレン発生量の経時変化 . • ...• •...•. ••...• 0
4.
図 6
1-3
コナラからのイソプレン発生量と葉温との関係. • .
40
図 7
1-3
コナラからのイソプレン発生量の実験別における日積算発生量の
発生量割合. . . ... ，.
• •• • • • ••
43.
• • •• • • •• •• • ••• • •，. ••• • •• • • • • 6
3
•.
39
比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . • . . . . • • • . . . • • . . . . . . • • • • • . .14
図 8
1-3
コナラからのイソプレン発生量と葉温との関係. . . . • • . . . .. • . . . . . • . • 14
図 9
1-3
光量 5
3
四
10J.s2'm
葉温との関係.......
におけるスギからのモノテルベン類の発生量と
•...... ......• • •..• • •. •2
4..
，
34
図 0
2-3
スギから発生するモノテノレベン類の日積算量の葉温依存性の比較 4
.
図 1
2-3
光量 3
5μmol
m 九寸におけるヒノキからのモノテルベン類の発生量と
葉温との関係. . . • •. . " .. . . . •. •.. •. . ... • •.. .，.
1
• • • " •• • • • • • " • 5
4..
図 3-2
ヒノキから発生するモノテルベン類の日積算量の葉温依存性の
比較.............
図 3-23
光量 35μmol
.............•...... ....• • ..46
m 九1. におけるアカマツからのモノテルベン類の
発生量と葉温との関係................
図 3-24
アカマツから発生するモノテルベン類の日積算量の葉温依存性の
比較.......
図 3-25
......• •......................• •.....• .....48
m. 2.s 1 におけるイネからのモノテルベン類の発生量と
光量 10 .JI mol
葉温との関係 .
図 3-26
•• ......• .•.. .....47
，49
•.. •..• •..... ..........•• •.... ..48
イネから発生するモノテルベン類の日積算量の葉温依存性の
比較.......
..
..........................•...... .....49
図 3-27
光量依存性実験における実験条件設定. . . . . .. .. . . . .. • . . . • . . . .. • .. . 15
図 3-28
コナラからのイソプレン発生量と光量との相関関係. .. . • • . .. . • • . . .. 15
図 3-29
コナラからのイソプレン発生量の日変動及び G
uenth
の
(r )391
モデルとの比較 . . . . • . ... . ... . ... .. . ... . . • . •. . ... . •.. •.. ... • . .52
図 3-0
ベース気温におけるスギから発生するモノテルベン類の光量及び
葉温依存性 . .. . . •.. • • •.. . ... • • • ... .. • . . . . •.. . • • • . . •. ... . •• . 53 ，54
図 3-1
ベース気温設定におけるスギから発生するモノテルベン類の
日積算量の比較. . . •.. ... • ... • ... .. . . .• .. .. .• . • •. . ... • •. . .• . . .54
図 3-2
ベース気温におけるヒノキから発生するモノテルベン類の光量及び
葉温依存性 . . . . ... ，.
図 3-3
• • • • • •• • • •• •• • • •• • • • •.• • • •• • • •• • •• • •• •
ベース気温設定におけるヒノキから発生するモノテルベン類の
日積算量の比較. . . ... ... . ... . ... .. . ... . . . • •. . ....
図 3-4
5 ，56
. •. •.. ."'
• . . 56
ベース気温設定におけるアカマツから発生するモノテルベン類の
光量及び葉温依存性. . ... . . ... . • • • . • . •.. ... ... . . •.. .. ... • .57
図 3-5
，58
ベース気温設定におけるアカマツから発生するモノテノレペン類の
日積算量の比較. . . ... ... . . • • • • • •.. • •.. . ... .• . • • • . ... ... . .• . . . • 58
図 3-6
昼間と夜間におけるヒノキからのモノテノレベン類発生量と
葉温との関係 . •. ...•• • ..• • •.• • •....• •......•. .....59
，60
図 3-7
ヒノキから発生するモノテルペン類の光量依存性........
図 3-8
昼間と夜間におけるアカマツからのモノテルベン類発生量と
....60
葉温との関係 . . • . .. • . • .. . . .. • . .. • . . . .. . • • . • . . . .. . . .. • .. . .. . . ..16
図 3-9
アカマツから発生するモノテルベン類の光量依存性...
第 4 章オゾン暴露が樹木からの BVOC
図 4-1
• ....62
発生量に及ぼす影響
オゾン暴露実験におけるチャンパー内気温，光量制御...
11
....• .•.• .69
図 4-2
チャンパー内気温 30t:: 1 C ，a ピネン初期濃度1. 14pb
0
αーピネン単独， 10pb
図 4-3
オゾン共存下での相対濃度の時間変化 .71
チャンパー内気温 30t:: l C ，オゾン濃度 0 ， 10
O
BVOC
図 4-4
，20pb
での
， 20pb
における
の減衰速度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . • . . . • . . . .. . . . .17
オゾン暴露前日の αーピネン発生量を基準としたスギからの
αーピネン発生量の相対値. . . . . • ... .• . . ... ... " . ... . •.. .. . . ... . • • 7
図 4-5
オゾン暴露前日の Fーピネン発生量を基準としたスギからの
. . .. ...
。ーピネン発生量の相対値. . . • • . " ，
• . •.. . .，
図 4-6
. • . .• • .• • • .，
. . • 87
オゾン暴露前日の α
ーピネン発生量を基準としたヒノキからの
αーピネン発生量の相対値. . . ... . . • ... . ... ... .• . •. • • ..' • .• .. . . 97.
図 4-7
オゾン暴露前日の Fーピネン発生量を基準としたヒノキからの
Pーピネン発生量の相対値...........................
図 8
-4
"'
•• ..80
オゾン暴露前日の αーピネン発生量を基準としたアカマツからの
αーピネン発生量の相対値. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . • . . .18
図 9
-4
オゾン暴露前日の -s ピネン発生量を基準としたアカマツからの
8.
。ーピネン発生量の相対値.， ••..................，. •..........• 2
図 4-10
オゾン暴露前日のイソプレン発生量を基準としたコナラからの
. . . " ... ... • •.. ... ... . . .• • .83
イソプレン発生量の相対値.........
第 5 章近畿圏の BVOC
発生量の推定
図 5-1
BVOC
図 5-2
林齢と材積の関係........................
図 5-3
幹現存量に対する枝，根，葉の割合 " ..
‘
....
図 5-4
近畿圏における樹種別の葉のバイオマスの割合 . .. .. ... . " . ... . •. . .
92
図 5-
近畿圏における夏季のイソプレン発生量ポテンシヤノレ. ...• " • ..96
図 5-6
近畿圏における夏季のモノテノレベン類の発生量ポテンシヤル. .. • •.. .79
図 5-7
近畿圏における夏季のイ不からのモノテルペン類の
発生量推定方法. .............•..• .•..•......• ..•• • •. • •... .89
•....
09.........
• • •••••• .92
............98
発生量ポテンシャル.......
図 5-8
8 月における BVOC
発生量の日変動. . . . . . • . . . . • . . . • . • . . . • . • . • . . • . 10
-5
図 9
1 月における BVOC
発生量の日変動.，. . . . " ...，. • • . •. ... .. . . . .• . • 10
図 5-10
樹木の葉の量の季節変化 . . . . . . . . . . . . • . . . . . • • . . . • • • • . . . . . . . . . • . 10
図 5-1
近畿圏における BVOC
図 5-12
近畿圏における春季の BVOC
発生量ポテンシヤノレ. . • • • . . . . . . . . . . • . 3
01
図 5-13
近畿圏における夏季の BVOC
発生量ポテンシヤノレ. . . • . . . . . . • • . • • . • 4
01
図 5-14
近畿圏における秋季の BVOC
発生量ポテンシヤル. • • • . . . . . . . . . . . . . 5
01
図 5-15
近畿圏における冬季の BVOC
発生量ポテンシヤル. .. . • •..，. . . •. . • . 6
01
発生量の季節変動. . . . . . . • . . . • . . . . . . . . . • • . • 2
01
111
第 6 章数値モデ、ノレ MM5/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
図 6
-1
計算領域. . . . .. . . .. .. • . .. . . . • .. . . .. . . .. . .. . .. . . .. . . . . .. . . .• . .. 10
図 6-2
気象モデル MM5
から計算した 202
年 7 月気温データ及び観測値 .12
図 6-3
気象モデル MM5
から計算した 202
年 7 月日射量データ及び観測値 .12
図 6-4
3km
メッシュごとの気象条件を考慮した 23
日 41 時の
イソプレン発生量データ . . .. . . . .. .. . .. . . . .. .. . .. . . .. • • .. ... • . . 13
図 6
-5
メッシュごとの気象条件を考慮した 32
3km
日 41 時の
モノテルベン類発生量データ . .. . . .. . . .. .. . . • . • . • • • .. .. . . ... . .• 14
図 6-
森林植生からの BVOC
発生量を考慮する場合の CMAQ
図 6-7
森林植生からの BVOC
発生量を考慮しない場合の CMAQ
図 6-8
葉温 COl
上昇する場合での森林植生からの BVOC
入力データ (BIO
CMAQ
+1データ).
入力データ. . 16
入力データ 17
発生量
. .. • .. . . . .. • • . . • • . . .. • • . . ... . . 18
図 6-9
各観測地点の分布. . . .. ...'. . . . • . • • .. . . .. . . . • .. . . .. . . ... .. . .. • . • 12
図 6-10
観測地点桃山台における NOBIOBIO-
図 6
-1
シミュレーション結果の観測値との比較 20(
観測地点今宮中学校における NOBIOBIO-
図 6-12
シミュレーション結果と
観測地点桃山台における気象モデル MM5
BIO
と NOBIO-
BIO
+1と
BIO
BIO
AOT40
図 6-17
)3(2
.)4(
. . . . . . . . . . . . 127-130
シミュレーション結果における月平均時間ごとの
年 7 月)(1)
)2( )3(
(4).....134-137
シミュレーション結果における月積算オゾン
)hbp(
の分布 20(
O
葉温 l C 上昇に伴う BVOC
AOT40(pbh)
から計算した
年 7 月). . .. .. • • • • . . .. • • • . .. . • . 1
25
年 7 月) )1(
オゾン濃度の増加分布 20(
図 6-16
年 7 月). . .. .. . • • . • . .. . .. . . • . . . 1
24
シミュレーション結果における月平均時間ごとの
オゾン濃度の増加分布 20(
図 6-15
年 7 月). .. . • . • . • 3
21
から計算した
観測地点今宮中学校における気象モデ、ル MM5
風速，気温，日射量及び観測値 20(
図 6-14
シミュレーション結果と
シミュレーション結果の観測値との比較 20(
風速，気温，日射量及び観測値 (20
図 6-13
年 7 月). .. . .. . . . 1
23
年 7 月). . . . . • • .. . .. .. • • • . .. .. . .. . . • . . . 1
38
発生量の影響による月積算オゾン
の増加量分布. . . . .. . . . . . .. . . • • .. • . • . . .. . . • .. .. • • • . • 139
lV
表目次
第 1章序論
表 1-1
世界各国の光化学オキシダントの環境基準値 . " •... •.. ....• • .....• • 4.
第 3 章森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
表 1
-3
定性分析における BVOC
の保持時間. .. .. ... . " .. . .，
. . ... ... .，
• . •7
2.
表 2
-3
定量分析における BVOC
の質量数と確認イオン.........
表 3
-
針葉樹及び広葉樹の定量に用いた BVOC
表 4
-3
PAR
表 5-3
減衰実験の誤差[標準偏差.J
表 6
-3
樹種ごとの葉のバイオマス. . . ... . • •.. • .，
• . ... .. . . ... . •. ... ....
表 7-3
広葉樹の標準状態での BVOC
発生量. ...，.
表 8-.3
針葉樹の標準状態での BVOC
発生量. .. . . • • . . . . . . . . . . . . • . . . . . • .. . . .73
0 ，35μmolm
九
ー l における BVOC
第 4 章オゾン暴露が樹木からの BVOC
72.
•，
.. .......•.•.. 8
2.
検量線...
•.• 2
3.
減衰係数........
......................................23
. ... . " ，
. . •，
. . . . • 63
発生量に及ぼす影響
表 1
-4
BVOC
表 2
-4
オゾン暴露実験におけるスギから発生する BVOC
表 3
-4
オゾン暴露実験におけるヒノキから発生する BVOC
表 4
-
オゾン暴露実験におけるアカマツから発生する BVOC
表 5
-4
オゾン暴露実験におけるコナラから発生する BVOC
第 5 章近畿圏の BVOC
.5
3.
のオゾンとの反応定数.，. . •.. " . .，
. . ... .• • • . • • ... . • • . ... .0
7.
量. . . . . . . . . . . . .. . . .37
量...
.. •.•..•• 4
7.
量. . . . • . . • .. . . .57
量. •. .• •. •..•• 6
7.
発生量の推定
表
1"""5
樹種ごとの全幹密度と基礎密度. . . . • . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . • .. . . . .19
表 2
-5
近畿圏における樹種別の葉のバイオマス..............
表 3-5
近畿圏の夏季における樹種ごとのイソプレン発生量.........
表 4
-5
近畿圏の夏季における樹種ごとのモノテルベン類発生量 . .，
• . . .，
.. • • 59.
表 5
-
落葉広葉樹，常緑広葉樹，針葉樹の葉の季節変化. . ... .. . . " • • .• .• .2
01.
第 6 章数値モデ、ル MM5/CMAQ
•..•... 3
9.
49.
を用いたオゾン濃度シミュレーション
表 1
-6
計算領域のサイズ及び解像度. • • . • • . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . • . • .01
表 2
-6
各観測地点の名称. . . . . . . . . . . . . . . . . . . • • • • . . . . . . . . . . . . . • . • . .0
21.
，
121
表 3
-6
モデル評価統計指標. • . . • • . • . • . . . • . . . • . . . . . . • • . . • • . . . . . . • . • .131
，
231
1
第 l章序論
第 l章序論
はじめに
.1 1
1943
年のロサンゼルス光化学スモッグ事件で人々に被害が生じ，光化学スモッグが注目
された。そして， 1950
年代の初期に Hagen
]I-I[・
timS
によって光化学スモッグの多く性状が
オゾンと他の光化学オキシダントの存在によって説明できることが報告された。その数年
後，アメリカを中心とした研究者たちがスモッグチャンパー実験を用い，光化学スモッグ
が発生するメカニズムを解明し [1-2]
光化学オキシダントは工場や自動車から排出される一
次汚染物質である窒素酸化物質 CNO
称 VOCs
，以下 VOCs)
x)
と揮発性有機化合物elitaloVC
cinagro
compounds
，略
が太陽からの紫外線を受けて，光化学反応を起こし，生成される二
次汚染物質の総称であると定義した。その主成分の 90 略以上がオゾンであるため，光化学
オゾンとも言われる。オゾン以外のオキシダントには，パーオキシアセチルナイトレイト
lytecayxoreP(
etartin
，略称 PAN)
や過酸化水素 CH 2 0 2 ) ，アルデヒドなどがある。現在ではそ
れらの反応メカニズムがモデル化され[1-3]数値シミュレーションに用いられるまでになっ
ている。しかし，大気中で，実際に起こる光化学反応は非常に複雑であり，光化学オキシ
ダントに関しては，未だ不明な点が多く残っている。
日本では， 60 年代からの自動車の増加に伴い， 1970
件が発生した。そして， 179
年に日本で初めて光化学スモッグ事
年の夏期には，東京周辺のみならず，大阪湾地域，愛知県等
においても被害が報告され，その発生地域が拡大された。当時の光化学オキシダント濃度
は .O 32ppm
C現在の環境基準は 1 時間値 0.6
ppm
)を記録し，被害者も年間数万人に及び，
大きな社会問題になった。その後，自動車排ガス規制，自動車エンジンの改良，触媒クリ
ーナーなどの新技術の開発により，光化学オキシダントの先駆物質である窒素酸化物の排
出量が大量に削減された結果， 1980
年代に入ると，光化学オキシダント濃度は減少し，光
化学スモッグ問題は沈静化した。しかし，近年，この光化学スモッグの発生源になる光化
学オキシダント濃度が再び上昇していることが報告されている[]4-1[
日
ト
[J
]6
。図 1-
に示す，
日本全国の大気汚染測定局で測定された光化学オキシダント濃度の日中の日最高 1 時間値
の年平均値の経年変化 -1[ 7]から，昭和
15 年から 5 年にかけて光化学オキシダント濃度が減
少し，その後，しばらく横ばいであったが，昭和 60 年から光化学オキシダント濃度がほぼ
単調に上昇していることがわかる o その上昇率は 20
によると， 1985
年から 204
度はそれぞれ， 21.pb
，2.7pb
年間で約 5pb
である。大原)702(
]6-1[
年度の 20 年間における 5 年ごとの光化学オキシダント平均濃
，24.2pb
，24.9pb
合で増加していると報告している。また，環境白書 ]8-1[
であり，約 0.25pb/
年 0%/
年)の割
に掲載されているオキシダント注意
報発令日数の増加，被害届人数の増加，環境基準達成状況などからも，近年の光化学オキ
シダント濃度の上昇を見て取れる。
日本の光化学オキシダント濃度がなぜ，増加しているのか，秋元[)302(
日]は，長距離越
境汚染により日本に流入するパックグランドオゾン濃度の上昇を一つの原因として挙げて
4Ei
第 l章序論
おり，中国でのモータリゼーションなどによる窒素酸化物などの排出量の増加が，
光化学オキシダント濃度上昇の一つの要因と考えられている。また， Wild
)402(
and
日本の
Akimoto
1[ 叫の最近のモデ、ル計算結果は，長距離越境汚染問題はアジアのみに限定されるので
J01-ll
はなく，ヨーロッパや北米の光化学オキシダント濃度も日本に影響を与えている
こと
を示している。もはや，光化学オキシダント問題は，地域や国家の問題ではなく，国際的
な地球規模の問題になっている。
01.0
80.0
ト
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
ー
一
一
一
一
一
一
一
一
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一
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一
一
一
一
一
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一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
60.0
(一一一一一
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制
鰻
L-{
一一一一
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40.0
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00.0
ト
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
一
勧
.Sr1iS:J 2 S~J
5SiG!5S 7SS 65S
S6~
9ifS
065 1US 05主'1 36lil
ドト一一般環境大気測定局 4
図 1-
S51
秋元[)302(
~12
3H 4H.:H 6卜17'1 !"ili91101:1
ll1i 214-.1H31 6111叶51
I引
I-i 17
年度
一自動車初出ガス測定局|
昼間の日最高 1 時間値の年平均値の経年変化
:昭和 15 年(1 976
年) ; H1
)59
1-5]と違う観点から，若松ら(1
1-[
平成 1 年 981(
]1 や大原 )302(
年)
ト
[ ]7
は，地球温暖化に伴う
気温の上昇や都市のヒートアイランド化及び紫外線量の増加が，夏季オゾンの高濃度化の
要因と指摘している。また，地球全体で見ると， ledarG
前世紀と今世紀で 10pbv
いる。
から 20pbv
ら(]121-1[)599
は，対流圏オゾンは，
へと約 2倍に増加したと報告し
2つの要因を指摘して
1 つの要因は，成層圏オゾンの対流圏への混入，もう 1 つの要因は，自動車や工場
から排出される窒素酸化物と非メタン炭化水素 (Non
Methane
)snobracdyH
の光化学反応に
よって生成される光化学オキシダントであると述べている。そして，今世紀の対流圏オゾ
ン濃度の増加分のほとんどは，光化学オゾンの増加によると考えられている。
G ledea
本研究では， r
]21ら
-1[)5991(
，若松ら(1 )
59
l-[
]l ，大原 )302(
地球温暖化に伴う，森林植生起源揮発性有機化合物 cinegoiB(
称 BVOC
，以下 BVOC)
elitaloV
[1-7]と同じ立場に立ち，
cinagro
compounds
，略
の発生量の増加が光化学オキシダント濃度を増加させる可能性につ
いて検討している。
光化学オキシダントの先駆物質になる揮発性有機化合物 (VOCs)
炭化水素 (NMHC)
と植生起源 BVOC
地球上で発生する全 VOCs
に分けられている。 G
uenthr
発生量の 90%
は，人工起源非メタン系
ら(1 )59 ]31-1[
によると，
以上が植生起源であると報告している。さらに，
円ノ臼
第 l章序論
ら(1 )39
rehtnuG
[1-
昇もしくは PAR
(r )491
etraC
]51-1[
は
， BVOC
]4
発生量が葉温や光合成有効放射 (PAR)
に依存し，葉温上
増加に伴って発生量が増加することを指摘している。また，
によると植生起源 BVOC
1( )79
と報告している。 Benjami
l1- J6
の反応性は，人為起源 VOC
も，各種 VOCs
減少する時間を比較し，代表的な BVOC
s より 3 倍程度高い
の OH ラジカルとの反応で 37%
であるイソプレン， αーピネン，
-s
ピネンがそれ
ぞれ1. 4 ，.2 6 ，.1 8 時間を要するのに対し，主として自動車から排出するベンゼン，
エン，ブρルベンは .9 4 ，.1 9 ，.5 3 日間も要することを示し， BVOC
まで
トル
の反応性の高さを報告
している。
日本は国土の約 70%
が森林植生に覆われているため，植生起源 BVOC
えられる。近年の地球温暖化に伴い BVOC
発生量が多いと考
発生量が増加していると推測でき，さらに温度
上昇により反応速度も増加していると推測でき，地球温暖化により光化学オキシダント濃
度が増加することが懸念される。
もちろんグローパル大気汚染]01-1[
によるパックグラン濃度の増加が近年の日本の光化
学オキシダント濃度の増加の主要因と考えられるが，地球温暖化による森林植生からの
BVOC
発生量の増加も考慮するべきである。
.1 2
光化学オキシダントの環境影響
光化学オキシダントが地球規模の環境問題として注目されるのは，その悪影響が人間，
動植物まで広範囲に及ぶからである。光化学オキシダントは，
日射が強く，気温が高く，
風の弱い夏季に濃度が高くなり，光化学スモッグを発生させる可能性が高い。光化学スモ
ッグが人間の健康に与える悪影響は，目がチカチカする，異物感，流涙，痛み，喉の痛み，
咳などの他，皮膚の発赤，呼吸が苦しい，手足のしびれ，めまい・頭痛・発熱，意識障害，
H匝吐などが挙げられる。また，最近の研究によるとオゾンの悪影響は，高濃度時のみでは
なく，低濃度長期曝露も細胞損傷，肺水腫，肺の炎症を引き起こすことが報告されている
]71-1[
。人の健康を保護し，生活環境を保全するために，世界中の多くの国は，環境基準を決
めている。この基準は固または地域によって異なる。表 1 -1
に世界各国の光化学オキシダ
ントに関する環境基準を示す。日本における光化学オキシダントの環境基準は 1 時間値が
0.6pm
以下であり，世界中でももっと厳しい基準となっている。
光化学オキシダントの悪影響は人間だけでなく，森林植生にはもっと悪影響を与えてい
1
る。植物のオゾンによる被害が 49
年のロサンゼルス湾域で初めて現れ， 0
591
年以降の
6 年代末から 07 年代初めにかけて各国で
欧米での森林の壊滅的枯損がきっかけになり， 0
野外での現地調査が盛んに行われた。森林衰退の原因は一時，酸性雨と考えられていたが，
現在ではオゾンや酸性ガスなどのガス状大気汚染物質が有力視されている。オゾンによる
植物の被害の報告は， sdrahciR
1( )859
]91-1[
らの南カルフォルニアで 4
591
年以来問題となっ
ていたグーレプ葉の褐色斑点がオゾンにより生じたとの報告まで遡ることができる。
qu
第 1 :章序論
表 1-
世界各国の光化学オキシダントの環境基準値 [1-8]
国名等
環境基準値(平均値)
日本
0.06ppmU
時間)
米国NAAQS
0.8pm(8
時間)
カリフオノレニア州
0.09pm
0.7pm(8
(1時間)
時間)
カナダ
0.65pm(8
EU
021
イギリス
通報関値1
08
警戒闇値240
ニュージーランド 051
0.10pm
80.
オーストリア
M1li )791(re
ト
[ ]02
備考
1年での4番目に高し、1 日最高8時感知の
3年平均値が基準以下の時に基準を達
成している
時間)
陪m
1
陪m
1
3
3
pO pm(4
201
201 年の目標値 :3 年間の平均で暦年
ごとに2
5 日を超過してはならない
8( 時間， 0.6pm)
開m
1
3
階m
1
3
年までに達成すべき目標
1( 時間， O.0 p9 pm)
(1時間、
闇値の超過は連続する 3時間につい
て，測定までは予測される
0.12pm)
(1時間)
年間許容超過回数0
(I時間)
時間)
891 年開始日から 01 年以内の基準超過
回数許容限定: 1年に 1 日
らによる南カルフォルニア地域における研究では，オゾンの大気濃度とポ
ンデローサマツ suniP(
pondersa)
告している。さら)こ，
Ske 1ll)791(y
とジェフリーマツ suniP(
2-l
J1
)yerfeJ
の衰退との因果関係を報
らによる米国北東域における森林地帯の広葉樹種の
枯損とオゾンの大気濃度に関する研究でも，同様な因果関係を報告している。しかし，世
界的には，森林衰退とオゾンとの因果関係はまだ認められていない。日本では， 1985
年に
関東地方北西部を中心としたスギの衰退が報告され，その後各地の森林枯損の実態が次々
と明らかになってきた。その原因については色々な仮説がなさされているが，森林枯損が
著しい現地における環境測定の結果に基づくと，オゾン，酸性霧などの大気汚染物質が森
林植生に対して，何らかの影響を及ぼしている可能性があると指摘されている 1[
引 ]
[1-23
森林植生以外に，オゾンによる農作物の被害，生産の減収などの被害も大きい。
Heck
1( )289
2-1[
]4
らは，オゾン暴露実験から得られたドーズ・レスポンス関係式と全米のオ
ゾン濃度分布から，大気中オゾンによる農作物減収額は，農作物全生産の 2-4 誌に相当し米
国全体で年間およそ 30 億ドルに達すると推定した。 Kobayshi
1( )29
2-1[
]5
要農作物であるイネに着目し，イネのオゾンによる減収量を評価した。 20pb
ランドのオゾン濃度とすると
ネの減収は，汚染が軽かった 198
198
年から 1985
年で 160t
び，これらの値は総収穫量の1. %1 と 4.6%
は，日本の最重
をパックグ
年の 5 年間の間関東地方全体におけるイ
，汚染の激しかった 1985
に相当すると報告している。
- 4 -
年で 7850t
に及
第 1章序論
以上のように，光化学オキシダントが，人間，動植物に悪影響を与える被害は非常に大
きい。また，近年の光化学オキシダント濃度の増加がその被害を増加させている可能性が
ある。近年の光化学オキシダント濃度の増加要因の解明，及び光化学オキシダント濃度の
低減対策は重要な課題である。
本研究に関する既往の研究状況
.1 3
植物からの BVOC
oteroL
1( )19
J6
2-1[
発生メカニズムについては，いくつかの仮説が提案されている。
らは，植物がイソプレンを発生するのは，オゾン濃度を抑えて，オゾン暴
露の被害から自分を守るためと仮定している。また， y
ekrahS
ら(1 )59
2-1[
]7
は植物がイソプ
レンを発生するのは植物自身を高温から守るためかもしれないと仮定している。これらは
いずれも仮定の域を出ず，植物からの BVOC
いが，森林植生からの BVOC
ト
[ ]92
J82-1[
発生メカニズムについては未だ不明な点も多
発生量が対流圏オソン生成に重要な役割を果たしており
その役割をより正確に評価するためには森林植生からの BVOC
]03-1[
発生量を精
度よく測定することは重要である。そのため，世界中の研究者により，いくつかの BVOC
測定方法が開発されている
Method)
を用い，sutpylacE
類 (C
203
1o
o
Nunes
)1
02(
[け ]1
らは，枝チャンパー法 hcnarB(
を実験対象とし BVOC
sulbolg
erusolcnE
を測定し 2 種類のモノテルベン
H 16 ) とイソプレン (C SH 8 ) が発生したと報告している。また， Moukhtar(206)
Lけ J2
らは，
年 5 月から 6 月にかけてフランスでヨーロッパモミからのモノテルベン類発生量を枝
チャンパ一法を用いて測定し，イソプレンは発生せず，リモネン， αーピネン，カンフェン
などのモノテルペンが発生したと報告している。 Wang
)302(
3-1[
ー法を用い，中国北京周辺で 93 種類の樹木を研究対象に BVOC
らは主にイソプレンが針葉樹からは主に αーピネン，
したと報告している。 Y
okuchi
1( )489
一方法)を用い，日本のアカマツ suniP(
ピネン，ミルセン，
このように BVOC
3-1[
]4
sned
-s
]3
らも同じく，枝チャンパ
発生量を測定し，広葉樹か
ピネンなどのモノテルベン類が発生
らは，環境制御チャンパー法(グロースチャンパ
ザr01 α
) を対象に BVOC
を測定し， 0.-ピネン，
-s
-s フェランドレンなどのモノテルベン類が発生したと報告している。
測定方法として，枝チャンパ一法やグロースチャンパ一法がよく用いら
れている。枝チャンパー法とは，現地で樹木の枝を透明なフッ素樹脂製の袋に入れ密封し，
内部の BVOC
をサンプリングする方法である。この方法の長所は自然森林からの BVOC
発
生量を直接測定できることである。グロースチャンパー法とは，樹木をグロースチャンパ
ー内に入れ実験する方法である。この方法の特徴は，チャンパー内気温と光量を自由に制
御でき，任意の野外環境を想定して，実験できることである。
BVOV
発生量の環境要因依存性に関する研究では，葉温依存性と光量依存性に関する研
究(主に，広葉樹からのイソプレン発生量)と葉温依存性のみに関する研究(針葉樹からのモ
ノテルペン類)及びオゾン濃度依存性に関する研究があげられる。イソプレンは，樹木の葉
の気孔から排出され，植物の体内に残らないため，夜間に気孔が閉じられると排出されな
くなる，イソプレン発生量は，また日中の葉温の増加に伴っても増加するため，光量と葉
戸同U
第 l章序論
温の両方に依存すると考えられている。それに対して，モノテルペン類は植物の体内で合
成後に，体内に蓄えられるため，光と関係なく夜間にも発生し，葉温のみへの依存性があ
ると考えられている。
ら
J41-l)391(
Guenther
sutpylacuE
4 種類の樹木iL( q
uidambr
は
sulbolg
，Mucuna
)sneirurp
1( [)589
3-I
Guenthr(19)
J8 ，J93-1[)789(bmaL
3-I[
]5 ， Tingey(198)[
3-I
，
，
のモデ‘ル式と比較しながら，新しいモデ、ノレ式を提案した。
年の 6ラ 7 月に行われ，葉温を 18 から 45 C まで変化させ，
， 150
sediolumert
]6 ，
J73-1[)191(ecreiP
0
実験は 190
100
ぴaul ，sulpoP
を用い，これらからのイソプレン発生量の葉温依存性
および光量依存性を調べ，
Evans
caryts
光量も 30
， 50
，
九
・ l の 5 段階に制御し，葉温依存性及び光量依存性を調べ，広葉樹
，2000μmolm
からのイソプレン発生量が葉温と光量に強く依存し， 40 0C までは葉温の増加に伴い，発生
0
0
量の増加が続き， 40 C で最大発生量となり， 40 C を超えると発生量が減少したと報告して
いる。また，光量の増加に伴い発生量は増加するが，光がない夜間ではイソプレンは発生
しなかったと報告している。 Guenther
ら(1 93) J41-1[
の提案したモデ、ル式が，広葉樹からの
イソプレン発生量を精度よく評価できることが認められ，広範に用いられている。例えば，
年 6 月に，地中海の優占樹種のコナラ属の Q
uercs
snecbup
1
からのイソプレン発生量を測定した結果，その発生量は 40-350μg
wdg -・
h1 となり，葉温と光
ら )502(
Simon
1]
[04-
は
， 201
モデルとよく一致したと報告している。 Zhang(20)
量に強く依存し Guenthr(193p-4]
lJl4-
らは，中国北京市周囲の 21 種類の樹木を対象に，イソプレン発生量を測定した結果， Ginkgo
Magnolia
duol
からはイソプレンはほとんど検出されず，sunatlP
Denudata
，P
opuls
inomiS
，xilaS
matsudan
zdiok
silatneiro
，P
endula
からは，多量のイソプレンが発生し，他の樹
木からは，イソプレンは検出されなかったと報告し，イソプレンの発生量は，温度と光量
に強く依存したと報告している。
日本では， Yokuchi(1983[
J24
[4891
ト
叶
)J4 らは， 80
年代に，環境制御チャンパーを用い，
アカマツから発生するモノテルベン類を測定し，さらに，これら，モノテルベン類の季節
変動及び葉温・光量依存性を調べ，アカマツからのモノテルベン類は他の針葉樹と異なり，
光量依存性が存在すると報告している。しかしながら，
日本固有の針葉樹のスギラヒノキ
及び多くの広葉樹，例えば，コナラ，ミズナラ，ブナなどからの BVOC
は，発生量の測定
が始まったばかりで，葉温と光量依存性に関しての研究はほとんど行われていないのが現
状である。
モノテルベン類の葉温依存性について， Tingey(1980
(19
J53-1[
)J41-1，
[391
，Lamb(1987)[
3-I
J34-1[
，198
3-1[
)J6 ，Guenther
ら
J9 らが，モデル式を提案している。いずれも実験から推
定した葉温変数s(K )・1 をパラメータとして用い，モノテノレベン類発生量と葉温との指数関係
を検討している。この葉温変数戸の値は， .O 057-.
り異なる。 Chun(20
3-4 年生苗木 hsalS
らは， 194
J44-11[)
enip
とylobL
enip
年 7 月から 195
14(K
勺の間で変化し，植物の種類によ
年 5 月の間，アメリカフロリダ周辺での
からのモノテルペン類を測定し，発生量の季節変動及
び葉温依存性を調べた結果，葉温上昇に伴いモノテノレベン類の発生量が季節に関係なく指
- 6 -
，
第 l掌序論
数的に増加し， Guenthr(19)[
!-3
小さいのに対して， ylobL
)5 モデ、ル式と一致し， hsals
らの発生量の季節変動が
pineP
からの発生量の季節変動は大きく，樹種による差が認めら
enip
れたと報告している。 Moukhtar(206)[
)23 らは， 203
年 5 月から 6 月の問，フランスでヨーロ
卜
ッパモミからのモノテルベン発生量を枝チャンパー法を用いて測定した結果，イソプレン
は発生せず，
a- ピネン，カンフェンなどのモノテルベンが発生し，それらの発
リモネン
生量は Tingey
1( 980)
4
1
[
)3 のアルゴリズム式に一致したと報告している。 Kempf
1( 98)
[1-4
)5 らは，
グロースチャンパーを用い，アメリカワシントン州周辺のトウヒからのモノテルベン類を
測定し， Tingey(1980)[
1-4
)3 ・アルゴリズム式に一致したと報告している。このように，多く
の研究が，葉温の増加に伴いモノテルペン類が指数的に増加することを報告している。
欧米の研究者たちは，近年の地球規模の光化学オキシダント濃度の上昇に対し新たな研
発生量
究に着手している。光化学オキシダントの主要発生源である森林植生からの BVOC
が，オゾン暴露によりどのように変化するかということである。オゾン暴露により発生量
が増えるのか?，或は減るのか?，もし，オゾン暴露により
発生量が増加する正の
BVOC
フィードパック機構が存在すれば，光化学オキシダント濃度が，ますます増える恐れがあ
る。森林植生からの BVOC
ントップチャンパー (OTC)
発生量のオゾン濃度依存性を解明するために，欧米ではオープ
を用いた樹木のオゾン暴露による BVOC
験が，盛んに行われている。 Heiden
ら(1 9)
l1-4 J6
は
， 5 年生の苗木 s
uniP
発生量を調べる野外実
sirtsrevlys
1.に
50pb
のオゾンを 2 年間暴露するとモノテルベン類の発生量が 40 幅増加したと報告している。
ら (194)
Hewit
suniP
-1[は
)7，
4
pinea
1.に大気レベル濃度のオゾンを曝露すると
γーテルピネンの発生量は 30-65
リモネン，
目減少するが， αーピネン，
発生量には影響しなかったと報告している。 Penulas
sineplah
1.を対象に地中海の
高い季節や地域で BVOC
用い，
9 つの OTC
xeli
オゾンを 40pb
.pps
で 2 年間 BVOC
ゆail
dnutor
auqilis
ヲ
.1
Olea
-s
ピネン
l1-4 J8
は
，
ミノレセン，
o ーシメン
苗木 s
uniP
の測定を行ない，オゾン濃度が
発生量が増加したと報告している。Ll aisu
いくつかの 3 年生の吉木ainotareC(
.L ，Q
uercs
ら (19)
-s
aeporu
(20)
，
.1
[1-4
Quercs
)9
は
， OTC
xeli
.pps
を
xeli
1.)をオゾンをろ過した空気，オゾンをろ過しない空気，
付加した空気に 2 年間曝露すると， αーピネン発生量はオゾン暴露の影響を
受けないが，オゾンを 40pb
付加した OTC
95 九増えたと報告している。 Vuorine
ら (205)
での苗木からのリモネン発生量と全 BVOC
5-1[
)0
は
1 年生の百木 P
endula
Roth
.B
は
に大
気濃度の 2 倍のオゾン濃度を暴露しても 7 月と 8 月のモノテルベン類発生量には影響を与
えなかったと報告している o 以上のように，長期オゾン暴露実験では， Hewit
ら (205)
Vuorine
5-1[
)0
を除くと，オゾン曝露により BVOC
ら]741[)91(
発生量が増加することが示され
ている。
日本では， 190
年代から主要な樹木に対するオゾン曝露の影響に関する実験研究が開始
されている。しかし，主な研究は，樹木の成長や生理機能に対するオゾン暴露の影響の調
査であり[ト )15)25-1[ ]35-1[
樹木の BVOC
発生量に対するオゾン暴露の影響に関する研究は見
当たらない。また，近年日本ではオキシダント濃度が上昇しており，オキシダント注意報
- 7 -
，
第 1章序論
発令日数と被害届人数の増加が生じている(IJ45- 。秋元 )302(
5-![
Jは，中国でのモータリゼー
ション等による窒素酸化物などの発生量の増加による光化学スモッグ激化の影響を直接に
今後少なくとも 10 年間はオゾン濃度が増加し続けると予測している。さら
受けるため，
発生量は，地球温暖化により
に，光化学オキシダントの先駆物質である樹木からの BVOC
増加することも懸念されている
J41-1[
。
(光化学オキシダント注意報発令基準)を超える高濃度のオゾン暴露を樹木が受
120pb
発生量が増加し，オゾン濃度を高めるのか， BVOC
けた場合， BVOC
発生量が減少し，オ
ゾン濃度を抑圧するのかは，重要な検討課題である。しかしながら，オゾンの低濃度長期
暴露による BVOC
発生量の変化に関する実験は実施されているが，オゾンの高濃度短期暴
露による BVOC
1( )9
ら )502(
4-1[
発生量の変化に関する実験は，まだ実施されていない。また， Heiden
J6 ，Hewit
5-[
)0
ら)491(
4-1[
などの多くの OTC
J7 ，saleunP
ら(1 )9
[1-4
J8 ， lL aisu
)20(
4-1[
ら
J9 ，Vuorine
を用いた研究は，オゾン曝露後の樹木からの BVOC
発生量
発生量の変化に関する測定は，まだ実施さ
の変化を測定しており，オゾン曝露中の BVOC
れていない。
以上のように， BVOC
発生量に対するオゾン暴露の影響は未だ不明な点が多い。日本で
は，この分野での研究調査は遅れ，ほとんど実施していないのが現状である。近年の光化
学オキシダント濃度の増加傾向，特に 120pb
を超える高濃度オゾンの発生時間数が増加す
る傾向が続けば，高濃度オゾン暴露が森林植生からの BVOC
発生量に及ぼす影響を評価す
る研究は，非常に重要となる。
森林植生からの BVOC
は，地域規模の BVOC
発生量の測定及びその葉温・光量依存性を研究する最終的な目的
発生量を精度よく推定し，それを大気質モデルの入力データとして
使用することで，将来のオゾン濃度を推定することである。
Solmon
)402(
J5H[
らは，フランスを対象地域として 2km
象に文献から標準発生量を調べ， Guenther
1( 1[9
引
J [391
の解像度で， 24 種類の樹木を対
)J41
ト
のアルゴリズムを用いてイ
ソプレンとモノテルベン類の発生量ポテンシャルのデ}タベースを作成した。この
BVOC
発生量データを用い，北フランスの地上付近で高濃度のオキシダントが観測された 198
8 月 8 ， 9 日を対象に，大気汚染濃度の再現を試みている。植生 BVOC
とない場合 (NOBIO)
BVOC
のオゾン濃度を比較したところ， BIO
年
がある場合 (BIO)
の方が平均 18pb
高くなり，
発生量がオゾン濃度に及ぼす影響が大きいことを報告している。
このように，地域規模の光化学オキシダント濃度を計算する場合，森林植生からの BVOC
発生量を考慮することが重要で，その影響が大きいので精度も要求される。
そこで，本研究ではグロースチャンパ」を用い研究領域である近畿地域の優占樹種から
の標準 BVOC
発生量を実験により求め，次に森林データベースを用いて樹種ごとの葉のバ
イオマスを推定し，さらに気象モデ)レ
3km
メッシュの BVOC
から得られる気温と光量の気象データから，
MM5
発生量データを作成する。このデータを大気質モデル CMAQ
データとして使用しオゾン濃度計算を行い (BIO)
，BVOC
の入力
発生量がない場合のオゾン濃度
n
δ
第 l章序論
計算 (NOBIO)
と比較することにより，森林植生からの BVOC
発生量が光化学オキシダン
ト濃度に及ぼす影響を評価する。
.1 4
研究目的・方法
本研究の目的は，
生量の葉温依存性，光量依存性を調べ， )2(
らの BVOC
BVOC
(1)近畿圏での森林植生からの
発生量を推定し，その BVOC
発
さらに高濃度短期オゾン濃度曝露が森林植生か
発生量に及ぼす影響を明らかにし， (3)BVOC
発生量がメソスケール規模の光化
学オキシダント濃度に及ぼす影響を明確にすることである。
森林植生は，オゾン生成の先駆物質である BVOC
林植生からの BVOC
の主要発生源であるが，近畿圏での森
発生量は，正確には見積もられていない。また， BVOC
温，光量に依存し，季節や時間によって大きく変化する。さらに， BVOC
濃度にも依存性があるとの報告もなされている。そこで，
(1)近畿圏に生育する優占種類の
発生量は，葉
発生量はオゾン
この研究目的を達成するために，
9 種類の樹木と稲から発生する BVOC
ャンパ一実験から推定し， )2( 次に 4 種類の樹木から発生する BVOC
発生量をグロースチ
の葉温，光量，オゾン
暴露影響を調べ， )3( 続いて近畿圏の森林データベースを用い，材積データから樹種ごとの
葉のバイオマス量を推定し，
定し， )4(
Tingey
最後に気象モデル MM5
1( )189
CMAQ
(1)の標準
[H6]
を用いて 3km
BVOC
発生量を用いて近畿圏の BVOC
からの気象データと )391(rehtnuG
メッシュの BVOC
発生量を推
LI-14J
の式，
発生量データを作成し，大気質モデル
を用いたオゾン濃度計算を実施し，森林植生からの BVOC
発生量が光化学オキシダ
ント濃度に及ぼす影響を明確にする。
.1 5
論文の構成
本論文は，第 1 章から第 7 章までの 7 つの章から構成されている。以下，
1 )慎を追って概
要を述べる。
第 1 章では，本研究の研究背景及び本研究に関する既往の研究の状況，研究目的・方法
について述べた。第 2 章では，グロースチャンバ一実験の概要を紹介し，グロースチャン
ノ〈ーを用いた樹木から発生する BVOC
発生量を推定する実験方法，分析方法及び発生量の
算出方法などを述べている。第 3 章では，近畿圏における 9 種類の樹木及びイネから発生
する BVOC
の標準気象状態での発生量，葉温依存性，光量依存性について検討している。
第 4 章では， 4 種類の樹木から発生する BVOC
発生量の短期高濃度オゾン暴露影響につい
て検討している。第 5 章では，第 3 章で推定した各樹木からの BVOC
畿圏森林データベースを用い，近畿圏全体から発生する BVOC
発生する BVOC
発生量の推定， BVOC
発生量データ及び近
発生量の推定及び水田から
発生量の日変動，季節変動などの推定について述べ
ている。第 6 章では，第 3 章，第 5 章の結果に基づいた BVOC
発生量データの作成及びオ
ゾン濃度シミュレーション結果について述べている。第 7 章は本研究の総括である。
- 9 -
第 l章序論
第 1 章序論本研究の研究背景、目的、方法、論文構成
けグロ ~;7.. T~ ンザ験方法分析方法
第 3 章森林植生からの BVOC
lp
グーチャンノいの特徴|
発生量推定及び葉温・光量依存性
l
樹種ごとの標準附C 発生量推定
|
|
=|森林植生からの阿倍生量の葉温依存性
~森林植生からの肝町生量の光量依存性
第 4 章オゾン暴露が樹木からの BVIOC
発生量に及ぼす影響
と|グーチ山ーを用いた樹木のオゾン暴露実験方法|
|オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
第 5 章近畿圏の BVOC
|
l
一
発生量の推定
|
近畿圏の森林借用いた町発生量推定方法
近畿圏の BVOC
発生量ポテンシャル附C 発生量の日
第 6 章数値モデル R品侶/CMAQ
月季節変動向
を用いたオゾン濃度シミュレーションー
|
オゾン濃度シミュレーシヨン「
望一
展一
伽一清
一寸-持
と-の
l
w
'
Uサ圃
論一文
・
一
ロ
閃--n"
4
円
伽一本
研一円五
本一ト
-図
章一
第一
- 01 -
入力データの作成
司|
第 1章序論
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第 1 :章序論
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Chamber
dna
dleiF
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Ozone
dna
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第 l章序論
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第 l章序論
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，93 ，185-97.
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，36 ，391-8.
cinagro
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fo enoz
，.32-71
Gimeno
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，.R ，)402(
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4
A
第2章
第2 章
1.2
グロースチャンパーを用いた森林植生からの BVOC
発生量測定方法
グロースチャンパーを用いた森林植生からの
BVOC
発生量測定方法
はじめに
森林植生からの BVOC
は，対流圏オゾン生成に重要な役割を果たしている ]1-2[
その役割をより正確に評価するためには森林植生からの BVOC
]2-[
]3-2[
。
発生量を精度よく推定する
ことが重要である。そのため，世界中の研究者たちによって，いくつかの測定方法が開発
されている
4
2
[
日 2-5]
]6-2[
]7-2[
[日] ]9-2[
[2-10]
。例えば，枝チャンパー法 (Branch
erusolcnE
，
Method)
グロースチャンパ一法などがよく用いられる方法である。枝チャンパー法とは，現場での
樹木の枝を透明なフッ素樹脂製の袋に入れ密封し，内部の BVOC
である。この方法の長所は自然森林からの BVOC
をサンプリングする方法
発生量を直接測定できることである。し
かし，この方法は，①雨の日は実験ができないなど気象条件に大きく依存する，②チャン
ノ〈ー内の気温と光量を制御できない，③チャンパー内の BVOC
の自己分解を考慮できない，
④実験に用いられる樹木の葉数が限られるため，樹木の個性に依存する要因が測定結果に
大きく影響する，などの欠点が挙げられる。そこで，本研究では，これらの欠点を補える
グロースチャンパー法を採用した。本章では，グロースチャンパーの特徴，グロースチャ
ンぷ一実験方法などについて詳細に述べる。
2.
グロースチャンパーの特徴
グロースチャンパーには次のような特徴を有している。
1.植物育成に最適な光源を用いている。すなわち，グロースチャンパーには分光特性を太
陽光に近付け，植物の育成に適したメタルハライドランプを用い，植物の光合成など生
理機能が正常に行われることを保障している。
.2
グロースチャンパーの温度，湿度制御システムの制御幅がそれぞれ::!::
O
l C7:，
:!::
出R.H.
な
ので，気温，湿度の設定値に合わせ，グロース環境を精度よく制御することができる。
照度システムには灯数制御システムがあるので，光量も設定値に合わせ，グロース環境
を精度よく制御することができる o
.3
季節に限らず一年中実験することができる。これは実験者たちに非常に便宜を図る事で
ある。
.4
一度にいくつかの同種類の樹木をチャンパーに入れ実験することができ，樹木の個性に
よる発生量の誤差から回避することができる。
.5
植物のオゾン暴露実験ができ，曝露中の発生量を求めることもできる。枝チャンパー実
験法は植物からの BVOC
測定だけに限定される。
しかし，グロースチャンパーの容積に限りがあるため，グロースチャンバー実験では，
成木の代わりに苗木を用いざるをえない欠点も存在している。
υ
F同
句lム
第2章
2.3
グロースチャンパーを用いた森桝直生からの B VOC
発生量測定方法
グロースチャンパ一実験方法
2.3.1
実験装置
グロースチャンパー実験に用いる実験装置は，グロースチャンパー (TGE
ミック) ，熱脱着装置を備えたガスクロマトグラフ・質量分析装置 (Gas
retmortcepS
，以下 GCIMS)
(QP2010
ー l( OO%
捕集管 g02(
K)I ， T 型熱電対，ポロメータ (L ト 160
/Mas
208 - lauD01
60/8mesh)
IL .COR)
エスベック
Chromatgphy
島津) ，大気サンプルポンプ (
SP
ノレサイエンス) ，捕集剤を充填した ATxale
-3
ジーエ
，オゾン吸収フィ fレタ
，サンプリングチューブ(テフロ
ン)から構成される。
2.3
.2 実験方法
グロースチャンパー実験では，まず，チャンバー内に対象樹木を入れて密封し，グロー
スチャンバーの気混，光量制御システムを起動させ，チャンパー内気温と光量を実験条件
定時間間隔ごとにチャンパー内空気を捕集淘j を充填した Tenax
に合わせて制御し，次に，
TA 捕集管に一定量サンプリングする。そして最後に GC川~S を用いて，成分分析を行い，
BVOC
含有量を定量化する
b
実験装置と実験の流れを図 2- 1 に示す
皿
Tube
reb
図 1-2
elpmaS
皿
l'I pl
E
Cha
E
Growth
-
-
•••••••••••• •••••• ••••••••••••••••••••••
-
a
z
-
•••
D
GC爪~S
ATD.50
実験装置及び実験の流れ
また，グロースチャンパーによる植物のストレスを回避するために，植物を実験前に，チ
ャンパー内に入れ馴化させ，実験前後に一定量の水上げを実施した。これらの詳細につい
ては，第 3 章と第 4 章の実験方法のところで記述する。
- 61 -
第2章
グロースチャンバーを用いた森材植生からの BVOC
発生量測定方法
測定結果の補正実験
2.4
グロースチャンパー実験で、は，グロースチャンパー内の空気の漏れ，
が生じ，樹木からの
BVOC
BVOC
の自己減衰
発生量を正確に推定するためには，これらの影響を考慮、しなけ
ればならない。
グロースチャンパーの漏れ実験
2.41
グロースチャンパーを完全には密封することが出来ないので，グロースチャンパーの気
密性を確認する必要がある。そのために，グロースチャンパー内を高濃度の
CO 2 で満たし，
一定時間間隔で濃度変化をモニタリングする濃度減衰実験により，グロースチャンパーの
漏れ率を求めた。
2.42
BVOC
自己減表実験
森林植生から発生する
BVOC
は，グロースチャンパー内で光による自己分解，およびグ
ロースチャンパーの内壁への吸着により，濃度減衰が起こる。そのために，グロースチャ
BVOC
の標準
試料をグロースチャンパー内で気化させ，十分に混合した後，一定時間間隔で BVOC
濃度
の自己減表率を求めた。
変化をモニタリングする濃度減衰実験により， BVOC
ンパー内の気温と光量を実際に実施する実験条件と同様に制御し，一定量の
.2 5
まとめ
本章では，本研究に用いるグロースチャンパーの特徴及びグロースチャンパー実験方法
について述べた。 2 節では，グロースチャンパーの特徴，欠点について述べた。 3 節では，
グロースチャンバーに用いる実験装置，実験方法について述べた。 4 節では，グロースチ
ャンパー内の空気の漏れ，
BVOC
の自己減衰を求めるための実験方法の概要について述べ
た
。
EA
噌
t
『
第2章
グロースチャンパーを用いた森林植生からの BVOC
発生量測定方法
参考文献
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foelitalov
cinagro
第 3章
森桝産生からの
BVOC
発生量及び葉温光量依存性
第 3 章森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
.3 1 はじめに
地球上の森林植生は，大気中にイソベレンやモノテルベン類α( ーピネン，
の植生起源揮発性有機化合物 (BVOC)
を発生する ]1-3[
]2-3[
]3-[
レンを，針葉樹からはモノテルベン類を発生する ]3-[
]5-3[
。植生起源の BVOC
-s
ピネンなど)
。広葉樹からは主にイソプ
]4-3[
は，地域規模
から地球規模にわたって大気化学過程で重要な鍵を握ると認識されている。序論でも述べ
たように， Guenthr
ら(1 )59
は，地球上で発生する全 VOCs
]4-3[
起源であるとしている。また， Lamb
生量を 29Tg
nobrac
ら(1 )39
]6-3[
と見積もったのに対し， tecalp
発生量の 90%
以上が植生
は，アメリカの植生起源の年間 BVOC
ら)091(
は，人為起源を 19T
]7-3[
発
nobrac
と見積もっている。植生起源と人為起源でどちらが多くの量を発生するかは評価方法によ
って大きく異なるものの，植生起源の BVOC
に
， G
uenthr
ら(1 )39
3[
サ]は，発生量は樹種だけでなく，葉温や光合成有効放射 (PAR)
依存し，葉温上昇もしくは PAR
NOx
の発生量は，かなり大きいと推察できる。更
増加に伴って発生量が増加すると報告している。
の光化学反応による対流圏でのオゾン生成は，植生起源 BVOC
れ，人為起源の VOC
の存在により高めら
retraC
1( )49 ト[ ]01 は，植生起
s よりも反応性が高いとされている ]9-3[
は人為起源 VOC s より反応性が 3 倍程度高いとしている。また，
源の BVOC
Benjamin
にも
1( 9 )7
0
は，イソプレン， αーピネン，
]1-3[
車から排出するベンゼン，
sーピネンなどの
BVOC
トルエン，プルベンなどの人為起源 VOCs
は，主として自動
に比べて反応性が高
いことを示している。
植生起源の BVOC
がオゾン生成に与えるインパクトは，主として森林が多く分布する郊
。一方， Chameids
外で大きいという報告例がある ]21-3[
ら(1 )89
は，都市域での重要性も指摘している。例えば， Solmon
91
おいて 8
)402(
]31-[
]41-3[
や Solmon
)402(
3[ ー]41
は，フランスのパリに
年 8 月 8 日の光化学オキシダント濃度をシミュレートし，植生起源の BVOC
を考慮しない場合と比較して最高で約 18pb
高くなることを示している。
上述したように，発生量の多さ，反応性の高さといった観点からも人為起源だけでなく
植生起源の BVOC
BVOC
も正確に把握することが大気汚染物質濃度予測においては重要であり，
を地域の大気質モデルに組み込む研究が継続して実施されてきた [3-15]
からの BVOC
発生の葉温と光量への依存性を，どのようなアルゴリズムで評価するかとい
う点に力点が置かれている。欧米では森林植生からの BVOC
行われ[ト
]61
[3-17]
ト[
既に BVOC
]81
]91
]02-3[
森林植生からの BVOC
て，植生起源の BVOC
く開始されだした[ト
発生に関しての研究は盛んに
発生量データベースが構築されている。しかし，アジア
ではこの分野の研究は遅れており，日本においても BVOC
ト[
。特に，植物
発生量測定は行われているが
発生量データベースはまだ構築されていない[目的。そし
発生量の光量・葉温依存性の実態把握を目的とした測定が，ようや
]02
。近年の地球温暖化に伴い，将来の森林植生からの BVOC
更に増えることが予測される ]8-3[
]02-3[
発生量は
ことから，このような研究の成果を早期に出すことが
- 91 -
第 3 章森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
求められている。
以上の背景を踏まえ，本章では，
法を用い，森林植生からの BVOC
日本固有の樹木を対象としてグロースチャンパ一実験
発生量の測定を行い，樹種ごとの標準発生量を推定した。
更に，地球温暖化による森林植生からの BVOC
樹木ごとにおける BVOC
発生量の増加を評価する目的で，研究対象
発生量の葉温依存性および光量依存性について調べた。本論文の
最終的な目的は，本実験結果を大気質モデルに組み込むことで，光化学オキシダント濃度
が光化学オキシダント濃度に及ぼす影響を
の現況をより現実的に再現し，植生起源 BVOC
評価することである。
樹種ごとの BVOC
3.2
標準発生量の推定
研究領域及び樹種分布
3.21
研究対象領域は，近畿圏である。ここで近畿圏とは，大阪府，京都府，滋賀県，三重県，
奈良県，和歌山県，徳島県，兵庫県，香川県，岡山県，鳥取県などの全部或は一部の範囲
-3 1)。この地域は，琵琶湖を中心とした豊富な水資源が豊かな自然
を含む地域とする(図
を育成している。図 3-1
に近畿圏での針葉樹及び広葉樹の分布を示す。図 3-2
ごとの面積割合を示す。図 3-1
および図 3-2
airemotpyC(
とがわかる。針葉樹のスギ j
)acinopa
ツsuniP(
rolfisned
，ヒノキ (
Ch
目
7札 16.2%
α
sirapycem
)alupsirc
，クヌギ s
ucreQ(
amisituca
ucreQ(
カシ s
)acualg
，シラカシ s
ucreQ(
ilofeanisrym
，.81
)srehturaC
，アカマ
慨を占め，これら 3 種
，ブナ sugaF(
)atares
，ミズ
)atanerc
，アラ
α
) がそれぞれ森林面積の 8.2
3% ，.1 5札 .5 4怖を占め，これらの広葉樹は森林面積全体の .81
7.4
)asutbo
を占めている。広葉樹のコナラ sucreQ(
ナラ s
ucreQ(
.o
より，近畿圏では針葉樹が優占樹種であるこ
α
) はそれぞれ近畿圏森林面積の .42
類の針葉樹は森林面積全体の 59.8%
には，樹種
札 2.8
札
舗を占め，広葉樹全体の
免を占めている。これらの 9 種類の樹木は近畿圏森林面積の .87
慨を占めている。残り
の 2%
の樹種の影響が本研究では把握できていないが，海外における同種の研究において
BVOC
発生量が多いとされている樹種については網羅できているので，近畿圏全体での
BVOC
発生量推定に大きな影響を与えるほどの発生量もつ樹種が，この 2%
の中に存在する
確率は低いと考えられる。
近畿圏では森林以外にも広範囲に水田が存在している。水田は，主に琵琶湖沿岸部，淡
路島を中心に分布し，近畿圏全面積の .21
怖を占めている。近畿圏は森林植生が陸地の 70 弘
を覆っている緑豊かな地域である。
- 20
-
第3東
森林有直生からの BVQC
発生量及び衆温光量依存性
+五
- 雌~ .
CroF
Sl Sp c isc
・-
.Others
Cryptomeris
• Chamaecyparis
japonic
・
・・
・ー
obtuse
P inus arolfisned
xIraL
kaempfri
Other
con isuoref
sert
Fagus
syitavl ca
Quercus
ac itu s ima
• Quercus
rubra
・
・・
・
Zelkova
Other
syhcatolP
I•
se atarr
Broadlef
sert
pubescens
図 3- 1
研究領域，樹種分布
21 -
第3草
森林植生からの
BVOC
発生量及び集混光量依存性
%3.1
srehtO
Quercs
atares
8.2%
suniP
arolfisned
18.9%
Fagus
α
α
t
nerc
%5.1
Quercs
alupsirc
2.8%
αlS lg α
cu α
Qurcs
aそ
ilo(
anisrym
5%
4.
Quer
3
α'
o
0.7%
24.7%
図2
-3
2.3
.河川勾
suorefinoc
seert
airemotpyrC
acinopaj
慣例
srehtO
山
61 .2%
faeldaorb
20.0%
百
seert
sirapycemhC
asutbo
同時
門}
u
s
cr
a
s
o
u
cu
r
r
r
efG
U
o
{
rehtO
研究領域での樹種割合
供試樹木
.2.3
1 で述べた優占樹木である針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラ，
ミズナラ，クヌギ，ブナ，アラカシ，シラカシ，およびイネを実験対象樹木及び植生とし
た。これらの樹木は，九州熊本県産 3 年生実生苗で火山灰土壌を詰めたプラスチック製ワ
グネルポット(1 9cm
x 17cm)
(こ植栽し実験に供した。イネについては，滋賀県で栽培されて
いる苗を実験室で生育させ，実験に供した。図 3を示す。
に実験に用いた樹木およびイネの写真
ワ
ム
qL
第 31 :青森ヰ材直まからの BVOC
スギ(
Cryptom
er
ai japon
発生量及び擢温光量依存性
ic
)a
ヒノキ (Chamecypa
ir s lbo us
)a
/
. ~
アカマツ (Pi nus
densiflor
図3
-
a)
イネa
zyrO<
対象樹木の葉の形状及びイネの写真(l)
32 -
)avilas
第
コナラ (Quercs
クヌギ s
ucreQ(
a主
事
森件植生からの B VOC
発生量及び葉温光量依存性
ミズナラ (Q
sucre
)alareS
amisiluca
アラカシs
ucreQ(
)srehluraC
ブナ s
ugaFC
)aculg
図 3-
)alupsirc
anerc
シカシsucreQ(
対象樹木の葉の形状及びイネの写真 )2(
【
24 -
m yr
anis
ta
)
)aそ
ilo(
第
3.2.3
3 軍森桝同生からの BVOC
発生量及び築協光量依存性
実験方法
第 2 章で述べたグロースチャンパーとグロースチャンパ一実験装置を用い，実験は 205
年 7 ，8， 9 月及び 206
年 7 ，8 月に実施した。実験装置と実験概要を図 3- 4 に示す。チャ
ンパー内の日温度変化は， 203
設定し， PAR
は 3μ
5
皿10
及び 204
年の大阪の 7， 8 月の晴れの日の平均気温 l~ -21 j を
m -2.s 1 に制御した(図 3-5
参照)。樹木は，実験前日の午後 9 時にグ
ロースチャンパーに入れ馴化させ，実験当日の 7 時にグロースチャンパーを密封し実施し
3
た。実験終了後は，チャンパー内換気扇 (60m
min")
を起動させ，グロースチャンパー内を
十分に換気した。また，一回の実験では，同一種 6 本の樹木をグロースチャンパー内に入
れた。
..........................................1
-..
Growt
h Cham
•••
Tube
reb
Pmn p
elpmaS
図 3-4
~mol m .2 s'l
53
O
O
σ0V
〆
/
53
0、
~
LC
m
N
[)30
，g
E
28
"
esaB
crutarepmeT
ロ¥
d
.-0¥
ト
.-0 0¥
回
目
~
d
d.){-
己d
E
ATD.50
実験装置及び実験の概要
23
E
GC/MS
。
¥ 口、。
、、
0-0-'
，jJ4h+;
62
同
。
42
1
3
ラ
7
9
I
31
15
71
91
]TSJ[emiT
図 5-3
チャンパー内気温と光量制御
- 52 -
12
32
第 3章
森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
グロースチャンパー内の空気は，サンプリングポンプ(流量 100mL
を充填した捕集管で捕集した。
針葉樹の場合は 3000mL
-nim
I
)
を用い， TenaxTA
1 回あたりのサンプリング量は，広葉樹の場合は 500mL
，
とした。空気のサンプリングは，午前 7 時から午後 7 時まで 1 時
間ごとに実施した。
3.24
分析方法
3.241
定性分析
GC/MS
を用いたサンプルの分析は，サンプリングした捕集管から熱脱着装置により試料
を脱着させ， GC カラムに導入し，物質の保持時間差により分離させ， MS 部でイオン化さ
せて，同定を行った。熱脱着装置， GC/MS
の GC 部と MS 部を，それぞれ次のように設定
した。
熱脱着装置でのチューブオーブン温度は 280
着温度は 280
0
C ，加熱パルプρ温度は 20
0
C ，コールドトラップ温度はー 03 0C ，二次脱
C ，トランスファーライン温度は 20
0
0
C に設定した。
0
C で 01 分間脱着し，その後一 03 0C で高速
捕集管は熱脱着装置で， 2 分間パージした後， 280
にトラップへ吸着，再びトラップから脱着し， 2.1 3 分間 GC カラムに送入した。
GC カラムは， J& W cifitneicS
製 DB-5MS
キャピラリカラム(膜相: 0.25
凶 n ， 30m
o
0
X .O 25mi.dJ
を選択し，カラムのオーブン温度は 53 C で 2 分間保ち， 20 Cmin-
で上昇させて， 01 分間保持し，さらに 20 0Cmin
・1
で2
0
0
I
htgnel
0
で0
7 Cま
C まで昇温させた。高純度 (9.9
拡
)
のヘリウムガスをキャリヤーガスとして用いた。
MS 部の設定はイオン源温度を 20
溶出時間を 0.5
C に，インターフェイス温度を 20
0
0
C に設定し，溶媒
分に設定し，開始時間と終了時間をそれぞれ1. 0 分
， 2.1 3 分に設定した。
スキャンモードを選択し，インターパルを 0.5
秒に設定した。開始 m/z
04 ，40
に設定し，しきい値を O に設定した。そしてイオン化モードnortcelE(IE
Method)
を選択した。
及び終了 m /Zを
noitazinoI
定性分析で得られたデータは次の手順に従い処理した。スキャンモードによる定性解析
結果では，クロマトグラムとマススベクトルが表示される。クロマトグラム上で拡大し，
検定対象になる物質のマススベクトルを得て，パックグランドを削除し，ライブラリ検索
を行なった。そして，マススベクトノレデータベースを表示させ，未知成分のマススベクト
ルをデ}タベースと比較することにより物質を同定し，次に標準試料の保持時間との一致
を確認することにより検定した。針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツからは r ピネン，
ネン，
-s
ミルセン， α
ーフェランドレン， α
ーテノレピネン，
-s
ピ
リモネン， γーテルピネン，テルピ
ノレンの 8 種類のモノテノレベン類及び p ーシメンが検出された。広葉樹のコナラ，ミズナラ，
クヌギ，ブナ，アラカシ，シラカシからはイソプレンと αーピネンが検出され，イネからは
αーピネン， -s ピネン， -s ミノレセン，リモネンの 4 種類のモノテルベン類及び p ーシメンが検
-3
出された。各物質のこの実験条件における保持時間を表 1
- 62 -
に示す。
3章
第
森材司笹生からの
定性分析における BVOC
表 3-1
Compound
noitnetR
BVOC
発生量及び葉温光景依存性
の保持時間
Compound
]nim[emit
noitnetR
]nim[emit
.1 46
α
et- 中 mene
.8 96
.6 91
p-cymen
.9 3
enip-s
7.48
Limone
.9 54
encrym-s
7.89
γ
et- 中 mene
enerα
dnalehp-
.8 35
enerposI
α-pmen
分析カラム種類 : J&W cifitneicS
12.83
enlonipreT
製 DB ・5MS( 膜相 : 0.25μm
，30m htgnel
X .O 25mmi.dJ
o
0
1
ー02..
Cmin70 C (10min) ー~OOCmin-l---'220oC
ー..
0
カラム温度設定 : 35 C (2min)
3.24
1.1 1
定量分析
定量メソッドの作成 : GC の設定と熱脱着装置の設定は定性分析の設定をそのまま使用し，
MS の設定は，測定モードを SIM
モードに切り替え，インターパルを .O 2 秒に設定した。 01
種類の物質をその保持時間により 5 グループ。に分け，定量メソッドを作成した。各グルー
プの開始時間，終了時間と質量数，確認、イオンを表 3-2
定量分析における BVOC
表 3-2
Gr oup
1
2
Compound
tS
制
に示す。
の質量数と確認イオン
]nim[emit
Mas
End ]nim[emit
5
noi
.1 0
4.0
67
68
35
4.0
.6 80
93
7
14
93
41
69
39
41
69
93
91
7
93
12
631
p-cymen
91
19
431
Limone
68
67
39
enerposI
α-pmen
β岨 encry
4
仕u
ms
Check
Masnumber
enip-s
3
ceps
enα
rdnalehpα
t- 怠中mene
γ
enmpretenlonipreT
6.80
.01
30
30
1.1 90
93
12
631
1.1 90
2.1 03
93
12
631
.01
検量線の作成:針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラ，ミズナラ，クヌギ，
アラカシ，シラカシから発生する BVOC
の種類が異なり，かっ発生量も異なるため，検量
線は針葉樹，広葉樹に分け，別々に作成した。また，針葉樹の検量線についても樹木ごと
に異なる濃度の検量線を作成した。表 33-6
.O 99
に検量線作成に用いた標準液の濃度を示す。図
と図 3ー7 に広葉樹及び針葉樹に用いた検量線を示す。これら検量線の相関係数は全て
以上になっており，十分な精度で定量化できている。
勺
'
nL
第 3章
表 3-3
森材植生からの
BVOC
発生量及び葉温光量依存性
針葉樹及び広葉樹の定量に用いた BVOC
suorefinoc
seert
Compound
suorefinoc
noitarnecoC
検量線
suodiced
seert
faeldaorb
seert
Compound
Co noitartnecn
Compound
Conoitartnecn
α-pmen
10pm
p-cymen
25ppm
enrposI
100pm
0・enip
50ppm
Limonene
50ppm
α-pmene
50ppm
s-myrcen
50ppm
ゃt
erpmn
25ppm
α
enrdnalehp-
25ppm
enloipreT
25ppm
α
et- 中 mene
25ppm
Ar ae
Ar ae
0.8
崎
nununUAU
、，，戸内 u v puvan『
0.8
enerposI
y = .855
2967X
R 2 = .1 0
α-pmen
0.7
+ 0.
+ 0.
y =24 日. 468X
R 2 = .1 0
0.6
0.5
0.4
0.3
3.0
2.0
2.0
.1 0
.1 0
一十一一
01 00"
Volume
図 3-6
.o
。
'10
nI detcj
2
Volume
nI detcj
Volume
detcejnI
広葉樹の検量線
注入量単位 : ppm 叩L
Area
Ar ae
0.5
.1 00
.o 57
α
enmpY = 8349.2X
R 2 = 899.0
トnip
+0.0
0.4
en
巴
Y = X79.6541
+0.0
R 2 = 41399.0
3.0
.o 05
2.0
52.0
.1 0
0.
図 3-7
針葉樹の検量線(1)
注入量単位 : ppm 句L
一28 -
第 3 J1
森判ヰ直生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
A re
a
.1 52
5.1
s-m y rcen
Y=428
αphelandren
.1
973X+0.
0
.1 0
R' = 0.9874
R' = 0.9854
ノ
.O 52
.O 52
0.0
0
0.0
20'
6.0
ejnl
eted
.3 0
α-terpmene
p-c y mene
Y = 4602
5.0
.982X
2.5
+ 0.0
R ' = 0.9
.2 0
Y = 2 1783.42X
2
R = 0.95
.4 0
ノ
.3 'O
0.2
+0 0.
ノ
5.1
.1 .O
5.0
.1 0
0'.5
0:
01.1'.
00
Vo lumc
jnl c det
伊
豆
6.
0
.00'
.1 1b
T erpmo
el ne
Y = 408.3X
5.0
+ 0.0
R ' = 0.905
5.1
Limonene
2.1 5
Y = .5294
2
R = 0.984
.1 00
O.J
.O 57
0.2
05.0
.1 0
.O 52
:01 0
5:
0
0:0
"5-0
:2 5
:7 5
10'
0.
Vo lume
cejnl
A aer
4.0
0.
Vo lume
Ar l1:t
7.0
7
'01 .0
0'.5
0:
Vo lum::c nI :jc cled
Area
0.0
+ 0.0
.O 57
/
O.7
e
Y = 903.1X
ノ
2.1 5)
754X
+ 0.0
。
。
V o lum
eejnl
ct
de
Volum
:c nI :jctc:c d
Area
.1 52
γ-t
pre
.1 0
.705X
図 3-7
+ 0.0
R ' = 0.99879
O.57
05.0
1ll ene
Y = 8562
注入量単位
'
.O 52
00.0
'
0:02:55
:0 7 . '5 1 0'
0.
針葉樹の検量線 2( )
Vo lum
c nI cej ted
- 29
ppm
* μL
ted
第
3 章森材相生からの BVOC
森林植生からの BVOC
3.2.5
発生量及び葉混光量依存性
発生量速度の算出方法
チャンパー内濃度変化のモデ、ル化
3.2.5.1
BVOC
る。以上を考慮した BVOC
チャンパー内の
は，分解，壁面沈着，チャンパーからの漏れにより濃度が減少す
のチャンパー内濃度変化は，式-3( 1)で表現される。
G，
dC
一一=ームー αし
，
td
V
)1-3(
C:BVOC
ここで
濃度 [
mol
チャンパーの体積 m
[
V:
:t 時間s[，] G 1:樹木からの BVOC
m勺
J，α
:1 BVOC
BVOC
濃度
C
JI-s
発生速度 [
mol
，
の分解，壁面沈着，チャンパーからの漏れによる減
は式)2-3(
により求めることができる。
畑一刻
d 一ひ
一q
一
C
G
×一×
C
C一
衰速度s[1- Jである。
3
)2-3(
ここで， Cac:GC/MS
からの測定値 [pm.μL
d:BVOC
，]
1
密度 g[ mr
J，q:
サンプリング流
1]，:t
量l
m[ -nim
サンプリング時間 ]
nim[
，M: BVOC
分子量 g[ mOr 1]である。ある時刻の
C ，次の時刻の濃度を c
p とすると樹木からの BVOC 発生速度 G 1は式)3-3( とな
濃度を f
発生速度を算出できる。
り，減衰速度引を濃度減衰実験により求めることにより BVOC
1+fC
fC- pxe
←
αM )
，
i
G ，=V α
ι l ー (a 1M)
1
)3-3(
且
濃度減衰実験
3.2.5.2
グロースチャンパー内温度を 3
0
BVOC
の標準試料 10μL
土l
C ，PAR
O
を0μmol
m九
ー l及び 335μmolm
九1- 一定に制御し，
をチャンパー内で気化させ， 01 分間十分に混合させた。その後， 03
分ごとにチャンパー内の BVOC
濃度を測定した。このとき，
BVOC
の濃度変化は，式)4-3(
で表される。
dC
c
一一=ー仏
td
)4-3(
且
α
ーピネンの減衰実験結果を図 3-8 に示す。図中の直線の勾配から， α
ーピネンの減衰速度 α
1
を求めることができる。他の BVOC
についても同様な実験を行い，減衰速度α
l を求めた。
BVOC
の分解は，光量に依存すると考えられるので， PAR を!O.j mol m 匂
ー lと335μmolm
九
・ 1と
して減衰実験を実施した。その結果を表 3
-4
と図 3
-9
pーシメン， α
ーテルピネン，テルピノレンを除く BVOC
に示す。図 3-9
から，光量が変化すると
の減衰速度が大きく異なることがわか
る
。 αーフェランドレンでは，光量の違いにより減衰速度が 4 倍以上となり，
γーテルピネンでは， 2倍以上となることがわかる。表 3
-5
-s
ミルセンと
に減衰実験の誤差を，誤差の標準
偏差の平均値に対する割合として示す。物質によっては 01 数弘の誤差を示しているが，概ね
数係の誤差であり，精度的には問題がないと考えられる。
チャンパーからの漏れ速度は，チャンパー内を濃度 600pm
経時変化をモニタリングした。その結果も図 18-3
- 03 -
の CO
2 で、満たし，
CO z濃度の
こ示す。図中の直線の勾配から推定された
第3章
値は 0.5
x 01 九1- で
， BVOC
森材相生からの BVOC
発生量及び業温光量依存性
の減衰速度の1/ 01
以下であり，チャンパーからの漏れの影響は
無視できることが確認された。
また，植物からの蒸散などによりグロースチャンパーから余剰水が系外に排出されるが，
余剰水からは
BVOC
BVOC
が検出されず，
の水への溶解の影響はない。
ロ
2百』冨8g ω〉Z
2
ω凶
[E]
。
。
+C02
O
0α
3[enenip-
α
- 03[enip
園
0
C，
]yad
0
C ]，
thgin
1.0
06
O
021
081
042
03
063
C ，PAR
0，35μmol
m ・2S
024
]nim[eT
図8
-3
チャンパー内気温
l::!::03
α・ピネン初期濃度1.
bp41
，及び
O
CO 2初期濃度 60pm
・1
で、の相対濃度の時間変化
04
マnr 53
国 O
03
• 53
~
×
μmolm
九吋)thgiN
~mol m 2s 1
・
崎司
む
u
52
宅
02
0
u
、
話 51
0
Q)
"0
810
〉
国
5
図 3-9
enenip
PAR
enenip
0，53
encryM
阿l
on
hwe
enerp
-lleα
hpenerdna
fm
αs-
-osI
Fm
O
m九
ー I における BVOC
-yc-p
men
減衰係数の比較
ai
唱
qd
第 3章
表 4
-3
PAR
0，μ
533
BVOC
発生量及び紫温光量依存性
m. lo m 九
ー 1 における BVO
C[]I.S 減衰係数
03 C ，
s2 ・
1 BVOC
μ
533 m.lo in ・
03 C ，
10O1IIト
lias271II
0
BVOC
森材植生からの
03 C
533 問101 .m 2.8 1
03 C ，
2'8 1
Oμ
'mlo
0
0
0
.150-E3
.1 5
0-E38
nempα
ret-
50-E0.3
.450-E79
enemyc-P
50-E71.2
50-E71.2
enenip-s
.250-E3
.350-E76
enenomiL
.550-E3
.550-E38
enecryM
.250-E3
50-E05.5
.650-E71
.14
0-E43
50-E71.7
.340-E51
.14
0-E2
.14
0-E2
enerposI
α
enemp-
enerdnル
allehp
表5
-3
.1 4
0-E53
チ
et 中 enm
IL哩型!叩
e
.14
0-E53
減衰実験の誤差(標準偏差)
BVOC
rorrE
fodradnatS
noitaived
6九
BVOC
dradnatS
rorrE
α
e・t 中 men
.6 4免
.8 5見
enmyc-P
4.3 略
enenip-s
4.5 見
enomiL
7.7 見
encryM
9.6 略
γ嶋中m
en
0.21
enerposI
.1
α
enmp-
0.51
enerdnalα
ehp-
出
免
.3 6出
enelonipreT
データ処理
3.2.6
イソプレン発生量の葉温・光量依存性
3.26.1
イソプレン発生量の葉温・光量依存性の推定には， r
ehtneuG
3[
サ]のモデル式を用い
。
た(式 )5-3
1 =1$
1( )39
CT・
CL
，
開 .wdg
ここで，(I
372
標準状態 :T(
h1 ヴは，葉温が T(K)
K ，PAR:
10μmol
)5-3(
は
)，
，光量が L(~olm九・1) での発生量， (sI μ
g.wdg h1 →
m 九1. )での発生量， C T 及び C L はそれぞれ，葉温依存
性係数，光量依存性係数で以下のように表される。
cn-(T-TJ
ム
Tt
c
exD-'-----'=-
{
l+e pヨ
R ・T Ts
c久・T(，'1- 削)
m
T
ST-R
L.
αT
C
，
CT=L
)6-3(
リ
ん
1
)7-3(
~2 .
"11.¥ 1十 α
L2r
司u
ワ
ム
第 3.
ここで α=0.027
森林植生からの BVOC
， C1T
， tC:L .1= 60
=omJ(059
1
-Z ，
)
C 2T
J[ K 1-lom
，R=8.314
係数である。 T s は標準温度 303[K]
発生量及び葉温光量依存性
式の C T ，C L の葉温・光量依存性を図 3-10
，図 3-1
= 032
1
]
(0 Jmo -Z
1
)
，T m ]
K[413=
は経験
は気体定数である。 )2-3(
， )3-(
に示す。イソプレンの発生量は葉温に
0
より上昇し， 40 C 付近で極大となる。また，光量によっても発生量は増加する。
3
2
U
h
1
O
5
O
01
51
02
52
arepmeT
図 3-10
03
53
04
54
er JCO(
旬
C T の葉温依存性
.1 2
.1 0
8.0
、
~ 6
.0
r-
U叫
4.0
2.0
0.
O
01
05
PAR
図 3-1
(μmol
051
2dl
・
C L の光量依存性
02
qJ
qd
第3章
森林植生からの
BVOC
発生量及び業温光量依存性
モノテルベン類発生量の葉温依存性
.3 .2 .6 2
モノテルベン発生量の葉温依存性の推定には， y
egniT
M=s.(
η
ここで，M( μg-wdg
(
Ih サは，
]K[T
3
戸
T-T(
8
の式を用いた(式 3-8)
[3-2)
。
)
でのモノテルベン発生量，
(sM
での発生量で，葉温依存係数 M(T)
M( η
=exp(
-
1( 98 )1
μg wdg
・
hI
勺は標準葉温 T s [273K]
は以下のように表される。
)s)
)9-3(
F は，経験係数で 0.57-0.
144K
1
の値をとる。 M( ηの葉温依存性を図 3-12
に示す。モノテ
ルベンの発生量は葉温上昇により増加する。
.4 5
0.4
.3 5
0.3
、回
I 5.2
'、
-r
52O
.1 5
.1 0
5.0
0.
O
01
02
03
.3 .2 .6 3
M(
05
JCO[
erutarepmeT
図 3-12
04
ηの葉温依存性
葉のバイオマスの推定及び標準発生量の算出
全ての実験終了後，樹種ごとに実験で使用した 6 本の苗木の中から最も葉が多い苗木と
最も葉が少ない苗木を選択し，全ての葉を切り取り，その葉を 105
C で 48 時間乾燥した後，
0
乾燥重量を測定した。そして，その平均値を用い，樹種ごとの 6 本の苦木の葉の総乾燥重
量を推計した(表
3-6
参照)。式 )3-(
を用い，樹種ごと時間ごとの BVOC
した値を葉の総乾燥重量で除し，乾燥重量あたり単位時間あたりの BVOC
- 34
-
発生速度を算出
発生量を求めた。
第
表6
-3
3 章森林植生からの BVOC
樹種ごとの葉のバイオマス
erT seicepS
deird
airemotpyrC
thgiew
.635
acinopaj
sirapyceamhC
asutbo
suniP arolfisned
azyrO
発生量及び葉温光量依存性
Jwdg[
erT seicepS
7
thgiew
ω
，s
atarres
reuQ
3.871
sucreuQ
2.971
sugaF
atanerc
reuQ
αJSamisituca
sucreuQ
acualg
sucreuQ
anisrym
6.438
avitas
deird
Jwdg[
8.76
.08 7
alupsirc
2.1 2
.43 7
srehturaC
2.84
φ
，加
.05 5
樹木の葉を 01 "5 C の恒温で 84 時間乾燥した
3.27
実験結果
3.27.1
BVOC
実験は 5
02
の BVOC
発生量割合
年九 8 月及び 6
02
年 7， 8 月に実施した。実験データから求めた樹種ごと
発生量の重量割合を図 3
1-
に示す。針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツの総 BVOC
発生量に占める αーピネンの割合は， 8
.24
札 .24
3札 .57
5出となり，測定した BVOC
の中で
最も多かった。樹種により発生量の大きさの順位は異なり，スギでは Fーピネン， αーフェラ
ンドレンの発生量が，ヒノキでは -s ミルセン， γーテルピネンの発生量が，アカマツでは -s
ピネン，
-s
ミノレセンの発生量が多かった。落葉広葉樹のコナラ，ミズナラからの発生の 9 偽
はイソプレンであるが，常緑広葉樹のアラカシ，シラカシからはほとんどイソプレンは発
-s
ーピネン，
生しなかった。イネからは α
ピネン，
-s
ミノレセン，
.7
ルベン類と p ーシメンが発生し，その発生割合はそれぞれ 5
リモネンの 4 種類のモノテ
札 .4 8札 4
.31
札口7. 覧及び
.6 %7 であった。
3.27.2
標準発生量の推定
BVOC
o
標準状態(葉温: 0
3 C ，PAR:
10μmol
-m
1( )189
)2-3[
1( 89 )1
)2-3[
標準発生量と定義する。
節で説明したe
htnuG
(r )391
1( )39
3[
)8-3[
サ]式を用い，モノテルベン類発生量に対しては，
式を用い標準発生量を推定した。広葉樹からの標準発生量を表6-3
葉樹からの標準発生量を表7
-3
8.1 .42-19
での発生量を， BVOC
式を用いることにより標準発生量を推定することができる。イソプレ
ehtneuG
ン発生量に対しては， r
yegniT
)I-S
発生量から， 6
.23
任意の環境下における樹木からの BVOC
式と y
egniT
2
に，針
に示す。コナラからのイソプレンの標準発生量を
21μg -wdg h1 -1と推定した。ミズナラからのイソプレン発生量はμ
40.62
で
g.-wdg h1 -1、
あり，この 2 種類の落葉広葉樹からはイソプレンが大量に発生することが示された。ブナか
ーピネンの発生量は，それぞれ 9
7.0
らのイソプレンと α
，7
6.0
問 -wdg
h1 -1と非常に小さく，ク
ーピネンもほとんど発生しなかった。常緑広葉樹のアラカシ，シ
ヌギからはイソプレンも α
6.2
ラカシからはイソプレンほとんど発生せず， α
ーピネン発生量はそれぞれ 8
，μ
67.3g
-wdg h1 -1
qd
p
o
第 3 章森桝直生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
であり，針葉樹のスギ，ヒノキからの αーピネン発生量よりも多かった。
・
ロ
ル
enenip'
自作enip
口Limone
-p cymen
01
田
enerdnalα
ehp-.
図e
ncrym-s
回enenγ
ipret-
図α
eneni・
pret
21enerposI
国e
nelonipreT
80
ヌ
.....)lc
古 60
0
nr
nr
~
。
u
40
〉
同
02
¥(
L
airemotpyrC-
Ch
acinopaj
冊目
szrapycea
asutbo
suniP
d 仰a
missit
arolfisned
srehturaC
樹種ごとの BVOC
図 3-13
広葉樹の標準状態での BVOC
表 3-7
erT
enerposI
seicepS
Qu sucre
atares
sucreQ
a!upsirc
sucreQ
-h
.422..8..1...19
26.04
1
]
C，PAR:
monte
号
，
ailo(
azyrO
avitas
土2
9.0
m九
ーJl
1000μmol
中e
n
[μgdw
.1 t3
4:::.O 21
12
.O t79:::.O 20
Fag ωatnerc
sucreQ
srehturaC
1
μ
[g -wdg
sucreQ
anisrym
発生量割合
0
発生量 03[
sucreuQ
!g 側
，ac
02.
土2
0.
0.67
土0
.6
恒
ー]1
latoT
.38
BVOC
25~225.
.54
16
69 土.2 35
.1t64:::.O 80
amisituca
.O 81
!g α
，u
ca
Qu~rc山 myrsma，φ lia
.O t12:::.O 20
土1
0.
.O t04:::.O 10
30.
土.O
2.68
土0
.24
.3 67 土 0.34
10
一
- 63
-
一
一
一
83.0
土2
0.
.2 t37:::.O 51
.3 t87:::.O 12
一一一一一一一一一
第 3掌
表 3-8
森材司直生からの
針葉樹の標準状態での BVOC
BVOC
発生量及び葉湿光量依存性
発生量[3 0C
senprtoM
，PAR:
1000μmol
nl]1.-hg1-wdg
snoisime
compound
airemotpyrC
acinopaj
siraα
pyce'
Cham
asutbo
m-2dl]
suniP
arolfisned
0η azl avitas
土
21.0
.1 98 t: 0.17
3.5
t: 84.0
.O 42
土
10.
2.0
t: 10.
48.0
t: 50.
.O 20 t: 10.
23.0
t: 20.
53.0
t: 20.
.1 97
02.
t: 40.
31.0
t: 30.
78.0
α・
et 中 mene
51.0
t: 10.
.O 31 t: 1
0.
32.0
p-cymen
.O 01 t: 10.
82.0
.O 41 t: 10.
iL mone
04.
γ
et- 中 mene
12.0
.1 03
α-pmen
60.
enenip-s
s-Myrcen
巴
enerdnα
alehp-
80.
enelonipreT
latoT
monte
中ene
*ND
18.2
土
30.
28.0
ND
t: 30.
土
10.
土
94.0
10.
t: 82.0
84.3
0.6
土
土
.O 21
土
.O 91
土
.O 30 t: 10.
ND
t: 20.
ND
.O 30 t: 10.
t: 70.
.O 80
土
ND
ND
ND
ND
72.0
t: 10.
t: 23.0
82.01
土
20.
59.0
10.
t: 60.
04.
検出されなかったことを示す。
スギからは αーピネン， sーピネン， s- ミルセン， αーフェランドレン， αーテルピネン，
リモ
ネン， γーテルピネン，テルピノレンの 8 種類のモノテルベン類及び p ーシメンと多くの種類
の BVOC
を発生するが，発生量は他の針葉樹に比べて最も小さい。とノキからは αーピネン，
-s ピネン， -s ミルセン， -u. フェランドレン， αーテルピネン，
y ーテルピネンの 6 種類のモノ
テルベン類及び p ーシメンが発生し， αーピネン発生量が1. 89μg -wdg h1 -1 で最も大きい。アカ
マツからは αーピネン， s- ピネン， sーミルセン， αーフェランドレン， αーテノレピネン，リモネ
ン，テルピノレンの 7 種類のモノテルペン類及び -p シメンが発生し，発生量が他の針葉樹
と比べ比較的多く， αーピネン発生量は .5 3μg
wdg -h1 1 であった。イネからは α
ーピネン，s・
ピネン，
-s
ミルセン，
リモネンと p ーシメンが発生するが，発生量が非常に小さく，最も大
-wdg h1 -1 であった。スギ，ヒノキ，アカマツ
きい発生量となる αーピネンの発生量は 0.24μg
発生量は，それぞれ 2.81μg
及びイネから発生する総 BVOC
wdg -・h1 1，
.O 4μg -wdg h1 -1 であった。
3.2.8
Hakola
1-h1-wdg
，
.3 48μg
-wdg
h1
七.01
28μg
考察
ら )302(
]32-3[
，sdnarbesI
ら )91(
らの測定結果によると樹木からの BVOC
[日
Wang
ら )302(
]2-3[
， yelserP
)402(
]42-3[
発生量は樹種により異なり，針葉樹からは主にモ
ノテルベン類が，広葉樹からは主にイソプレンが発生し，イソプレンもモノテルペン類も
発生しない樹種も存在する。図 3-9
からわかるように，針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ
からは 8 種類のモノテルベン類と p ーシメンが発生することが示された。落葉広葉樹のコナ
マa
つd
第 3章
森林植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
ラ，ミズナラは大量のイソプレンを発生し，常緑広葉樹のアラカシ，シラカシからはイソ
-a ピネンを発生することが示され，また落葉広葉樹のブナは
プレンをほとんど発生せず
微少のイソプレン
-a ピネンを発生し，クヌギはイソプレンも αーピネンもほとんど発生し
ないことが示された。 Yokuchi
ら )4891(
は，環境制御チャンパーを用い，チャンパー
J52-3l
0
内気温を 51 ， 20 ， 25 C に制御し，苗木のアカマツ suniP(
ピネン，ミルセン，
-s
rolfisned
α
) からの α・ピネン，
フェランドレンの発生量を定量し， αーピネン発生量は 0.2μg
h1 -1
-wdg
と報告している。この値は本研究で得られた値よりかなり低い o それは， Yokuchi
)4891(
ら
はチャンバー内気温を 5 ，20 ，25 C と低い温度に制御しているのに対し，本研究
0
J52-3[
0
では 25-32
1( )489
-s
C と高い温度に設定しているのが要因として考えられる。また， Yokuchi
ら
は 1月
， 2月
， 3 月の冬季に実験を実施しており，季節変動による要因も考えら
[3-25J
れる。また，検出された BVOC
の種類も異なるが，これも季節の影響と考えられる。冬季
では気温が低く，植物の純光合成が緩和し，光合成の生成物質になる BVOC
くなることが考えられる。 Wang
ら)302(
[日]は，中国北京周辺での
BVOC
39
の種類が少な
種類の樹木からの
-wdg h1 -1) が発
発生量を測定し，コナラ属の樹木からは大量のイソプレン (32-98.9μg
生するが，モノテルペン (0.1-4.0μg
-wdg h1 -1) の発生量は少ないとすることを報告している。
年 6 月に地中海でコナラ属の Q
uercs
snecbup
からのイソプ
-wdg 1-h 1 であったと報告している。これらの結
レン発生量を測定し，その発生量が 40-350μg
Simon
ら)502(
2-3[
J6
は
， 201
果は本研究で得られた結果と概ね一致している。
Jons
1( )39
-3[
40
27]は林齢が
と 140
の stocS
eniP
からのモノテルベン類の発生量を推定
し，モノテノレベン類の発生量は林齢と関係がないと報告している。また， Fu t1 on 1( )89
らは，苗木の B
lack
ecurps
を対象に BVOC
J82-3[
発生量を測定し，イソプレン発生量は葉齢と関
係がないと報告している o これらは，本研究で苗木を用いて測定した実験結果を成長木に
適用することに大きな問題がないことを示している。
イネは αーピネン，
sーピネン， -s
ミノレセン，リモネンの 4 種類のモノテノレベン類と p- シメ
.o 20 .O 03 .O 08 及び 0.3 問 -wdg h1 -1 と非常
ンを発生するが，その発生量はそれぞれ .O 24 ，
に少ないことがわかった。
3.3
樹木からの BVOC
発生量の葉温依存性
.3 .3 1 供試樹木
近畿圏では，針葉樹であるスギ，ヒノキ，アカマツが森林面積全体の 59.8%
量にイソプレンを発生する広葉樹のコナラが森林面積の 8.2%
を占め，大
を占めている。また，近畿圏
でのイネの生育面積は大きいので，これら 4 種類の樹木とイネについて葉温依存性の実験
を実施した。
- 83 -
第 3章
森材相生からの BVOC
発生量及び葉 l.!i光量依存性
実験方法
3.3.2
グロースチャンバー内気温を 203
及び 204
年の大阪の 7 ，8 月の晴れの日の平均気温
]12-3[
を設定した場合と平均気温より 5 0C 高くした場合に対して，光量をそれぞれ 35μmol
及び 100μmol
m 九ぺ一定に制御する 4 つの異なる条件で実験を実施した。これらのチャン
パー内気温，光量制御の様子を図 3-14
に示す。葉温については，樹木ごとにランダムに選
の K 型熱電対により l 分毎に計測した。そして，
んだ 51 箇所の葉に貼り付けた直径 O.lmm
節で述べたサンプリング方法及び 3.2.4
3.23
の BVOC
38
・b
W!.
併
」
。
24
3
5
7
9
11
Time
31
J[ ]TS
51 71 91 12 32
左図:光量を 335μmolm
色て〉・ 0'0
26
7
9
II
Time
31
J[ ST)
51 71 91 12
。
23
九
ー 1 一定に
設定状態での異なる気温制御
葉温依存性実験における実験条件設定
果ラ
陸郎コ
猫ナ
実
3.3.3
5
右図:光量を 1000μmolm
九
ー 1 一定に
設定状態での異なる気温制御
図 3-14
['-0"0'0'0
・
0
24
3
、
M
0"
・
0・
σ
ノ
"0
同
、
ー
c co ・0' "0
. 0 ロ
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26
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、
-JaE-054]b
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，
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• -21
10∞μmolm-"'s-~
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1
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34
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38
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'.
'..、
B 蹴 T 悶 P 田C町
O[e
ハυ
nυ珂，，内
υ
n
司i t U
-守
~ 23
節で述べた分析方法を用いて供試樹木から
発生量を測定した。
36
7i
m九
ーl
3.3.3.1
コナラの葉温依存性実験は， 205
と 8 月 2 日には光量を 335μmolm
年 7 月 13
日
， 8 月 1 ， 2 ，3 ，4 日に行った。 7 月 13
九
ー l 一定に制御， 8 月 1，3 ，4 日には光量を 10
問
101m
日
九
ー1
一定に制御した。コナラからはイソプレンと αーピネンが発生するがイソプレン発生量が
9 弘以上を占めており，ここではイソプレンのみを議論する。
図 3-15
l's2'm
にはコナラからのイソプレン発生量の経時変化を示す。左の図は光量を 35μmol
一定に制御した場合，右の図は光量を 1000μmolm
九
・ l 一定に制御した場合である。全
ての実験において，葉温が高くなる 41 時から 61 時前後で発生量が最大となった。また，
光量に関わらず高温設定日に発生量が増え，葉温依存性を確認できる。それと同時に，右
図のベース気温設定 2 回の実験結果から実験自体の再現性も確認することができた。
- 93
-
第3章
γ
06
-0-
Base
p:. 05
占
発生量及び薬温光量依存性
08
... ・~Base + SoC
erutaepmT
BVOC
森材植生からの
μ
53
m. olm ち1.
町
e -0-
Base
Tempe
回同e
r
ト・
1-.'.m
... Base
+ 5"C
10 iff'I lo
皇05
∞
~
，~ 3
0mf
Ttarepme
S600
笠40
a
盟
Base
ベ)-
五 07
04
~ 03
~ 02
M
.c
] 01
3100
0
0
9・
30
03:01
21 ・
30 3¥ 03:
11 ・
30
03:41
Time
03:51
61 ・
30
03:01
03:1
03:21
03:31
03:41
Time
03:51
03:61
03:71
03:81
)TSJ[
コナラからのイソプレン発生量の経時変化
に，コナラからのイソプレン発生量と葉温との相関関係を示す。
(r )391
・
，・
Guenthe
03:9
)TSJ[
図 3-15
図 3-16
71 ・
30 81 ・
30
叫の式によるとイソプレン発生量は葉温が 40 "Cまでは葉温の増加と共に
3[
M
o
o
-
指数的に増加するとしており，本研究でもそれと同様の傾向が見られた。
OBaseT
J'
』
]C"
昌
ロ
O
eO•11
a
，
'R =35.0
90.0
y =.457.8
E
01
肝x
'R =0 4.121
01
28
26
30
32
Lea fT erutarepme
34
36
26
83
82
23
LeafTemper
30
]G"[
図 3-16
34
36
38
40
42
抽出["C]
コナラからのイソプレン発生量と葉温との関係
にコナラからのイソプレンの日積算発生量を実験別に比較した結果を示す。光量
図 3-17
-wdg
[erutarep
悶
B 出 e + 5"C
01
凹n
olm_
.2s 1
2100
y =06.0
を 35
・
也D
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3
01
J
JO
，
o
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・
じ戸
V
g
イ
町
a
MJ
3
4
叫氏一川
0
お山
・
01
附
10
m 匂1- 一定に制御した時のイソプレン発生量はそれぞれ 1 . 6 X 01
1
3
I( )hO 勺
， 2.55X10
[μg -wdg
1
l( )hO
・
lJ
[μg
であり，高温設定日のイソプレン発生量がベース気
温設定日の1. 6 倍程度まで増加した。この実験結果を Guenthe
ると， 7 月 31
3
(r )391
[3-8)のモデルと比較す
日
， 8 月 2 日の日平均葉温値はそれぞれ 32 ， 36 C であり，この葉温下におけ
0
る葉温補正係数 Q はそれぞれ1. 24 ，.1 75[
一]であり，
Guenthe
(r )391
)8-3[
のモデルによると
本実験結果では1. 6 倍増え，概ね Guenthr
光量を 10
れぞれ 2.91X10
DIl1 l0 m
3
1( )39
)S-3[
のモデ、ル通りの結果となった。
方
高温設定におけるイソプレン発生量がベース気温での発生量の1. 75/ .1 24 の1. 4 倍となる。
九
ー1 一定に制御した時の 8 月 1 日
， 3 日
， 4 日でのイソプレン発生量はそ
，2.30X10
3
，3.83X10
3
μ
[g gdw-¥10hr
1
]
となり，高温設定日 8( 月 4 日)の発
， .1 3 倍という葉温依存性が示された。 8 月 1 日
， 4
生量がベース気温での発生量の1. 7 倍
日
， 3 日の日平均葉温値はそれぞれ， 34 ， 3 ， 39 0C であり，葉温補正係数 C T はそれぞれ
.1 15 ，.1 73 ，.1 93 [ー]となり，
上述と同様に Guenthr
- 04 -
)391(
[3-8)のモデルを用いて計算すれ
第3章
森材植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
ば
， .1 93/ .1 53 ，.1 93/ .1 37 の1. 3 ，.1 4 倍であり，光量が多い場合でも Guenther
1( 93)
]8-3[
のモデル通りの結果となった。
05
図e
saB
IiI Base+
r
i
u 凶凶ユ]刊()【×国OA岡田田口出凶 U同UH仏O
{マ(岡山。
40
・
国B
aseTemp
erutarepmeT
5C
0
35μmolm
Base+
・
25 ・
1
001
8月2 日
8月 1 日
eruta
ぽ
0
5C
μmolm
.3 10+E38
ー
なl
03
20
01
回】
O
7 月13 日
図 3-17
図 3-18
8 月4 日
8 月3 日
コナラからのイソプレン発生量の実験別における日積算発生量の比較
に全ての実験データを Guenthe
(r 193)
3[
叫のモデル式と比較した結果を示す。本
1( 93)
研究におけるコナラからのイソプレン発生量が Guenther
のモデル式と概ね一致
J8-3L
していることが示された。
ζJa
o latnemirepx
守勾、
atd
- Guenthr
O
O
も
O
O
noitauqe
O
O
O
O
O
O
0
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ハ
UAUAυ
ハリハ
UAUAUAυ
O
O
0
今
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O
O
O
0
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ω 五回。Z巴回同 O回虫色 O 間同
Fap'
60
O
O
O
O
28
30
32
34
LeafTemprature
図 3-18
r]C
36
38
コナラからのイソプレン発生量と葉温との関係
40
噌Eよ
バ吐
第 3 章森林植生からの BVOC
2.3
発生量及び葉温光量依存性
スギ
実験は
年
2005
月
8
， 16 日に行った。
15
月
8
にチャンパー内光量を
15
定に制御，気温をベース気温に設定して実験を実施し，また
実施した。図
335μmol
m
九
・l 一
日は高温に設定して実験を
16
に実験におけるスギからのそノテルベン類発生量と葉温との関係を示す。
3-19
この解析結果から，モノテルペン類の発生量が葉温の増加に伴い概ね指数的に増加してい
ることが見て取れる。特に，リモネン，
R2 が
い結果となり，決定係数
0.66
-s
， 0.65
ミルセン，テルピノレンでは，葉温依存性が高
， 0.53
-s
と比較的高い値を示している。逆に，
ピネン， p シメンでは葉温依存性が低い結果となり，決定係数 R 2 が
， 0.08
0.09
と低い値
を示した。
にスギからの BVOC
図 3-20
発生量の日積算発生量をモノテルベン類の種類ごとに比較し
た結果を示す。高温設定日での α
ーフェランドレン， α
ーテルピネン，テルピノレンの発生量
が 4 倍も増え，それ以外のモノテノレペン類も
ルと比較すると
月
8
あり，モデノレ計算で、は
一部の BVOC
日
，
15
日の平均葉温値は
16
o esaB
a
-aenenip
何回J
CO[
8
e+5 C'
p
す
器
l
Tingey(1981)
C で補正係数は1.
倍の BVOC
2-5
・
o esaB [erutarepmeT
eB
田 e+5
]C'
， 2.
0
O
高
aE
y =30.0 e'O.2x
R Z = 04. 0
1.0
00
く
b;己
y y =010.0
O
03
32
43
63
83
40
62
82
•・
..
•
ぜ =670.0
10.0
82
・.s
~-pinene
C
品
62
0
03
23
faeL [erutarepmeT
]CO[erutarepmeTfaeL
43
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e
•
63
]C'
83
04
24
01
C' J
o esaB [erTutarepme
eB 田 e+5 じ
可
I~町叩
eBase+
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色
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占
マ
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史l
O
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1ω
盟
3
O
、
(...
a
y=Oβ02
e'O.出 x •
'R =456.0
6
υ
1.0
∞
X41371.Oe
y =0.
O
'R = 04. 147
10.0
62
82
30
23
faeL ]C"[rutarepmeT
図
63
43
3-19
83
光量
04
24
62
82
30
23
43
Lea f
TC"[erutarepme
九
・ l におけるスギからの
335μmolm
モノテルベン類の発生量と葉温との関係
- 42
-
で
発生量となり，
0
Db3 01
1
のモデ、
]2-3[
O
で強い葉温依存性を示した。
arepmT
槌
4 ， 38.
30.
倍程度の発生量となる。実験では，
2
01
eB
倍程度に増えた。
2-3
63
83
J
04
24
第
3 章森林植生からの BVOC
発生量及び業温光量依存性
℃
a
崎
岡
e
押花
r
e
0
e:
T
+
ee
部出
BB
・
enlonipreT
1Ok
笠
a
y =X40120e50_E4
2
R = 845.0
10.0
26
図 3-19
82
30
光量 35μmol
32
34
Lea fT [erutarepme
36
38
40
42
]C"
m九
・ I におけるスギからの
モノテルベン類の発生量と葉温との関係(続き)
- 34
-
第3章
森材植生からの BVOC
発生量及び業温光量依存性
53
目 Base
03
.Ba
d..
loμ
l5I3I3
cコ
'-: 52
yrC
TempratuCJ
ぉ+
5
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目
α
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品
CD
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0
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A 51
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0
回
。
冨
5
5.1
O
enenip-u
enenip-s
図0
2-3
Myrcen
.oehp- 1¥enerdna
e.neniopret-
enmyc-p
enipret-yenomiL
enelonipreT
スギから発生するモノテルベン類の日積算発生量の葉温依存性の比較
ヒノキ
3.3.3.3
実験は， 5
02
年 8 月 11 ，21 日及び 9 月 21 ，31 ，41
5μmo1
ー内光量を 3
日に実施した。 8 月 11 日はチャンパ
m九
1- 一定に制御，気温をベース気温に設定して実施し， 21
日は高温
に設定して実施した。 9 月 21 ，31 ， 41 日は実験の再現性を確認する目的で，チャンパー内
3
光量を 5
問
10 m 九
ー 1一定に制御，気温をベース気温に設定して実施した。図 12-3
キからのモノテルベン類発生量と葉温との関係を示す。この解析結果から，
にヒノ
ヒノキからの
モノテルベン類の発生量は葉温の増加に伴い概ね指数的に増加していることが認められた。
αーフェランドレン， γ
ーテルピネンでは，葉温依存性が高い結果をなり，決定係数
.O 35 と比較的高い値を示している。逆に，
-3
図2
にヒノキからの BVOC
-s
R 2が 5.0
ピネンでは葉温依存性が見られなかった。
発生量の日積算発生量をモノテルペン類の種類ごとに比較
した結果を示す。高温設定日での r フェランドレン， αーテルピネン， p- シメン，yーテノレピ
ネンの発生量が 4 回のベース気温での平均値より 6-5
類 -s(
ピネンを除く)は 2 倍程度に増えた。 (yegniT
)1891
倍も増え，それ以外のモノテルベン
]2-3[
モデ、ルによる計算では 2 倍程
度の発生量となる o 本実験では，高温設定での発生量がベース気温での平均発生量より 4.4
倍の発生量となり，強い葉温依存性を示した。
- 44 -
，
第3章
森林植生からの BVOC
•
101
レ
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l
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占
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R 2 ~ 20.
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品
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26
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O
•
占
笠
発生量及び葉温光量依存性
34
]C
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36
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R 2 ~ 05. 5
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[erutaepmT
旬
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34
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C
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四
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34
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Leaf
図 3-21
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R ~ 04. 3
O
28
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2
26
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回目["C]
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ハU
o15.2
y ~ 3E_05e
~ 10.0
0
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「
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10.0
28
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℃
a
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国出
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。
.
01
30
光量 335μmolm
~
~
s
~
~
]C"
[erutarepmT
九
ー l におけるヒノキからのモノテルベン類の
発生量と葉温との関係、
04
42
Fhu
A
A
第3章
森材植生からの BVOC
発生量及び葉混光量依存性
53
ハU P
園s
aB
JCrerutarepmeT
sirapycemhC
asutbo
e+ COS
-2s 1
35μmol-
'
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B
コ
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S
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5
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enenip
品
図 3-2
enenip-s
enecryM
enerdnallleIhp-
en・elniIpret
enemyc-p
enenipreti-Lyenenom
enelonipreT
ヒノキから発生するモノテルペン類の日積算発生量の葉温依存性の比較
アカマツ
3.3.3.4
実験は， 205
年 8 月 2 ，23
日に実施した。 2
九
ー1
日は，チャンパー内光量を 335μmolm
一定に制御，気温をベース気温に設定して実施し， 23
日は高温に設定して実施した。図 3-23
には実験におけるアカマツからのモノテルペン類発生量と葉温との関係を示す。モノテル
ベン類の発生量は葉温の増加に伴い概ね指数的に増加した。 αーピネンは，葉温依存性が高
い結果となり，決定係数 R 2 が.O 52
にスギからの BVOC
図 3-24
と比較的高い値を示した。
発生量の日積算発生量をモノテルベン類の種類ごとに比較し
た結果を示す。高温設定日での α
ーフェランドレン， αーピネンの発生量がそれぞれ 4 倍
，
倍に増え，最も強い葉温依存性を示した。それ以外のモノテノレペン類は 2-1
Tingey(
198)
]2-3[
のモデルと比較すると， 8 月 2
補正係数は1. 0 ，2.0
日
， 23
3
倍程度増えた。
日の平均葉温値は 30.4
，.83
lOC で
であり，モデル計算では 2 倍程度の発生量となる。本研究では，アカ
マツからの高温設定日の目積算発生量がベース気温設定日の発生量の .2 2 倍となり，
Tingey(
198
]2-3[)
のモデル計算と概ね一致した。
- 64
-
第 3 章森キ欄生からの BVOC
発生最及び葉温光量依存性
01
01
-a pmene
]C
四回
"[e
OBaseTempe
eBase+
o Base
eBase+5'C
5C"
a
8
g.501
00
国
O
y = 20.0
O
a
eO•17 •
• •‘•.•
•
Q O O(
。
]位
ユ
笠
enenip-s
。
B
占I
占
守01
]C"
[erutarepmeT
y=O l. 6e
!R = 40.0
2
R = 25.0
10.0
1.0
28
26
03
Leaf
34
23
[erutarepmeT
63
83
]C
30
82
]C"
23
.
34
36
•• l…
enecrynr-s
也
善
a
同:.:
占
。
O
1.0
82
30
祖国[e]
C"
repnreT
+ 5C"
0_
占
43
旬
"[er ]
C
32
arepnreT
Leaf
o Base
eBase
0
O
a
O
36
83
00
O
y = 30.0
y = 0.0005eo .•白血
0
2
R = 03. 692
10.0
40
•
•
• •
•
26
28
etα
-: 中 mene
O 丹'O?
a包g1.0
高
y = 90.0
eO•14..
2
R = 03. 35
O
26
~ 1.0
• •
l且
自
E回
eO•04 •
30
酷
26
28
30
32
Leaf ]C'[erutarepnreT
34
36
83
36
83
••
]C enenryc-p
o Base '[erutarepnreT
eB
34
32
Lea ]f
CT
'[erutarepnre
e + 5C"
.2b畠
o
主1.0
40
e
ロ
~
a
eO "，.
y = 20.0
2
R = 71.0
R 2 = 30.0
10.0
04
•‘
•
5C"
eBase+
~1
83
Leaf ]C'[erutarepnreT
101
o Base '[erutarepnreT
e B 田 e+5'C
26
40
0 s4
10.0
26
40
82
30
32
Leaf '[erutarepnreT
34
36
83
40
36
83
40
]C
01
o Base
Tarepnre
eB 田 e+5'C
]C
旬
'[er
占
nriL
吋
eno
000
a
O
Q
00
eO•07 •
y = 80.0
ピ=0.16
1.0
62
82
f包畠a
も
O
~1
g百田
30
Leaf
43
32
utarepnreT
図
叫'C]
3-23
ene1onipreT
loheT
eB 田 e + 5C"
•••
•
63
光量
83
335μmolm
O O
Ol
~ 10.0
g百
~
仁J
O
凶
O
y=7
E x762.Oe60-
R2 = 04. 9
100.0
26
40
28
03
32
Lea 'f
[T
erutarepnre
34
九
ー l におけるアカマツからの
モノテルベン類の発生量と葉温との関係
]C
d
，
円吐
a
第 3章
森林植生からの
BVOC
発生量及び葉温光量依存性
01
・
回Base
suniP
TempratuCJ
arolfisned
cofOA
nunUAU
{【
μ
53-m1om
-2s 1
守吋
'
'
u
ハU
立g
gg凶u
u
e
g
o
g
E
凶d
'472V晶国}
0
Bas e
+ 5C
7.01
6.0
5.1
O
α
enenip-
図4
2-3
enenip-s
Myrcen
enerdnalehp-a
ut，
e・
n-enipre
enmyc-p
γ
enomiL
t・
e-nenipre
enelonipreT
アカマツから発生するモノテルベン類の日積算発生量の葉温依存性の比較
.3 .3 .3 5
イネ
実験は， 8 月 71 ，0
2
九1- 一定に
日に実施した。 71 日は，チャンパー内光量を 100μmolm
制御，気温をベース気温に設定して実施し， 32
日は高温に設定して実施した。図 5
2-3
に
イネからのモノテノレペン類発生量と葉温との関係を示す。この解析結果から，イネからの
モノテノレベン類の発生量が葉温の増加に伴い概ね指数的に増加していることがわかる。リ
モネンは，葉温依存性が高い結果となり，決定係数 R 2 が 1
4.0
他のモノテルペン類は弱い葉温依存性を示した。図 6
2-3
と比較的高い値を示したが，
にイネからの BVOC
発生量の日積
算発生量をモノテノレベン類種類ごとに比較した結果を示す。十ピネンを除くと高温設定日
の発生量が1. 3 倍から 2 倍程度増えた。この結果は，
l2-3()1891(yegniT
のモデ、ル計算と概ね
。
一致 L た
・
ヨ
」
占
o
星
。l
・
esaBO erutarepmeT
oesaBojerutarTepme
]C...，
.
esaB + 5" C も
C
•
0
g
301
凶
g
富10.0
E
y = 20.0
K=0
eO ，08
nenip-s
.1::
O
E
同
]C(
B 田 e+5 C"
O
同
広
y = 0, 003eO•0537X
R
81
，
0，10
2
=
0 ，209
100.0
62
82
03
23
aeL erutfTarepme
43
図5
2-3
63
JCC
83
40
光量 1
0μmol
62
24
82
03
23
aeL erutfTarepme
43
m九
・ 1 におけるイネからの
モノテルベン類の発生量と葉温との関係
- 84 -
36
]C"[
83
•
04
24
第3章
℃
M
e
叫北
a
a
r
e
出国
O
血判X
2
R ~700.0
10.0
26
28
30
32
34
Lea fT erutarepm
図3
-25
36
38
40
enonriL
••
+ 5C"
ハU
O
y ~'e640.0
•
••
•
•
• •
]C"[
erutapmT
Base
]aoEE凶
O
E
III
o Base
凶笠
O
g
g
・
31
T+
ee
0
BB
・
a
lJb
発生量及び紫温光量依存性
p-cymen
::.;
2; 1.0
森林植生からの BVOC
10.0
42
26
03
28
]C"[
32
Leaf
34
erutapmeT
36
40
38
42
]C"[
九
ー 1 におけるイネからの
光量 1000μmolm
モノテルベン類の発生量と葉温との関係(続き)
45.
旨 6.3
Or 戸 α
avitas
国B
ase
erutaepmT
• Base
+5C
0
.....o.
昌
也
且
笠7.2
。
図
uョ
s"i'
同
"ロ
'
.1 8
)l<
)l<
<6
。
3占
。9.0
回
冨
0.0
α-pmen
図3
-26
3.4
iL monene
p-cymen
enenip-s
イネから発生するそノテルベン類の日積算発生量の葉温依存性の比較
考察
コナラからのイソプレン発生量は葉温に強く依存し， Guenther
ら(1 93)
[3-8]のモデルで説
明することができた。イソプレシは広葉樹の葉の気孔から排出されるため，葉温が高くな
るほど気孔開度が大きくなり，発生量も増えると説明できる。また， Sharkey
ら(1 95)
]92-3[
0
は植物がイソプレンを発生するのは植物自身を高温から守るためであり，植物を 20 C 以下
の環境下に置くとイソプレンを発生しないと報告している。これも葉温がある範囲内で高
くなるとイソプレン発生量が増えることを説明できる o 針葉樹のスギ，
- 49
-
ヒノキ，アカマツ
第
について， Tingey(
198)
2-3[
3 章森材報生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
)2 のモデルと比較すると，実験は全体的にさらに強い葉温依存性
を示した。この原因として考えられる一つの原因は， Tingey
1( 981)22-3[)
と本実験で用いた樹
木が異なることが葉温依存性に差が出た可能性として考えられる。また，)Z-3[)1891(yegniT
のモデ、ル式で、は，経験係数
F
に標準とされている 0.09K-
1
が樹木により異なる値をとる o 本実験では， β の値を一般的
とした。本実験で用いた樹木の
F の値が， 0.09K-
とは異なっ
1
ている可能性が高い。本研究では近畿圏における夏季の発生量を推定することが目的であ
0
0
るため，葉温が 01 C や 20 C の低い環境状態での BVOC
温幅を広く取る実験を実施すれば，樹木ごとの
発生量の実験を実施していない。葉
F の値を算定することができるが，それは
今後の課題となる。
樹木からの BVOC
3.4
. Guenthe
(r 193)
発生量の光量依存性
3[ 寸]のモデ、ノレ式によれば，一般的に広葉樹は葉温と光量の両方の影響を受
け，針葉樹は光量の影響を受けず葉温のみの影響を受けるとされている。イソプレンは広
葉樹の気孔から排出される。そのため夜になり葉の気孔が閉じられると，イソプレンは排
出されない。それと比較して，針葉樹からのモノテルベン類は，合成された後に植物の体
中に蓄えられ夜にも発生が生じるため，光量に関係なく葉温のみに依存するとされている。
しかし， Yokouchi
ら(1 )489 J52-3[
がアカマツを対象とした実験では，気温を一定に制御した
環境での αーピネン発生量が光量に依存したと報告している。また，
)03-3[rehcerbnietS
は
，
ト
ウヒからの αーピネン発生量も光量に明確に影響を受けていることを示している。
ここでは，広葉樹のコナラからのイソプレン発生量の光量依存性を Guenthe
(r )391
)8-3[
のイソプレン発生量モデ、ル式と比較しながら検討し，針葉樹に関しては既往研究通り光量
依存性がないのかを，また，アカマツの光量依存性についてはその実態を，実験により調
べた。
供試樹木
3.41
3.
節での供試樹木と同じく，広葉樹のコナラ，針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及び
イネを実験対象とした。
3.42
実験方法
実験は図 3-27
に示すように， 2 つの条件で行った。
ペース気温を設定し，光量を 35
験結果の比較，もう 1 つは図 3-27
一定と光量を 100μmol
仰l
on
1 つは図 3-27
m九
・ l 一定と光量を 100μmol
の左図に示すように
m九
ー l 一定に制御した実
の右図に示すように高温に設定し，光量を 35μmol
m 九1- 一定に制御した実験結果の比較である。そして， 3.23
述べたサンプリング方法と 3.2.4
節で述べた分析方法を用い，各供試樹木からの BVOC
m 九1-
節で
発
生量を測定し，樹木ごとに同じ気温設定における異なる光量での発生量を比較し，光量依
存性を調べた。
U
日
FD
森材植生からの BVOC
第3章
E"
/|。~
I・
-
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53"s':'-阿
mlon
3
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...…
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13
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臣官EAhwEEEH』回コ
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o
07
03
5
0
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3
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23
発生量及び葉温光量依存性
3
32
9
7
J[)TS
11
31
Time
}TSJ[
71
51
91
12
32
左図:ベース気温設定状態での異なる光量制御;右図:高温設定状態での異なる光量制御
図 7
2-3
光量依存性実験における実験条件設定
果ラ
結ナ
験コ
実
3.4.3
3.4.3.1
実験は， 7 月
設定し，光量を
31
日及び
1 ，2
月
8
，3 ， 4 日に実施した。 7 月
九
・ l 一定に制御して実験を実施し，
335μmolm
一定に制御して実験を実施した。 8 月
m γ
月
日は気温をベース気温に
1，
4
日は光量を
日は気温を高温に設定し，光量を
2
一定に制御して実験を実施し， 3 日は光量を
図
8
31
1000.ITU.J
ol m
335
1000μmol
問 01 m-
2
-s
1
一定制御して実験を実施した。
1-S2
・
に実験結果におけるコナラからのイソプレン発生量と光量との相関関係を示す。
3-28
左図はベース気温設定状態での光量依存性結果を示す，右図は高温設定状態での光量依存
性結果を示す。
01
.10
0335
∞μlon
凹'
mlon
01
m_ 2s・2
s・
'・
1
]C'
esaB [erutarepmeT
::c..
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o 53
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占
品
星01
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g
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a
y =30.0
ピ
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746.0
y = X1048
31.oe332
'R
=
04. 865
01
30
82
62
23
Lea fTerutarepme
図
3-28
O
a
e6X35620
01
図
5C'
Base+
耳
;
_mlo .2s 1
lo .m '2"s
阿
IIllJ
3-28
43
63
82
]C'[
03
23
43
Terutarepme
Lea f
63
83
04
24
]CO[
コナラからのイソプレン発生量と光量との相関関係
の図からわかるように，光量の増加に連れてイソプレン発生量も増加していること
がわかる。それと同時に葉温も上昇し，その影響で，イソプレン発生量が増加しているこ
ともわかる。つまり，この結果には光量と葉温の両方が発生量に影響を及ぼしているので，
図
から単純に光量の影響部分のみを見いだすことができない。そこで，
3-28
rehtneuG
335μmol
I( )39
m
]8-3[
のモデルを用い，葉温の影響を補正することを考えた。光量をそれぞれ
九
ー 1 と 1000μmol
m-
2
-s 1 一定に制御したので，両者の光量補正係数
C L はそれぞれ
i
F同U
，
‘
第 3 章森材植生からの BVOC
，.1 0
0.72
.1 .01
発生量及び葉温光量依存性
m九
ー I 時の発生量が 35μmol
であり，光量が 100μmol
27 の1. 39 倍となることを示している。 7 月 13
葉温値はそれぞれ 31.7
，3.5
，38.2
れ .1 24 ，.1 15 ，.1 93 ，.1 37
0
，3.4
m九
ー1 時の発生量の
日
， 8 月 1 ， 2 ， 3 ， 4 日の日積算平均
C であった。この時の葉温補正係数 C T はそれぞ
となるので，この 4 日間の日平均発生量をこれらの
C T で割る
ことにより葉温の影響を補正し，光量による影響部分のみを計算した。その結果，8 月 1
， 4 日の光量の影響のみによる発生量の増加が 7 月 13
日
，3 日
.1 49 ，.1 24 倍であり， Guenthr
l( )39
3[
サ]のモデノレ計算値1.
からのイソプレン発生量の光量依存性についても Guenthr
日の発生量のそれぞれ1. 23 ，
39
と近い値となった。コナラ
l( )39
のモデルと定量的に
[H]
ほぼ一致する結果が得られた。
図 3-29
は，本研究におけるコナラからのイソプレン発生量の葉温・光量依存性のまとめ
としてイソプレン発生量の日変動を示した図である。この図から，夜になると，イソフ。レ
ン発生量が O になり，朝から，葉温と光量の増加に伴い発生量の増加が続き，葉温が高く
光量が強い 41 時から 61 時に最大発生量となり，その後，葉温と光量の低下に伴い，発生
量も減少していることが明確にわかる。実験結果を Guenthr
l( )
39
3[
サ]のモデルと比較した
結果，発生パターンは一致しているが，発生量はモデ、ル計算値より高かった。
05
‘
23
03
「
仏
『
・
内ノ白
r
o
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P
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，
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2
2 3 4
5 6
7
8
9 01 11 21 31 41 51 61 71 81 91 02 12 22 32 42
Time
図 3-29
コナラからのイソプレン発生量の
日変動及び Guenthr
3.4.3.2
l( )39
3[
サ]モデルとの比較
スギ
実験は， 8 月 5 日
， 51
量を 35μmol
J[ ST]
日に行った。両日共に気温はベース気温に設定し
m九
ー 1 一定に制御し， 8 月 51
を実施した。図 3-30
日は光量を 100μmol
8 月 5 日は光
m 九1- 一定に制御して実験
にスギから発生するモノテルベン類発生量と光量および葉温との関係
を示す。光量の増加に伴い発生量が増え，それと同時に，光量の影響を受け，葉温も増加
nL
FD
第 3 章森材植生からの BVOC
発生量及び業温光量依存性
し，発生量が増えている。これにより，モノテルベン類の発生量が両方の影響を受けてい
ることが考えられる。ただし， [)189(yegniT
葉温のみの変数となっており， Guenthe
日 ]2
のモデ、ル式では，モノテルベンの発生量は
]8-3[
の式のように，葉温と光量の影響を分離
(r )391
することができない。そのため，本研究では，日積算単位で比較し，それを Tingey(198
のモデル式で説明できるかを検討した。図 3-1
)L3-2J
に 2 回の実験結果におけるスギからのモノ
m九
ーl
テルベン類の日積算発生量をモノテルベン類の種類ごとに示した。光量を 100μmol
九
ー l 一定に制御した実験結果と比較すると，リモ
一定に制御した実験結果を光量 335μmolm
， α
ーピネンが最小で1. 2 倍となり，平均して， .1 5 倍となった。一方，
ネンが最大で .2 1 倍
， 30.4
光量が高く設定した日と低く設定した日の平均葉温値はそれぞれ 32.4
(yegniT
)189
であり，
のモデル式での葉温補正係数は1. 2 ，.1 0 となり，スギからのモノテルベ
]2-3[
ン類の発生量は光量の影響も受けている可能性が示唆された。
01
仰nolm
10
•
←
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1-・
s2
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0 0
瓦
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O
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•
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1
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凶l
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品
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a
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00.
O
y=0.00OlO
R' = 02.0
X1912oe
R'= 32.0
1.0
10.0
28
27
29
30
13
•
01
35
凶l
on
凹nolm
34
‘
.
• ••
•
2-sz-m
5・
'・
1
。
コ
]。
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ベース気温におけるスギから発生するモノテルベン類の光量及び葉温依存性
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森材植生からの BVOC
第3章
01
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発生量及び葉温光量依存性
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23
3
43
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ベース気温におけるスギから発生するモノテルベン類の
光量及び葉温依存性(続き)
12
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ルt
erpin
p-cymene
Limoneney-terpineneTerpinolene
ベース気温におけるスギから発生するモノテルベン類の日積算量の比較
- 54
-
43
第 3 章森材植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
ヒノキ
3.43.
実験は， 9 月 11 ，21 ，31
日には光量を 5
3
日に実施した。 3 日間共に気温はベース気温に設定し， 21 ，31
10 m九ー1 一定に制御し， 11 日には光量を 1000~01 m 九
ー l 一定に制御し
問
て実験を実施した。図 3
にヒノキから発生するモノテルペン類発生量と光量および葉温
との関係を示す。図 3
-
からヒノキからのモノテルベン類発生量もスギと同様の傾向があ
ることをわかる。ヒノキの光量依存性もスギと同じように検討した。図 3
-4
光量を高く制御した日の s- ミルセン発生量が 2
.4
に示すように，
αーテルピネン発生量
倍で最大となり，
m九
・ 1 一定に制御
が1. 1 倍で最小となり，平均で1. 4 倍となった。一方，光量を 1
0μmol
m九
ー l 一定に制御した日での平均葉温がそれぞれ 3.1 3 ， 3.0
した日と 35μmol
であり，モ
デル上では1. 1 倍の増加量となり，ヒノキもスギと同じように光量の影響を受けている可
能性が考えられる。
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•
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o
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森材植生からの BVOC
第3章
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ベース気温におけるヒノキから発生するモノテルペン類の
光量及び葉温依存性(続き)
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Limone
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ベース気温におけるヒノキから発生するモノテルベン類の日積算量の比較
3.4
アカマツ
実験は， 8 月 2 ，26 ， 28
光量を 35
問 101m
日に実施した。 3 日間共にベース気温に設定し， 8 月 2
九
ー l 一定に制御し， 8 月 26 ，28 日には光量を 1000μmol
m
日には
九1- 一定に制御
して実験を実施した。図 3-4
にアカマツから発生するモノテルベン類発生量と光量および
葉温との関係を示す。図 3-4
でもアカマツからのそノテノレペン類の発生量が光量の増加に
伴い発生量が増えると共に，葉温も上昇し発生量が増加していると考えられる。そこで，
スギ，
ヒノキと同じような分析をした。まず， 3 日間のモノテルペン類発生量の日積算量
F円U
ロU
第 3章
森材植生からの BVOC
発生量及び葉温光量依存性
を算出し，モノテルペン類の種類ごとに比較した。この結果を図 3-5
九1- 一定に制御した日の発生量が 35
ら 1000μmolm
llU.J
か
lo m- -s 一定に制御した日の発生量に
比べ，テノレピノレンの発生量が最大で _4 3 倍で最大となり，
倍で最小となり，平均で， 4
.2
に示す。図 3-5
1
2
αーテルピネンの発生量が 0.9
倍となった。特に発生量の半分以上を占める αーピネンの発
生量が .2 5 倍増加したのは注目される。一方，光量が高い日と低い日での平均葉温はそれ
ぞれ .03
O
6 ，.03
l C であり， Tingey(198)
のモデル式での葉温補正係数は1. 10 ，
.1 06 で
，
]2-3[
.2
モデル上では1. 1 倍の増加量となるが，本実験では 4
合は，葉温のみの変数では BVOC
)4891(
の発生量を説明できないことが示唆され， Yokuchi
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と同様にアカマツは光量の影響を受けるという結果を得た。
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32
ベース気温におけるアカマツから発生するモノテルペン類の
光量及び葉温依存性
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第 3 章森キ材産生からの
BVOC
発生量及び葉温光量依存性
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ベース気温におけるアカマツから発生する
図 3-34
モノテノレベン類の光量及び葉温依存性(続き)
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3.4
3.0
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5.1
enelonipreT
ベース気温におけるアカマツから発生するモノテルベン類の日積算量の比較
夜間における測定
イソプレンは光合成の際の生成物で，広葉樹の葉の気孔から排出され，また，植物の体
の中に蓄えられないため，光合成が行われない環境下では発生しない。図 3-29
で示したよ
うに，本実験でもこのことを確認することができた。それと比較して，多くの針葉樹(少な
くともアカマツを除く)からのモノテルベン類は，葉温のみに依存し，光がない夜でも発生
する。本研究では針葉樹のヒノキ，アカマツを対象とし，夜間での測定実験を行い，夜間
と昼間での葉温依存性の違いを調べ，それと同時に葉温依存性と光量依存性を明確に示す
アカマツが夜にモノテルペン類を発生するかについて調べた。
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h
u
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第 3掌森キ欄生からの B
VOC
3.41
発生量及び業 1.!i.光量依存性
ヒノキ
実験は， 9 月 41
日朝から 51
日の朝 7 : 0-19
ース気温に設定し， 41
日 91 : 0-15
日の朝まで実施した。 9 月 41
日朝から 51
九1. 一定に制御し， 14
: 0 までに光量を 335μmolm
日の朝 7 : 0 まで光を消して実験した。図 3-6
日の朝までの間ベ
に昼間と夜間におけるヒノキ
からのモノテルベン類発生量と葉温との関係を示す。ヒノキの昼間における葉温依存性実
験では，葉温に約 8 C 程度の差があったため明確な葉温依存性を確認できたが，昼間と夜
0
間の比較では葉温差が約 4 C しかなく，昼間ほど明確な葉温依存性は確認されなかった。
0
に夜間，昼間(光量が 35 llll.J lo m な， 1000~mol m 九
・ 1)での積算発生量を示す。夜間
図 3-7
倍の発生量となり，夜間と昼間の平均葉温がそれぞれ 26.8
は昼間の平均で， 0.95
であり， Tingey(198)
モデ、ノレ式での葉温補正係数が 0.75
， 30.
，.1 30
に相当し，モデル上で、
は夜間の発生量が昼間の発生量の .O 27 倍となるが，本実験では 0.95
倍となり，夜間の葉
J2-3[
温依存性は確認できなかった。
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昼間と夜間におけるヒノキからのモノテルペン類の発生量と葉温との関係
- 95 -
第 3 章森林植生からの BVOC
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発生量及び莱it 光量依存性
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図3
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32
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昼間と夜間におけるヒノキからのそノテノレペン類の発生量と葉温との関係(続き)
53
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enenipret-y
ヒノキから発生するモノテルベン類の光量依存性
- 60
-
enelonipreT
3 章森林健生からの BVOC
第
2.4.3
発生量及び薬温光量依存性
アカマツ
実験は， 8 月 26 ，28
日及び 8 月 30
日の朝まで実施した。 26 ，28
m 九1- 一定に制御し， 8 月 30
ース気温に設定し光量を 35μmol
0
日の夜から 13
まで光を消して実験を実施した。図 3-8
日夜 21
日にはベ
: 0 から， 13
日 6:
にアカマツからのモノテルベン類発生量と葉
温との関係を示す。アカマツは昼間に光量・葉温の影響を受けながら，夜にもモノテルベ
ン類を発生した。図 3-9
九
・ 1 1000μmolm
に，夜間と昼間(光量が 335μmolm
発生量を示す。図 3-9
九
ー)1 での積算
からアカマツの光量依存性がはっきりとわかる o 特に αーピネン発
生量の光依存性は明確に示された。
01
01
ODay
• thgiN
占
占
G
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]C"[
昼間と夜間におけるアカマツからのモノテルベン類発生量と葉温との関係
- 16 -
第3章
森材植生からの
BVOC
発生量及び紫温光量依存性
80
O μ九
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irr:
，
阿l
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内
ふ
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アカマツから発生するモノテノレベン類の光量依存性
図 3-39
3.45
enerdnaα
lehp-
考察
Simon
ら (205)
ト
[ ]62
は地中海エリアでのコナラ属の Quercs
pubscen
からのイソプレン発
生量の光量依存性と葉温依存性を調べた結果，その発生量が 40-350μg
14 : 0-16
:0
-wdg
h1 ・1 の間にあり，
時の間に最大発生量となり，光量と葉温に強く依存したと報告している。
本実験に用いたコナラ sucreQ(
)atares
し，葉温が高く，光量が強い 14:
0-16:
からのイソプレン発生量も葉温と光量に強く依存
0 時の間に最大発生量となり， Simon
と閉じような結果が得られた。また，実験データを Guenthe
(r 193)
]8-3[
ら (205)
]62-3[
のモデル式と比較し
た結果，概ねモデル通りの結果となった。コナラからのイソプレンの発生量がモデル計算
値より高くなったのは Guenthe
(r 193)
J8-3[
のモデ、ル式を推定する際に用いた樹木と本実験
に用いた樹木との違し、から生じたと考えられる。
Yokouchi
ら (1984)
J52-3[
は環境制御チャンパーを用い， 3-4
年生のアカマツの苗木からの
モノテルベン類発生量を測定した。その結果，アカマツからのモノテルペン類の発生量が
一定気温の制御下で，光量に依存したと報告している。この実験方法は本実験方法と同じ
であり，本実験でもアカマツ(苗木)からのモノテルベン類の発生量が光量の影響を受ける
ことが示された。また，本実験では，夜間のアカマツから発生するモノテルペン類の発生
量も確認した。
既往の研究では他のいくつかの針葉樹のモノテルペン類発生量にも光量依存性があるこ
とが報告されている。これらの結果は，針葉樹からのモノテノレペン類発生量を単純に
- 62
-
第 3 輩森林植生からの BVOC
)189(yegniT
発生量及び業温光量依存性
のモデル式を用い評価することに問題があることを示唆しているが，本研
]2-3[
究では，新たなモデル式を提案するに十分なだけのデータを得ることができなかった。
5.3
まとめ
本章では，近畿圏における 9 種類の優先樹種及びイネから発生する BVOC
発生量をグロ
ースチャンパー実験により測定した結果と，とくに優先する樹種である針葉樹のスギ，ヒ
ノキ，アカマツ，広葉樹のコナラ，農作物のイネから発生する BVOC
発生量の葉温・光量
依存の結果について述べた。
2 節では，グロースチャンパー実験方法，分析方法を具体的に説明し，チャンパー内 BVOC
濃度変化をモデル化し，濃度減表実験により，チャンパーの漏れ率， BVOC
求め，樹木から発生する BVOC
の発生速度の算出方法を決定した。 CO
り，チャンパーの漏れ率が .5 0 X -01
7
S 1-
]8-3[
ミズナラは大量.42(
濃度減表実験によ
と推定され，チャンパーからの漏れの影響は無視
できることが確認された。そして，樹木ごとの BVOC
)391(rehtnuG
2
の減衰係数を
発生量を推定し，最後に
の式を用い，樹種ごとに標準発生量を推定した。落葉広葉樹のコナラ，
12 ，.62
04μg -wdg
h1 -l) のイソプレン発生することがわかり，落葉広葉樹
のブナからはイソプレンと αーピネンもわずかに発生し，クヌギはイソプレンも αーピネンも
ほとんど発生しないことが示された。針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツからは 8 種類のモ
ノテノレベン類と p ーシメンが発生することがわかり，最も多く発生するのは α
ーピネンであり，
1
その発生量はそれぞれ1. 03 ，.1 89 ， 5.3μg
-wdg h1 - であった。また，樹種により BVOC
の
種類も発生量も異なることを確認することができた。本実験で，イネからの BVOC
発生量
を定量化できたのは大きな成果である。このデータはアジア地域でのイネからの BVOC
発
生量推定の貴重な資料になるだろう。
3 節では，広葉樹のコナラ，針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及びイネから発生する BVOC
発生量の葉温依存性を解析した。コナラからのイソプレン発生量は Guenthr(193)
デルと比較し，コナラ以外の針葉樹，イネについては )189(yegniT
]2-3[
ら，葉温依存性の程度を定量的に解析した。コナラについては， )391(rehtnuG
]8-3[
のモ
のモデルと比較なが
3[
サ]のモデ
ルと同様の傾向が得られたものの，針葉樹については Tingey(1981)~-nl のモデルよりも強い
葉温依存性を示した。イネは樹木と比べ，弱い葉温依存性を示した。
4 節では，上述の 5 種類の植物からの BVOC
らのイソプレン発生量は )391(rehtnuG
スギ，ヒノキからの BVOC
]8-3[
発生量の光量依存性を解析した。コナラか
のモデルと同様の傾向が得られた。本実験では
発生量の光量依存性は見出せなかった。一般に，針葉樹は光量
の影響を受けないとされているが，アカマツは Yokuchi
を受けている結果が得られた。
ら)4891(
]52-3[
と同様に光量の影響
u
円〈
cu
第3章
森材植生からの BVOC
発生量及び葉 1Jfi.光量依存性
参考文献
-3[ ]1
，.J .F ，McKay
kilraK
ainrofilaC
tnalp
suodice
rezylan
M.
ヲ
)20(
rof cinegoib
A yevrus
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A cinegoib
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，
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compounds
，
，
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，
，
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，73 ，.2873-1
Enviromet
，
.C ，
)91(
cinagro
，
.D ，
regnilK
cinagro
compound
ni nrehtoN
noisme
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，
USA ，
cirehpsomtA
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，3 ，257-36.
，
.A .B ，
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rehtnuG
，
.L ，Lerdan
regnilK
，
.C N. ，
noskcirE
，M. ，Mckay
，
.R ，
rolyaT
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cinagro
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，
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，M. .T ，loduS
，M. ，Bloch
，
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，
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A cinegoib
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，
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Enviromet
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，63 ，521-3.
and suorefinoc
Enviromet
J6-3[
VOC
，
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J5-3[
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，
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，
.J M. ，dna
Enviromet
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Zimerman
J4-3[
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，
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J3-[
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，
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J2-3[
，A.
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，cirehpsomtA
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，72 ，
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J7-3[
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，M. te la Emison
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，201 ，25847-9.
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，23 ，
.86-35
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，
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，.P .C ，Manson
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，89 ，12609-7.
，
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，M. .T ，and
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，NAPAP
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，
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compounds
3[ ーJ1
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，A. .B ，Zimmerman
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.6413-7
- 46 -
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Gr
cinagro
compounds
fo
第3章
]31-[
Chameids
，W. ，yasniL
nobracdyh
森材植生からの BVOC
発生量及び葉混光量依存性
，.R ，n
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，.R ，dna
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，.C ，
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，.R ，)402(
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，
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]41-3[
Solmon
，
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]51-3[
cinegoib
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]61-3[
，.C ，acreS
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Modeling
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，EPA-450/4
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VOC
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)971(
and
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，
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.erhpsomtA
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from
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，New
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，83 ，.
5683-
cinegoib
Hydrocabns
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Enviromet
)91(
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，
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，
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，.D ，teluT
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，
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，
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3[ ー]71 vorodisI
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]81-3[
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，
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and
，26A ，.9562-74
Enviromet
，.A ，Nozoe
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，91 ，
.8-1
.R ，Aschman
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cirehpsomtA
，.B .
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Enviromet
，
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，.D M. ，
)291(
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，
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]91-3[
，
.I .G ，a
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，M. ，and
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，
.C .N ，
)202(
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，
cirehpsomtA
，
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Enviromet
，63
391-3402
]02-3[
伏見嘉津裕， )502(
晃
，
谷
温度と光強度がミツマタのイソプレン放出に及ぼす
16 ， .21-3
影響，日本農業気象学会誌
2-3[
]2-3[
3[ ・]32
，.D ，)1891(
iT ngey
from
evil
by .J inilafuB
and
.R stnrA
Hakol
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oak
，
，
.v aliruaL
noitairav
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ni Atmospheric
nip ，
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，53-72
，
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，
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，
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，
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Hydrocabns
，
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，
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and
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，
.P ，)302(
，
cirehpsomtA
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，73 ，.4361-2
yelserP
，
.S ，Lamb
，
.B ，Westbrg
Monterpn
noisme
from
lanoiger
cinegoib
Yokuchi
der
年の 7 ， 8 月の気温データ.
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，.H ，
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Enviromet
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The
snobracdyh
lanosaeS
J42-3[
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1]大阪府公害監視センター，
，
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suniP(
VOC
dna
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，.H ，r
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noisme
，.A ，Chen
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，
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，
，
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，
，
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，57
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Enviromet
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，
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，
.T ，
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kcalb
from
eniPstocS
dna
Norwegian
，
ecurpS
，98 ，2839-50.
hcraesR
from
，
，
.1 dna
，47 ，.36-94
.R W. ，
)391(
snoisime
発生量及び葉温光量依存性
，
.P ，
seroT
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Resarch
Journ
3[ ーJ82
，
，
.1 Bouchou
dna sexulf
cirehpsomtA
[3-27J
3 章森中欄生からの BVOC
.J ，dna
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，
.D ，
)891(
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and tseroF
cinagro
compound
，90 ，
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247-5.
[3-29
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noismE
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.981
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- 6 -
time
Monterp
，
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374
，
.967
Organe
，
第4章
第4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
.4 1.はじめに
森林植生からの BVOC
がオゾン曝露に対する影響に関しては，まだ不明な点が多い。そ
の因果関係を解明するため，欧米では，オープントップチャンパー (OTC)
を用いた樹木へ
の長期オゾン暴露実験研究が盛んに行われている。例えば，序論で述べたように， Heidn
ら(1 )9
は
， 5 年生の百木 s
uniP
]1-4[
テルベン類の発生量が 40%
sirtsrevlys
saleunP
ら(1 )9
BVOC
-s
αーピネン，
-s
ピネン，
ミルセン，
xelisucrQ
)20(
.pps
4[
sineplah
1.を対象に地中海の
Quercs
しない空気，オゾンを 40pb
xeli
uqilis
付加した空気に 2 年間曝露すると，
1 年生の苗木 Pendula
5-l4 Jは
目減
9 つの OTC
で 2 年間
αL. ，Olea
aeporu
，
.1
LJ をオゾンろ過した空気，オゾンろ過
.ps ailofidnutor
暴露の影響を受けないが，モネン発生量と全 BVOC
ら(
)502
.1
発生量が増加したと報告し
斗]は，いくつかの 3 年生の苗木ainotareC(
xeli ，
.1
pinea
リモネン， γ ーテルピネン発生量が 30-65
の測定を行ない，オゾン濃度が高い季節や地域で BVOC
ている。L1 aisu
suniP
ら(1 )49 は
]，
2-4[
。ーシメン発生量には影響しなかったと報告している。
は，百木 s
uniP
]3-4[
のオゾンを 2 年間暴露するとモノ
増加したと報告している。 tiweH
に大気中のオゾンを曝露すると
少し，
.L に 50pb
Roth
.B
αーピネン発生量はオゾン
は 95% 増えたと報告している。 Vuorine
を大気濃度の 2 倍の濃度のオゾンに暴露，
あるいは大気濃度の 2 倍の濃度の二酸化炭素に暴露しでも 7 月と 8 月のモノテルベン類発
生量には影響を与えないと報告している。以上のように，長期オゾン暴露実験では，
tiweH
ら(
)491
[4-2]を除くと，オゾン曝露により
BVOC
発生量が増加することが示されて
いる。
日本では， 190
年代から主要な樹木に対するオゾン曝露の影響に関する実験研究が開始
されている。しかし，主な研究は，樹木の成長や生理機能に対するオゾン暴露の影響の調
査であり ]6-4[
[4~8J
]7-4[
たらない。 120pb
樹木の BVOC 発生量に対するオゾン暴露の影響に関する研究は見当
(光化学オキシダント注意報発令基準)を超える高濃度のオゾン暴露を
樹木が受けた場合， BVOC
発生量が増加し，オゾン濃度を高めるのか， BVOC
発生量が減
少し，オゾン濃度を抑圧するのかは，重要な課題である。しかしながら，オゾンの低濃度
長期暴露による BVOC
による BVOC
ら(1 )49
るが，
発生量に関する実験は実施されていない。また， Heidn
saleunP
[付
くの OTC
発生量に関する実験は実施されているが，オゾンの高濃度短期暴露
ら(1 )9
を用いた研究は，
オゾン曝露中の BVOC
気温と PAR
]3-4[
， lL aisu
)20( ，
]4-4[
Vuorine
オゾン曝露後の樹木からの BVOC
ら(
)502
5pb
，
tiweH
[4-5]などの多
発生量の変化は測定が行われていない。そこで，本章では，
を制御できるグロースチャンパーを用い，
日本の代表的な樹種である針葉樹
:!:001
の高濃度オゾンを 21 時間曝露する実験を行い，オゾン曝露中の BVOC
定量化し， BVOC
十
[ ]1
発生量の変化を測定してい
のスギ，ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラの 4 種類の樹木に
:!:002
ら(1 )9
発生量とオゾン暴露の関係を検討した。
- 67
-
5pb
または
発生量を
第 4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
供試樹木
4.2
スギ，
樹種は，
ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラを選び実験対象とした。コナラ属の多くの
イソプレンを発生する
十
[ ]01
]9-4[
イソプレンは BVOC
。そして，
]1-4[
オキシダント生成に最も重要な役割を果たしており
i← 21 ←
lJ
31 十
lJ
1
の中で光化学
ベイソプレン発生量に対す
るオゾン曝露の影響を評価することは重要である。
3.4
実験方法
実験は，第 3 章で記述したグロースチャンパーを用い
205
年 01 ，1 月
， 206
7 ， 8 月に実施した。グロースチャンパー内の日温度変化は， 203
大阪の晴れの日の平均気温 ]51-4[
を設定した。 PAR
は3
51mol
m"2
S"l
及び 204
年 6，
年 7， 8 月の
に制御した(図 1
-4
参照)。
樹木は，実験前日の午後 9 時にグロースチャンパーに入れ，実験当日の 7 時にグロースチ
ャンパーを密封し， 3 日関連続で実験を行い， 2 日目の午前 7 時から午後 7 時までチャンパ
ー内のオゾン濃度を一定にし，オゾン曝露を行った。各日の午後 7 時以降は，チャンパー
の扉を開放し，チャンパー内の換気扇 (60m
6 : 05
3
1
-nim
)
を稼動させ，チャンパー内空気を翌朝の
まで十分換気した。そして，オゾン暴露前日 1(
オゾン曝露翌日 3(
日目)の BVOC
日目) ，オゾン曝露日 2(
日目)と
発生量を測定した。また，実験では，同一種 6 本の樹
木をグロースチャンパー内に入れた。
グロースチャンパー内の空気は，サンプリングポンプを用い， TenaxTA
管に通して， BVOC
を捕集した。捕集管中でのオゾンと BVOC
KI I( O 弘)のオゾン吸収フィルター
[4-16]
ング量は，コナラの場合は 500mL
，針葉樹の場合は 3000mL
を捕集管の前に取り付けた。
を充填した捕集
の反応を防ぐために，
1 回あたりのサンプリ
とした。空気のサンプリング
は，午前 7 時から午後 7 時まで 1 時間ごとに実施した。
チャンパー内に設置したオゾン発生器(オーニット製 VR-40)
発生させ，
タイマー(キーエンス製 KV ・P16R)
ることにより，オゾン濃度を 01 t: 5pb
は
，
4.
により 01 mg -h 1 でオゾンを
を用いてオゾン発生器を細かくオンオフさせ
または 20 t: 5pb
オゾン測定器 ( ダイレック製 MODEL-1150)
に制御した。その際，オゾン濃度
を用いて測定した。
分析方法
分析は 3.24
節で述べた分析方法と同様に行った。針葉樹のオゾン暴露中の測定では，
p ーシメン， αーピネン，
-s ピネンのみが検出され， -s ミルセン， αーフェランドレン， αーテノレ
ピネン，リモネン， γ
ーテルピネン，テノレピノレンを GC/MS
- 86
-
で検出することが出来なかった。
第4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
一
一 PAR
AU
y
a
今
，
ne
d
VA
句
e
VA
v
白
し
n
r
戸u
"u
m
・
T
P
6
E
-
d
lco
-勾
•
発生量に及ぼす影響
3rday
35
35
‘
‘
‘
‘
‘
‘
‘
ー
-‘
ー
'
』
‘司
‘
ー
'
•
s
day
電
‘
‘
‘
‘
‘
‘
‘
“ー'
erusopxE
day
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、
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，
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，
，
N
'
s
o
g
A出一〈門同
•
、
.，‘ 圃令 Dor
，
nepo
，
， ‘
r
{了間
344
う
。]UBH富山門同50H
4
05
υ
{
、.， nー
eopoD
・‘ o惨
，
‘
，
，
‘
‘
‘
‘
Next
day
20
00:1
00:7
00:31
00:91
00:1
0:7
00:31
00:91
00:1
00:7
00:31
00:91
]TSJ[emi
図1
-4
4.5
BVOC
4.51
オゾン暴露実験におけるチャンパー内気温，光量制御
発生速度の算出方法
チャンパー内濃度変化のモデル
オゾン暴露実験ではチャンパー内に BVOC
とオゾンが共存している。イソプレン，モノ
テルペン類が酸化反応すると，メタクロレイン，メチルピニルケトン，ピノンアルデ、ヒド，
ホルムアノレデヒド，アセトンなどの含酸素化合物が生成される 4[]71-4[
[]81
ー
十J
91
。反応以外に
とオゾンは，分解，壁面沈着，チャンパーからの漏れにより濃度が減少する。以上
BVOC
とオゾンのチャンパー内濃度変化は，それぞれ式-4( ，
)1
を考慮した BVOC
)2-4(
で表現さ
れる。
dC
G，
]C-k
V
一 =-L-α
td
[d ο
]3
G2
td
V
-4( )1
[C 0 ]3
)2-4(
一~=..::::...!:....一円 [03]-kC[03]
ここで
C: BVOC
らの BVOC
発生速度 [mol
ンパーの体積 [m
]l-S[
3
]
濃度 [mol
，α1
m勺
， [03]:
]l-S
:
オゾン濃度 [mol
3
m- ，
] :t 時間]s[
，G 2:オゾン発生器からのオゾン発生速度 [mol
，Gl:
]]-S
験により測定される。
α2 ，k は
， 2
.54
節
， 3
.54
3
αl
-.om
，
. V:
チャ
の分解，壁面沈着，チャンパーからの漏れによる減衰速度
BVOC
，α2 :オゾンの分解，壁面沈着，チャンパーからの漏れによる減表速度 ]l-S[
とオゾンの反応定数 [m
樹木か
1
]l-S
は5
.23
，k: BVOC
である。 G は実験条件により既知であり， C ，[0
節に推定された BVOC
3]
は，実
減衰速度である。未知パラメータ
節で行う実験により求めることができるので，樹木からの BVOC
発生速度 G 1 を算出することができる。
- 69
-
第 4章
4.52
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
オゾン濃度減衰実験
を 30 t: 1 C ，335μmolm
0
グロースチャンパー内の気温と PAR
ー内でオゾンを発生させ，オゾン濃度を 20pb
・
2S
1-
一定とし，その後，オゾン測定器によりオ
で表される。
ゾン濃度の経時変化を測定した。オゾンの濃度変化は，式 )3-4(
d[q]
td
一定に制御し，チャンパ
α[0 3 ]
コ
コ
，
-=!.
)3-4(
この実験により，オゾンの減衰速度むとして1. 5 x 01 九
ー l が得られた。
4.53
BVOC
とオゾンの反応実験
チャンパー内のオゾン濃度 J30[
をチャンパー内で気化させ， BVOC
試料 10μL
このとき， BVOC
笠
("
; +].0[k
td =ー α
の濃度変化は，式 )4-(
I1 0020
L
オゾン濃度 10pb
配は， α
1 +]30[k
l0
，い叫山町
を一定に制御し， BVOC
または 20pb)
(10pb
の標準
とオゾンの反応による濃度減衰実験を行った。
で表される。
)4-(
)C
および 20pb
-a ピネンの濃度変化を図 4-2
時の
00)0，
02 に相当する。図 4-3
に示す。図中の直線の勾
に，オゾン濃度と αーピネン， s- ピネン，イソプレ
1(
ンの減衰速度を示す。図 4-3 において， Y~ 片が αl に，傾きが k に相当する。この結果より
a-
m 3mol 九
ー
ピネン， s ーピネン，イソプレンのオゾンとの反応定数として，それぞれ 63.32
20.72
m 3mol 九
1- 12.8
m 3 mot1s-1
を得た。オゾンと αーピネン， s- ピネン，イソプレンの反
参照)，
応定数については既存研究があり(表 4-1
J02-4l
，.05
57 土 1.1 4 m 3 mot1s-1
m 3 mot1s-1
2-4[
)0 ，.21
64 t: .3 01
が，イソプレンについては 8.61
-，
4lJl2
m 3mOr
87.29
m 3 mot1s-1
1-S)121-4[
，.93
-a ヒ。ネンについては.85
m 3mol 九
ー1 ト
[ )91 ，7
.83
m 3-lom
11-S
が
， ß~ ピネンについては 10. 50 .1t:
J22-4l
37m
45 t: .6 38
3m
ot1s-1
， 2.8
)32-4[
m 3 mot1s-1
)42-4[
m 3mol-
20
-1s 1 十
[ )22
が報告されており，本
実験の値は，イソプレンを除いてこの範囲内にあり，またイソプレンに対する値も大きく
異ならないことから，実験手法は妥当であったと考えられる。
表 4-1
BVOC
enerposI
α
enmpenenip-s
BVOC
のオゾンとの反応定数 [m
Thlswork
303(
3
mot
1-s 1
ecnerefeR
士山)
16.8 J91-4[
.21 8 t: .0 47
692(
t: )K2
]1
.78J22-4[92
J42-4[38.7
.36 23 t: .2 86
.85 54 t: .J062-4[83
.02 27 t: .1 7
50.1
土1.J02-4[02
- 07 -
75.0
土1.1 42-4[
.21 46 t: .3 J1012-4[
.93J32-4[73
.22J22-4[88
オゾン暴露が樹木からの BVOC
第4章
発生量に及ぼす影響
{目]図。沼周-担ロ
ωoロouokr寝泊o出
01.
-α-pine
o bp01
Ozone
noitcaeR
20pb
Ozone
noitcaeR
・
10.0
10.0
01
O
20
Time
図 4-2
O
チャンパー内気I:温
:!::03
10pb
]nim[
で、の αーピネン単独，
オゾン共存下での相対濃度の時間変化
凸可 J
1nト
'
「
n
u
d
勺μ
A崎
ぜP
吋 ιp
」
ぺ
句
AJ
つ
内r℃
世
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、
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V
戸u
w
吋
ly
d
4
Gフ
由旧自し
凸
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6
，
、
A
戸 UW
戸 UV
?叩・昼間
nnn
m
・ m M
αRYLR
・企
0
x旬。。仏国訟oo-MUO〉国
[
W
]2
寸
8
40
C ， αーピネン初期濃度1. 14pb
オゾン共存下および、 20pb
01
30
2
O
O
Ozone
図 4-3
6
4
2
Conce
チャンパー内気温 30
土I
BVOC
仕組o
nx
Ol
6-
8
lom[
m-
3
]
C ，オゾン濃度 0 ， 10 ，20pb
O
の減衰速度
01
における
円
唱Eム
i
第
4.6
4 章オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
実験結果
スギ，ヒノキ，アカマツを 0
2 t: bp5
， 2
06
にかけて 2 回
年 6 月から 7月にかけて 1回実施した。また， 01 t: b
p5
曝露する実験を6
02
02
間曝露する実験を 6
02
験を 6
年 7月から 8月にかけて 1回実施した。コナラを 0
2 t: 5pb
年 6月から 7月にかけて 2 回
， 01 t: b
p5
年 7月に 1回実施した。これらの実験データは， 6
.23
-4
処理を行った。その結果を表2
，3
-4
リモネン，
，4
-
オゾンに 21 時
のオゾンに 21 時間曝露する実
節で述べた手順に従いデータ
γ ーテノレピネン，テノレピノレン等の 8 種類のモノテルベン類と p ーシメンを検
スギ，ヒノキ，アカマツの BVOC
1(1-)h2 μ
6.g91'，
""'""8.5
-wdg
・
p- シメン(1-ピネン，
αーテルピネン，
のオゾンに 21 時間
に表す。コナラからはイソプレンが，スギ，ヒ
出した。コナラからのイソプレン発生量は，
μ
43g7'""'""854
wdg
年 01 月から 11 月
-s ピネン， -s ミノレセン， α一フェランドレン， αーテノレピネ
ノキ，アカマツからは αーピネン，
ン
，
オゾンに 21 時間曝露する実験を 5
02
wdg 吋1-)h21
総発生量は，それ_ぞ
3'""'れ
""8.2
11(1-)h2
と非常に大きかった。
3μg -wdg 1-)h121(
.6，
'"."1'""8
1lJ g
で、あった。また，針葉樹のオゾン暴露中の測定では，
sーピネンのみが検出され， -s
ミルセン，
リモネンy-テルピネン，テルピノレンを
ーピネン，
なかった。 p ーシメンの発生量は α
GC/MS
αーフェランドレン，
で検出することが出来
sーピネンに比べて極端に少ないので，ここでは
αーピネンと -s ピネンのみを解析対象とした。
円
i
ワ
ム
表 4 ・2
オゾン暴露実験におけるスギから発生する BVOC
20pb
1.l 70 土01.0
502
suoiverP¥
DaY
yaDI
txeN
04. 4士40.0
ozneExposureExpment
10opbO
82 ，92 r，
:ebotc03
erusopxE
Day
土9
0.0
18.01
土
70.0
60.0
:1::1
0.0
50.01
土0.
0
13.0
土2
0.0
13.01
土2
0.0
士
30.0
ND
01 4. 1土90.0
ND
03. 0土70.0
97.01
ル
enenipret
80.01
土
10.0
ND
50.0
土
10.0
60.01
enmyc-p
71.01
土O ‘0
2
0‘01 土10.0
71.0
土ω
Limone
33.01
土3
0.0
ND
52.0
士2
0.0
13.01
土030.
チ
enenipret
61.01
土2
0.0
ND
21.0
土2
0.0
31.01
土2
0.0
80.0
士
10.0
40.01
土O M N D
土2
.0
空
一
企76.
1，2，3 Aug1St206
erusopxE
Day
suoiverP¥
Day yIaDI
txeN
48.11
土
71.0
59.0
土9
0.0
.1 4 土31.0
31.1 9士31.0
30.0
士
0.0
50.0
土
0.0
05.01
士
0: 40.
52.01
土
20.0
txeN
Day
1.1 0土01.0
1.1 9土11.0
81.0
11.0
土
10.0
ND
51.0
土
10.0
01 4. 6土01.0
ND
33.0
土
70.0
ND
80.0
土
10.0
40.0
土
10.0
土
10.0
30.0
土0.
0
90.01
土
10.0
ND
63.0
土
30.0
81.01
土
10.0
ND
31.0
土
10.0
土
71.0
ND
05.0
土
11.0
014. 3土90.0
ND
23.0
土
70.0
土
10.0
ND
50.0
土
10.0
61.01
土2
0.0
ND
01.0
土
10.0
41.01
土
10.0
21.0
土
10.0
70.01
土
10.0
50.0
土
10.0
40.01
土
10.0
ND
82.0
土2
0.0
ND
01.0
30.0
土2
0.0
民』
巳N
α
ehp- 1lenerdna
enlomprT
01.0
土0
01ND
TotalBVOC
38.2
土O 必
26.0
土0
.0
旦233
実験条件:大阪の 203
，204
2 011. 7土20.0
土0
37
90.0
35.0
土
10.0
土0
05
41.0
土
10.0
50.0
土
10.0
011. 6土10.0
ND
01.0
土
10.0
81.01
土
20.0
ND
90.0
土
10.0
32.01
土
30.0
ND
71.0
土2
0.0
61.01
土
20.0
ND
01. 2土20.0
土
10.0
01.01
土
10.0
ND
60.0
土
10.0
21.01
土0.01ND
205 土
72.0
62.31
土036
1.1 1土01.0
24. 2土72.0
52.31
土
63.0
年の 7 ，8 月の晴れの日の平均気温 JCO[
; PAR
335μmolm
九
ー;1 ND
3.1 3土21.0
70.0
土
10.0
81.2
土
52.0
検出されなかった;
磯
73.01
土0.
0
05. 8土50.0
602
叫 J寸姻W
FHMWF
P encrym
30.0
3，4，
YluJ5
erusopxE
Day
suoiverP¥
Day
yaDI
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土
10.0
司
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04. 1士40.0
41.01
土
10.0
502
tne.mirepxEeZru'sopx.Eeno
V¥
蜘耕輔砂山護持吐7 9 3回〈
89.0
ト
enenip
70.0
勺
一冊斗又
α
enenip-
01 ，
11 ，rebotc021
erusopxE
DaY
1)h21(
AF
αPrevious
CαDay
gdw.
浦
iremotpyrC
α
j mopr
量[問
オゾン暴露実験におけるヒノキから発生する BVOC
表 4-3
20 p0 pb Ozone
α
suoiverP
Day
31 ，41 ，51 rebotcO
erusopxE
Day
205
suoiverP
Day
NextDay
erusopxE
tnemirepxE
2 ，3 ，4 November
erusopxE
Day
502
1(12ht
1J
bp01
suoiverP
Day
NextDay
29 ，
03 enuJ
erusopxE
Day
組
d 1y1uJ
Ozone
206
NextDay
suoiverP
Day
erusopxE
tnemirepxE
7 ，8，9 tseugA
erusopxE
Day
206
NextDay
土8
0.0
3.0
土3
0.0
16.0
土5
0.0
04.0
土4
0.0
2.0
土2
0.0
93.0
土4
0.0
95.2
土
32.0
59.0
土9
0.0
.1 59 土81.0
.1 59 士81.0
.1 72 士11.0
.1 74 土31.0
enenip-s
01.0
土
10.0
50.0
土
10.0
80.0
士
10.0
40.0
土
10.0
30.0
土
10.0
40.0
土
10.0
3.0
士
20.0
60.0
土
10.0
31.0
時10.
74.0
土
30.0
71.0
2.0
土
10.0
encrym-s
13.0
土2
0.0
ND
02.0
士
10.0
62.0
土2
0.0
ND
2.0
土2
0.0
06.0
土4
0.0
ND
53.0
土
30.0
62.0
土2
0.0
ND
32.0
土2
0.0
enerdnα
alehp-
2.0
士
50.0
ND
02. 5士60.0
0.
1 5土30.0
ND
0.
1 4士30.0
51.0
土
30.0
ND
41.0
土
30.0
41.0
土
30.0
ND
0.
1 3土30.0
α
enmpret-
60.0
土0
.0
ND
90.0
土
10.0
30.0
土0
.0
ND
40.0
土0
.0
3.0
土2
0.0
ND
93.0
土
30.0
0.
3 0土20.0
ND
p-cymen
04.:12::20.0
52.0
α
6.0
士
30.0
54.0
土2
0.0
15.0
土
30.0
71.0
土
10.0
21.0
土
10.0
Limone
ND
ND
ND
ND
51.0
ND
ND
土
10.0
耐除剛行岡高
M703回〈OCW
68.0
α-pmen
油叫串一冊斗丸い ¥ 蜘柳田輔弘同議U計
sirapycemhC
sutbo
量 [μg -wdg
-J
，t.
叩m
ene
32.0
eTnelonipre
ND
TotalBVOC
91.2
土3
0.0
土8
2.0
7.0
土5
0.0
実験条件 : 大阪の 203
ND
土2
0.0
89.1
土3
2.0
， 204
92.0
土
10.0
ND
ND
ND
70.0
ND
ND
ND
ND
3.1 9土61.0
45.0
3.1 3士61.0
68.4
60.0
土
10.0
土4
0.0
ND
土
10.0
96.0
土8
0.0
土
5.0
年の 7 ，8 月の晴れの日の平均気温
JcO[
43.0
土2
0.0
ND
ND
ND
36.0
ND
ND
63.1
士
0:11.
;PAR
27.3
0.:0!::9 0.0 1 31.0
ND
土8
0.0
58.0
土0
1.0
ND
土04.
1 50.4
35 11ll1 10 m- ;21-s
土04.
土
10.0
土2
0.0
90.0
土
10.0
ND
ND
ND
04. 9土60.0
ND
ND
3 .1 65 土31.0
49.2
J寸醐燃職
et-y
土
10.0
13.0
土0.
3
3
ND :検出されなかった;
表 4-4
オゾン暴露実験におけるアカマツから発生する BVOC
bp02
502
suoiverP
Day
NextDay
tnemirepxE
52 ，62 ，72 rebotcO
erusopxE
D ちr
bp01
502
26 ，
72 ，82 enuJ
erusopxE
Day
suoiverP
Day
NextDay
1.3
7土21.0
53.2
土
12.0
46.21
l.l 3土70.0
8.0
土
50.0
05. 8土30.0
07.0
土4
0.0
.1
42 土90.0
28.0
ND
.l 0
9 土80.0
16.0
土4
0.0
ND
36.0
土5
0.0
.1
35 士11.0
ND
18.0
土5
1.0
ND
63.0
土8
0.0
53.0
土8
0.0
ND
83.0
土8
0.0
11.0
士2
0.0
ND
90.0
土
10.0
ND
40.0
土
10.0
40.0
土
10.0
ND
30.0
土
10.0
90.0
土
10.0
ND
enmyc-p
72.0
土3
0.0
71.0
土2
0.0
01. 9土20.0
80.0
42.0
土2
0.0
70.0
土
10.0
61.0
Limone
67.0
土6
0.0
ND
95.0
:f:5
0.0
05. 9土50.0
ND
05. 0土40.0
.1
50 土90.0
60.0
士
10.0
ND
0.0
土0
.0
0.0
ND
0.0
31.0
土2
0.0
ND
ND
ND
ND
ND
94. 7:f: 98.0
79.2
。
nenip-
1.3
4土80.0
encrym-s
49.0
土7
0.0
07.0
α
t- 釘 pmene
.1
9 土81.0
98.0
土5
0.0
27.2
土1.1
士
36.0
01.01
土
50.0
.1
土
19.0
80 土70.0
tnemirepxE
7.41
602
3 1.1 12l:f: 10.
3.1:f:
.1
54
二
時
90
土O ‘6
0
.1
35
士O 11
61.0
土
30.0
60.0
土
10.0
70.0
土
10.0
60.0
ND
69.0
90.31
土1.1
.1
06 土60.0
ND
.1
04
ND
31.0
土
30.0
21.0 U:f: 20.
ND
90.0
土
10.0
土
10.0
01.0
土
10.0
31.0
80.0
土
10.0
27.0
土
60.0
09.0
土
70.0
ND
ND
80.0
土
10.0
71.0
土2
0.0
ND
ND
ND
‘
土6
0.0
NextDay
8
印
寸MUMmvSH
U 刷描ヰU
土
82.0
7
erusopxE
6，7，8y1uJ
erusopxE
Day
suoiverP
Day
NextDay
51.3
81.5
47.0
602
士4
2.0
士04.
α-pmen
Ozone
A
81 ，91 ，20 rebotcO
erusopxE
Day
Jl
ー
土O ‘7
0
-J
01
ene1onipreT
Tota1BVOC
中m
ene
01.0
士
10.0
土4
2.0
実験条件:大阪の 203
90.6
，204
士
0.0
ND
土4
5.0
28.5
士
35.0
61.2
土
10.0
土
71.0
土
0.0
。
ND
7.4:f:l 04. 5竺
:杢
2!L
年の 7 ，8 月の晴れの日の平均気温 JCO[
18.02
土
20.0
土0
7.0
; PAR
23.31
335μmolm
ND
1.1:f:
士
10.0
ND
7 91 5. 6土1.7 0 21 3. 1土89.0
九-hlD:
昨夜 4』線機
FHM
et-y
巴
凶
〈Oの淑除帥
nerdnα
alehp-
同一冊斗丸い¥蜘柳欄
suoiverP
Day
erusopxE
吋)h21
柚訓
suniP
arolfisned
Ozone
量 [μg wdg
05. 3土40.0
11.0
土
10.0
ND
4.61
土1.
検出されなかった;
54
オゾン暴露実験におけるコナラから発生する BVOC
enerposI
TotalBVOC
91 ，
20 ，
12 enuJ
atares
suoiverP
Day
erusopxE
4.854
土5.1 4
304
土
3.
2.54
4.854
土5.1
304
3.
H5
5
実験条件 : 大阪の 203
erusopxE
tnemirepxE
bp01
91 ，
02 ，
12 yluJ
602
Day
3.
，204
Next
Day
勺
suoiverP
Day
Expos
町
Ozone
602
e Day
tnemirepxE
52 ，
62 yluJ
24 ，
txeN
Day
suoiverP
05 .1 0土1.65
6.956
土
9.37
1.426
土7
.65
7.656
土
6.37
86
i:3.
05 .1 0土65 2.
6.956
土0
1.37
1.426
士
8.65
7.656
土7
.37
86
i:3.
年の 7 ，8 月の晴れの日の平均気温JCO[
erusopxE
; PAR
Day
erusopxE
7 5.
3.817
6.7
817
3511l.J1 10 m 九
;1- ND:
206
Day
土
3.
Next
Day
土7
.97
7.837
土6
.97
8.97
7.837
土7
.97
検出されなかった;
岡高 J
寸測機
M793回〈。。淑除剛 -HM
Quercs
ll'o
Ozone
1)h21(
V¥蜘耕輔怯凶詰哩 Uオ
bp02
量 [μg -wdg
調
W 子冊斗又
表 4-5
第4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
スギ
4.6.1
に
， 4 回の実験におけるスギからの αーピネンの発生量を，実験 1 日目の発生量を
図 4-4
基準とした相対値で示す。 20
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日の αーピ
土5
pb
ネン発生量は，実験 1 日目のそれの 1%25'-"04
した。 10 t: 5pb
こ減少したが，実験 3 日目には 1%29'-"27
こ回復
のオゾン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の αーピネン発生量は，実
験 1 日目のそれの 79 切に減少したが，実験 3 日目には 8 切に回復した。オゾン濃度が 10pb
から 20pb
の 2 倍増加すると 20pb
オゾン曝露日の αーピネン発生量の減少率が約 2 倍程
度になり，オゾン濃度に依存することが見られた。
041
国s
uoiverP
Day
白N
extDay
021
η
C airemotp
.20pb
Ozone
erusopxE
固b
p01
Ozone
erusopxE
acinopaj
《
ト
酉
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自.
国
E
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0
.260
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2)lc
4
~
~
=:.a
)lc
40
志
20
O
nemirpxE
図 4-4
1t
nemirpxE
3tnemirepxE
2t
オゾン曝露前日の α- ピネン発生量を基準とした
ーピネン発生量の相対値
スギからの α
- 7
-
4tnemirepxE
第4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
に
， 4 回の実験におけるスギからの
図 4-5
基準とした相対値で示す。 20 t: 5pb
発生量に及ぼす影響
3 ーピネンの発生量を，実験
1 日目の発生量を
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日のトピ
ネン発生量は，実験 1 日目のそれの%06'-'""33
に減少したが，実験 3 日目には
06'-'""05
切に回復
のオゾン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の十ピネン発生量は，実
した。 10 t: 5pb
験 l 日目のそれの 2 見に減少したが，実験 3 日目には 36 出に回復した。スギから発生するト
ピネン発生量はオゾン暴露に敏感に反応するが，曝露濃度との相関関係は見られなかった。
Y
6
03=
湖
tpyrC
~
E
aUJ
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m
021
mm・・
{
町 N
回目
041
.20pb
Ozone
erusopxE
回b
p01
Ozone
erusopxE
ο
acinopajirem
08
〈
60
J昌自E
40
20
O
ltnemirepxE
Experimn
図 4-5
2t
Experimn
3t
オゾン曝露前日の F七。ネン発生量を基準とした
スギからの -s ピネン発生量の相対値
- 87
-
4tnemirpxE
第 4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
ヒノキ
4.62
図 4-6
に
， 4 回の実験におけるヒノキからの αーピネンの発生量を，実験 1 日目の発生量
を基準とした相対値で示す。 20 t: 5pb
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日の αー
ピネン発生量は，実験 1 日目のそれの %5'-"73
復した。 10 t: 5pb
に減少したが，実験 3 日目には 89'-"37
のオゾン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の αーピネン発生量は，
実験 1 日目のそれの 65 出に減少したが，実験 3 日目には 75%
に回復 L た。オゾン濃度が 10pb
の 2 倍に増加するとオゾン曝露日の α
ーピネン発生量の減少率が約 2 倍程度に
から 20pb
なり，スギの結果と同様にオゾン濃度に依存する結果が得られた。
041
国
suoiverP
Day
.20pb
回N
extDay
021
固b
p01
Chamae
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Ozone
Ozone
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児
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ま
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自.
国
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oロ
. ".何コ
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~
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04
。
富
4
1:1
自に回
02
O
nemirpxE
1t
図 4-6
emirpxE
nemirpxE
2tn
3t
オゾン曝露前日の α・ピネン発生量を基準とした
ヒノキからの αーピネン発生量の相対値
ー
97 -
4tnemirepxE
第4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
に
， 4 回の実験におけるヒノキからのトピネンの発生量を，実験 1 日目の発生量
図 4-7
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日の -s
を基準とした相対値で示す。 200I5ppb
ピネン発生量は，実験 1 日目のそれの
95'-'"'84
復した。 10
I 5pb
怖に減少したが，実験 3 日目には
59'-'"'96
出に回
のオゾン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日のトピネン発生量は，
実験 1 日目のそれの 64 出に減少したが，実験 3 日目には 85%
に回復した。ヒノキから発生す
る Fーピネンン発生量はオゾン暴露により減少するが，スギの結果と同様に曝露濃度との相
関関係は明確ではなかった。
・
041
国s
uoiverP
Day
回 NextDay
021
Chamecypris
bo
ωas
20pb
Ozone
Exposm
国b
p01
Ozone
erusopxE
芭
~ 01
。
回
~
08
冨
063
ロ
U
g
i 40
.Q:C
02
O
1t
Experimn
図 4-7
Experimn
2t
3tnemirpxE
オゾン曝露前日の-s ピネン発生量を基準とした
ヒノキからの十ピネン発生量の相対値
- 80
-
4tnemirpxE
第4章
4.63
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
アカマツ
図 4-8
に
4 回の実験におけるアカマツからの α
ーピネンの発生量を，実験 1 日目の発生
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日の α
ー
量を基準とした相対値で示す。 20 t: 5pb
ピネン発生量は，実験 1 日目のそれの 38 ，...，- 5聞に減少したが，実験 3 日目には08""""35
復した。 10 t: 5pb
のオゾン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の α
ーピネン発生量は，
実験 l 日目のそれの 67 絡に減少したが，実験 3 日目には 89%
から 20pb
唱に回
に回復した。オゾン濃度が 10pb
の 2 倍に増加するとオゾン曝露日の α
ーピネン発生量の減少率も約 2 倍程度と
なり，スギ，ヒノキの結果と同様にオゾン濃度に依存する傾向が見られた。
041
国s
uoiverP
Day
!!i:r NextDay
021
suniP
ま
.20pb
Ozone
erusopxE
園b
p01
Ozone
erusopxE
arolfisned
h•[
•4
08
E晋
06
04
02
O
1t
Experimn
図 4-8
Experimn
2t
Experimn
3t
Experim
オゾン曝露前日の α・ピネン発生量を基準とした
アカマツからの r ピネン発生量の相対値
- 18
-
凶4
第4章
図 4-9
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
に
， 4 回の実験におけるアカマツからの十ピネンの発生量を，実験 1 日目の発生
量を基準とした相対値で示す。 20 t: 5pb
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日の十
ピネン発生量は，実験 l 日目のそれの %6'-"75
復した。 10 t: 5pb
に減少したが，実験 3 日目には 48'-"67
弘に回
のオゾン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の十ピネン発生量は，
実験 l 日目のそれの 69 切に減少したが，実験 3 日目には 82 略に回復した。アカマツから発生
する -s ピネンン発生量はオゾン暴露により減少するが，スギ，ヒノキの結果と同様に曝露
濃度との相関関係は明確ではなかった。
041
国s
uoiverP
回 NextDay
021
，
.......
Day
suniP
ま
.20pb
Ozone
erusopxE
固b
p01
Ozone
erusopxE
arolfisned
』圃・4
01
01
08
E冒宮
06
40
早
田
呂
且
20
O
ltnemirepxE
nemirpxE
図 4-9
nemirpxE
2t
3t
E 却4tnemire
オゾン曝露前日の-s ピネン発生量を基準とした
アカマツからの十ピネン発生量の相対値
以上の結果より，針葉樹からの BVOC
発生量は，オゾン曝露に敏感に反応し，次の日に
も影響が継続することが示された。また， αーピネンの発生量は，暴露するオゾン濃度が高
いほど減少率は大きく，オゾン濃度に強く依存することが示唆された。十ピネンの発生量
ーピネンほど明確ではなか
はオゾンに暴露されると減少したが，オゾン濃度への依存性は α
った。
- 28
-
第 4章
4.64
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
コナラ
に
図 4-10
3 回の実験におけるコナラからのイソプレン発生量を，実験 1 日目の発生量
を基準とした相対値で示す。 20 t: 5pb
オゾン暴露実験の場合，実験 2 日目の暴露日のイソ
プレン発生量は，実験 1 日目のそれの %59'-"8
日目の発生量に回復した。 10 t: 5pb
に減少したが，実験 3 日目にはほぼ実験 l
のオゾン曝露実験の場合，イソプレンの発生量に影響
は見られなかった。コナラのイソプレン発生量は，高濃度のオゾン暴露でわずかに減少す
るが，オゾン曝露による感受性は低く，影響がほとんどないことが示された。
041
回s
uoiverP
Day
回 NextDay
021
sucreQ
• 20pb
Ozone
erusopxE
図1
0pb
Ozone
erusopxE
atares
。
、
乙 01
冨
o
i
80
=-ロ
063
Q)
ロ
Q)
H
含 40
20
O
Experimn
図 4-10
Experimn
1t
2t
Experimn
3t
オゾン曝露前日のイソプレン発生量を基準とした
コナラからのイソプレン発生量の相対値
.4 7
考察
オゾンの低濃度長期暴露の場合，一般にオゾン暴露による BVOC
発生量と光合成量また
は気孔コンダクタンスの関係は明らかではないが，環境濃度より高い濃度のオゾン暴露に
よって BVOC
説がある 0152-4[
発生量が高まるのは，オゾンによる光合成障害を防御するためであるとの仮
オゾンの高濃度短期暴露である本実験では， BVOC
によって減少した。 Yang
ら(1 983)
62-4[
H4 ]72-
の発生量はオゾン暴露
は，ストロープマツを対象にオゾン暴露実験を
実施して純光合成速度の測定を行い，オゾン暴露によって光合成速度が暴露 1 時間以内に
低下し，その状態が維持されるが，暴露終了後 1 時間以内に回復すると報告している。こ
のことを確認するために，苗木ポットに給水後，ポットを密封して実験に供し，オゾン暴
露前日，暴露日，暴露翌日の苗木とポットの重量を測定し，樹木による蒸散量を測定した。
- 38
-
第
4 章オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
アカマツの蒸散量は 20 土 5pb
オゾン暴露実験では曝露前日の 0.71
g1-h1.wdg
から 0.62g
1
オゾン暴露実験では曝露前日の .O 75 g1-h1-wdg
から
-wdg h1 - となり 13% 減少し， 10 t: 5pb
.O 70 g wdg -hl 1 となり 6% 減少した。この結果はオゾン暴露により気孔開度が減少したことを
・
示している。短期暴露の場合は，防御機能が働かず，気孔開度の減少に伴って光合成量の
減少とモノテルベン合成の基質量の減少をもたらしたと考えられる。
4.8
まとめ
本章では，気温と PAR
を制御できるグロースチャンパーを用い，日本の代表的な樹種で
ある針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラの 4 種類の樹木に， 10 t: 5pb
の高濃度オゾンを 21 時間曝露する実験を行い，オゾン曝露中の BVOC
たは 20 t: 5pb
量を定量化し， BVOC
ま
発生
発生量とオゾン暴露との関係を検討した。
2 節では，研究対象樹木を選んだ理由について述べ， 3 節では，グロースチャンパーを用
いたオゾン暴露実験方法を説明し， 4 節では，分析方法を述べた。 5 節では，オゾン曝露中
の BVOC
BVOC
発生量の算出方法を述べた。チャンパー内のオゾンと BVOC
とオゾンとの反応減衰実験により， BVOC
露中に樹木から発生する BVOC
ンと BVOC
の反応をモデル化し，
とオゾンの反応定数を推定し，オゾン暴
の発生速度の算出方法を決定した。本研究で推定したオゾ
の反応定数が既往の文献値と比べ，イソプレンを除いでほぼ一致し，またイソ
プレンに対する値も大きく異ならないことから，実験手法は妥当であることが確認された。
6 節では，実験結果について述べた。針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツを高濃度のオゾ
ンに曝露すると αーピネン，
ツを 20
土5
pb
目のそれの
%55'"'""04
-s
ピネン
p- シメンのみ検出された。スギ，ヒノキ，アカマ
オゾンに暴露すると，実験 2 日目の暴露日の αーピネン発生量は，実験 1 日
に減少したが，実験 3 日目には
59'"'""56
絡に回復した。 01 t: 5pb
のオゾ
ン曝露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の αーピネン発生量は，実験 l 日目のそれの
'"'""56
57 怖に減少したが，実験 3 日目には
001'"'""08
切に回復した。スギ，ヒノキ，アカマツを 20 t: 5pb
オゾンに暴露すると，実験 2 日目の暴露日の発生量は，実験 1 日目のそれの
06'"'""33
%59'"'""05
少したが，実験 3 日目には
に回復した。 10
土5
pb
切に減
のオゾン曝露実験の場合，実験
2 日目の曝露日の日ーピネン発生量は，実験 1 日目のそれの 22""'"'75%~こ減少したが，実験 3
日目には
09'"'""04
拡に回復した。針葉樹からの BVOC
次の日にも影響が継続することが示された。また
発生量は，オゾン曝露に敏感に反応し，
a- ピネンの発生量は，暴露するオゾン
濃度が高いほど減少率は大きく，オゾン濃度に強く依存することが示唆された。トピネン
ーピネンほど明確
の発生量はオゾンに暴露されると減少したが，オゾン濃度への依存性は α
オゾンに暴露すると，実験 2 日目の暴露日のイソプレ
ではなかった。コナラを 20 t: 5pb
9'"'""88
ン発生量は，実験 1 日目のそれの
の発生量に回復した。 10 t: 5pb
切に減少したが，実験 3 日目にはほぼ実験 1 日目
のオゾン曝露実験の場合，イソプレンの発生量に影響は見
られなかった。コナラのイソプレン発生量は，高濃度のオゾン暴露でわずかに減少するが，
オゾン曝露による感受性は低く，影響がほとんどないことが示された。
- 48 -
第4章
オゾン暴露が樹木からの BVOC
発生量に及ぼす影響
参考文献
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rednu
cinagro
tneibma
fo enoz
noitartnecnoc
ni eht naeretideM
no
，
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wody
lanosaeS
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CO
two revlis
2
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hcrib
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noisime
yrotnevni
Benjami
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:stserof
Simon
noisime
cirehpsomtA
，
.S，
.Y (203)
，
cirehpsomtA
，M. ，h
colB
methodlgy
Dumergues
，
，
.1
setar
dna sexulf
hcraesR
A cinegoib
elitalov
Enviromet
，
.L ，dna
Winer
rof gningisa
cinagro
compunds
，37 ，371-82.
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enerposi
gnitme-woL
dna
nabru
monterp
noisime
setar
，
tserof
ヲ
，30 ，1437-52.
Enviromet
，
，
.v
Zhang
rof gnijieB
A cimonxat
cirehpsomtA
]1-4[
iaB ，
.Y .H ，d
na
Bouchou
measurd
，
.P ，
seroT
evoba
，
.L ，dna
anaeretideM
，74 ，.36-94
- 58 -
Lopez
，
.A
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sucreQ(
ヲ
)502(
enerposI
)snecbup
第
J21-4[
Duane
，M. ，Poma
noitadrged
stcudorp
，
.D agrotsA
ozne
snoitavresbo
.B .R ，
)202(
enerposI
，
nrehtoN
dna sti
，
cirehpsomtA
ylatl
sinuhT
，
.P ，and reilevuC
，
.C ，
)02(
-aera
naejsorG
，
.E ，and
slynobrac
，
lanoitanretnl
suliK
，
.J .P ，and
latnemorivE
，
.S ，dna
etamitsE
lacisyhpoeGf
，
.S .E ，
naglF
enerposi
cihpargotmrhc
:enerposI
ni
.1
，43 ，467-8
sisylana
fo ]C ・C Ol
yrtsimehC
，16 ，
.46-74
A lacimehotp
mechanism
，
dna enip-s
ni
citenik
，81 ，
.841-2
ygolnhceT
noitcaeR
CO noitcudorp
from
fo OH htiw
eht cirehpsomta
enip-a
noitadixo
，
lanruoJ
fo senepret
，69 ，D1 ，
.859-74
，
.R .C and dlefnieS
，
.J，
.H )291(
ヲ
:II The enrposi-enoz
trap
noitamrof
tnemorivE
lacitylanA
，
N. ，
)191(
hcraesR
nosluaP
diuqL
，
.G .Z ，
)4891(
fo labolg
on ozne
，
cirehpsomtA
of latnemorivE
Washida
eht nretsae
年の 7 ，8 月の気温データ.
lanruoJ
and
gnisu
revo
snoisime
yduts
，
.D ，
)591(
ecneicS
Hatkeyam
fo cinegoib
modeling
J61-4[
弓
"nettil
snoisime
on 0 3noitamrof
noisme
tcapmI
a BEMA
Gr naeso
fo cinegoib
，63 ，.9285-1
tnemorivE
setatS
大阪府公害監視センター， 203-204
J91-4[
ヲ
setamitsE
fo enerposi
，
cirehpsomtA
detinU
:ria
nesraL
ni airbusnI
，
.T .E ，
)202(
dna ecneulfni
J51-4[
J81-4[
srosrucerp
，M.，
.1 and ecreiP
eht naertideM
J71-4[
，
.C ，and
ヲ
sa gnorts
Xu ，
.Y W. ，Wesly
etilletas
J41-[
，
.B ，Rembges
発生量に及ぼす影響
，63 ，
.9783-6
tnemorivE
J31-4[
4 章オゾン暴露が樹木からの BVOC
c
i
r
e
h
p
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m
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A
noitadixotohp
lanoi，
tanretnl
noitcaer
lanruoJ
fo
ofChemical
sciteniK
，
42 ，
.521-30
J02-4[
Atkinso
snoitcaer
，
.R ，Hasegawa
fo 0 3 htiw
lanoitanretnl
2-4[
]1 nosiktA
snoitcaer
lanruoJ
，
ラ
.R
J42-[
J52-4[
，
.E .P ，
grebtsW
monterp
snobracdyh
，
.J .
N ，
)2891(
rof eht sag
司
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compounds
etaR
stnatsnoc
enerposi
fo ozne
htiw
，
.P ，dna
，
.H .H ，and
，Symp.1
sciteniK
，
.1 A. sei，
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dna
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α
dna-
sag
esahp
，
cirehpsomtA
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，
.H .E ，dna
snobracdyh
tagroM
，
.G .K ，
)91(
of lacisyhP
yrtsimehC
，
A 301
.stnalp
serP
，Cambridge
，
.O )2791(
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fo
sisy lanoit，
anretnl
noitamrF
ヲ
ni yrtsimehC
lanruoJ
fo slosorea
，31
seireS
of OH slacidar
0 3 :sdleiY
htiw
by noitcaer
，219-3
ni eht esahp-sag
dna citsinahcem
.1
noitcaer
，
lanruoJ
snoitacilpmi
，54 ，903-9012
latnemorivnE
ヲ
lacigolcE
White
noitamrF
，
.C )191(
Sombre
dna
，
Advances
detceles
，dna enerposi
naeretidM
noitadixotohp
cirehpsomtA
.381
，
enetubosi
，
.J .D ，a
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，
.R .A ，
)5791(
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ヲ
fo enpor
ytisrevinU
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，2 ，
.78-1
snobracdyh
，
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Ros
and detaler
sciteniK
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，61 ，
.021-7
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，
.A M. ，dna sttiP
fo 0 3 htiw
ザ Chemical
J32-4[
aseires
，
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Aschman
ofChemical
Winer
tnemorivE
J2-4[
，
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lortnoc
and
，
.U .K
- 68 -
yrtsimehcoiB
folaitnesse
fo tnalP
lio noitcudorp
.sdionepreT
ni
Oxford
第4章
]62-4[
Yang
，
.Y .S ，
)lekS
ら.J
]72-4[
Yang
ozne
latnemorivE
，
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，dna noitaripsnart
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fo mret-trohs
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，
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stcefE
mret-gnolf
of nretsae
etihw
erusopxe
enip
，9 ，265-9.
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，
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on siehtnysothp
ecneicS
発生量に及ぼす影響
，
.B，. 1 )3891(
Chevone
lanoitanretnl
，
.Y .S ，
ylekS
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M. ，dna
，
krad noitaripser
on ten siehtnysothp
senolc
オゾン暴露が樹木からの BVOC
and
and
7をygolnhc
hcriB
krad noitaripser
，
71 ，371-.
- 78 -
enip
，
第 5 章近畿圏の BVOC
発生量の推定
第 5 章近畿圏の BVOC
.5 1
発生量の推定
はじめに
序論で述べたように，森林植生からの BVOC
果たしている。森林植生からの BVOC
発生量は対流圏オゾン生成に重要な役割を
発生量を精度よく推定できれば光化学オキシダント
濃度を精度よく再現することができ，影響評価することができる。 Xu
ト・センシング衛星データを用い，森林植生の正規化植生指標 (NDV
から森林の葉面積指標 )IAL(
い
， BVOC
erhpsoiB
cihpargoe(SIG
noismE
and lanoitanretnI
)metsyS
)smetsy
)metsyS
]2-5[
NDVI
モデルを用
は GLOBEIS(Global
のモデル推定方法を提案している。また， Wang
は衛星データからの毎月の森林植生指標 (NDVI)
noitamrofni
[5-l]はリモー
I)を算出し，
yrotnevnI
発生量を推定したと報告している。 )91(rehtnuG
snoimE
]3ら
-5[)3002(
を推定し， B
EIS(iogenc
ら)202(
などを包括的に利用し， BVOC
，土地利用データ，及び
発生量を推定する方法を
報告している。本章では，近畿圏の森林データベースを用い，データベースの材積データ
から葉バイオマス量を算定し，葉バイオマス量から近畿圏での BVOC
法を用いて，森林植生からの BVOC
5.2
近畿圏の BVOC
発生量を推定する方
発生量を推定した。
発生量推定方法
[流域圏自然環境の多元的機能の劣化診断手法と健全性回復施策の効果評価のための統
合モデルの開発] ]4-5[
で構築された[淀川流域圏森林データベース]を基礎に，近畿圏森林デ
ータベースを構築した。そして，森林データベースを用い，近畿圏の BVOC
発生量を図 1-5
に示す手順に従い推定した。森林データベースの材積に樹種ごとの基礎密度をかけ，幹現
存量を算出し，幹現存量と葉，枝，根の重量割合のデータから，葉のバイオマスを算出し
た。次に，第 3 章で推定した樹種ごとの標準発生量を用い，イソプレン発生量の推定では
rehtnuG
1( )39 ]5-5[
の式を用い，モノテノレペン類発生量の推定では，]6-5[)1891(yegniT
の式を
用い，それぞれの発生量を推定した。アカマツからのモノテノレペン類の発生量が光量依存
性を示しているが，今回の実験では光量依存性係数を推定するに十分なだけのデータが得
られなかったため，ここでは，アカマツからのモノテルペン類の発生量にも (yegniT
の式を用い推定した。 BVOC
)189
]6-5[
発生量の季節変動の推定では，落葉広葉樹，常緑広葉樹の葉
のバイオマスの季節変動を考慮した。
- 8 -
第 5 章近畿圏の BVOC
tseroF
Stem
samoib
The dradnats
仕e s
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noisime
detamitse
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Kink
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Ki
x cisaB
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(BD)
(FBD)
fo
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fo
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3(EF osi ，
)onomFE
ni retpahC
noisime
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dnastneiciffeoc
rehtnuG
BVOC
fo n
iK
esabatad
=Timber
noitaluclaC
発生量の推定
1( )39
noitauqE
)0891(
noitauqE
fo
E osj = EF osi * C L *Cr*FBD*
onomE
noitaluclaC
enerposI
図 5-1
= ErF
folanruid
inoiger
V
dna
dna lanosaes
senprtoM
noitairav
fo
noisime
発生量推定方法
BVOC
.5 3 材積の算出方法
材積とは木の体積のことであり，森林簿に記載されている材積は幹材積のことである。
この幹材積は各府県が材積表を利用して求めている。材積表とは，サンプノレとして色々な
樹高，林齢の木を数本選び，胸高直径や樹高を測定し，材積を求め，その値を代表として
使っているものを表にしたものである。材積表では式 5-1
[5-7]から材積を求めている。
-5( )1
+slogdyh
LogV=α
:V 材積 [m
3
]
:d
胸高直径 [cm]
:h
樹高 [
m]
α，
s，y は樹種，地域により定める変数である。
例として，ヒノキの林齢]raey[
は [m
3
] でなく
[m
3
-ah
I
と材積 [m 3 -ah
1
]
の関係を図 5-2
にす。この図での材積の単位
] であり，この単位面積あたりの材積は式
5-2
により求めたヘクター
ルあたりの HA 材積である。
瓦 4 材積 [m
3
-ah
1
]= 材積[ぜ]-;.-面積
)2-5(
]ah[
- 98
-
近畿圏の B VOC
第5軍
発生量の推定
α
6 コ
USZE旬3E戸
{
E州
足]
5
∞
4
∞
3
∞
2
∞
1
∞
•
一・
.
••
.......，
. • ...•
一
50
O
10
dnatS
図 5-2
•
-.
'..
O
•. ・
150
ega ]raey[
林齢と材積の関係
幹現存量の算定
5.4
樹木のバイオマス量は幹現存量(バイオマス量)に葉，
枝
，根の現存量を足した値となる。
森林簿での材積の値を用い幹現存量を算定し，その幹現存量と文献などから得られる他の
各部分の現存量の比から葉の現存量を求めた。
幹現存量は . HA 材積に木の密度 (BD
1 ] =HA
wd .ah
幹現存量 [t
材積 [m
J
) をかけ
，式 5-3
h a.1] X BD[kg
wd
]
凹 J
により算出した。
X 01 -3
5( -3
)
密度は樹種によって異なるため，各樹種 lこ対する基礎密度 BD 値を求める必要がある。こ
こでは，式 5-4
を用いた。
ρの x Ol O
BD ，
=
U
~100
BD(kg
5[ -8]
+ 28
cisa
wd m " ) 基礎密度 (b
ρ。
g( dw cm -')
:
)4-5(
、 -
x Po)x lO~
全乾密度 (o
ven-dry
tisned
y) •
d 叩 Sl
t ;y 約 103 'Cで恒温に達したときの
全乾材の密度)であ
る。
表 5- [には各樹種のOP
• BD の値を示す。広葉樹については全て同じ値とした。
- 09 -
第 5 章近畿圏の BVOC
表 5-1
発生量の推定
樹種ごとの全幹密度と基礎密度
ρ
w。
dg[ -mc
erT seicepS
Cryptomeia
japonic
Chamecyparis
913
0.4
063
0.47
514
.o 074
514
0.6
415
0.6
415
Pinus
sucreu)(
BD' k[ gdw m-
]
.o 053
obtusa
rehtO suorefinoc
3
acutisma
rehtO seertfaeldaorb
3
]
*その他針葉樹はマツ，その他広葉樹はクヌギの値を用いた。
.5 5
5.4
葉の現存量の算定
節で推定した幹現存量の値を用いて葉の現存量を算出した。森林データベースでの
樹木は，スギ，ヒノキ，マツ，カラマツ，その他針葉樹，ブナ，クヌギ，ナラ，ケヤキ，
その他広葉樹，竹，その他の 21 種類に分類されており，それぞれの樹種に対して，林齢]raey[
及び材積 [m
3
-ah
1
]
が与えられている。そこで，林齢に応じて材積に対する葉の割合が変化
することから，ある樹種に対する林齢と材積から，その樹種の葉のバイオマス量]wdg[
定した]9-5[
た]9-5[
。スギの現存量の各部分への配分比を林齢別に表した近似曲線を図 5-3
を推
に示し
。林齢にしたがって，樹木に対する葉の占める割合は減少していき，最終的に
8%
程
度になることが分かる。しかし，木材の指標となる幹現存量に比べ他の部分の現存量につ
いての資料は少なく，いくつの文献J8-5L
各部分の現存量の比から式 )5-(
J9-5L
J01-5L
J11-5L
J21-5L
からの値を用い，幹現存量に対する
を用い，近畿圏の樹種ごとの葉のバイオマス量を算出した。
コナラ，ミズナラ，アラカシ，シラカシは森林簿に整理されていないので，葉のバイオマ
スの推定では，森林簿でのその他広葉樹を 3.21
その算出結果を表 5-2
葉の現存量wdt[
:)X(lP
林齢]raey[x
)X(obP
: 林齢]raey[x
-ah
に示し，図 5-4
1
]=
幹現存量wdt[
節に述べた近畿圏の樹種割合に配分した。
に相対量で示す。
-ah
1
]
x
)x(zF
凡
。)x(
における葉の全現存量に対する割合
における幹の全現存量に対する割合
- 19 -
)5-(
第 5 章近畿圏の BVOC
発生量の推定
01
90
80
[ゥ
ぷ
70
50
∞
0υ
E， 40
30
20
01
O
O
01
20
30
40
50
60
70
erT ]raey[egA
図 5-3
幹現存量に対する葉，枝，根の割合
囚t
pyrC
ο
airem
acinopj
田 Ch α
α
m pyce
囚s
uniP
回α
L xir
arolfisned
kaem
'p
図r
ehtO
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回Q
ue
陀仰
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，a
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ω
anerc
misituca
図Q
uercs
tares
α
ω lg ωω
，
nisrym
固a
vokleZ
sem α
α
t
faeldaorb
近畿圏における樹種別の葉のバイオマスの割合
- 29 -
α
• sucreQ
圏r
ehtO
図 4-5
sem α
α
t
園Q
uercs
口Querc
伽
仕s
e
園Q
uercs
~F
agus
α
sir asutbo
αそ
bof
仕s
ee
α
第 5 章近畿圏の BVOC
表 5-2
近畿圏における樹種ごとの葉のバイオマスJwdt[
samoiBfeL
erT seicepS
iremotpyrC
α
acinopaj
sirapyceamhC
suniP
xiraL
rehtO
発生量の推定
asutbo
arolfisned
kaem，. p た
ir
suorefinoc
seert
Jwdt[
erT seicepS
samoiBfaeL
8.73628
Fsuga
6.732
5.319283
sucreuQ
amisituca
8.5713
0.915961
sucreuQ
acualg
0.451095
251 .1 7
sucreuQ
nisrym
8.7953
sucreuQ
arbur
252
atares
3.54
atanerc
sucreuQ
atarres
3.2632081
avokleZ
sucreuQ
alupsirc
2.45026
rehtO sertfaeldaorb
latoT
αφail
Jwdt[
0.451095
.1 5
9.23074
6.45182
samoiBfeL
*コナラ，ミズナラ，アラカシ，シラカシの葉のバイオマス推定は，近畿圏樹種割合と近
畿圏森林データベースを合わせ推定し，その他の種類は森林データベースを用いた。
5.6
近畿圏の BVOC
.5 .6 1
発生量の推定
イソプレン発生量の推定
第 3 章で標準発生量を推定した広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブナ，クヌギ，アラカシ，
シラカシの値を用い，近畿圏における夏季のイソプレンの発生量を推定した。標準発生量
を推定できていない樹種について，ナラとケヤキの発生量は，コナラとミズナラの平均値
を用い，その他広葉樹は，発生量を推定している 6 種類の広葉樹の平均値を用いた。研究
領域 47000km
2
-h 1 と推定された。表 5-3
の面積からの夏季の発生量は 425.7t
果を示し，図 5-
にその推定結
にイソプレン発生量ポテンシヤルを示した。イソプレンは主に広葉樹か
ら発生するため，図 5-
のイソプレン発生量マップは近畿圏での広葉樹の分布をほぼ現し
ていることになる。
- 39
-
第 5 章近畿圏の BVOC
表 5-3
erT
reuQ
発生霊の推定
近畿圏の夏季における樹種ごとのイソプレン発生量
dradnatS
g[noisimE
faeL Jwdt[samoiB
seicepS
，a
ωs
tarres
sucreuQ
_2632081
rc. i抑 al
3
ね
-w
.351
1h -1J
60
enerposI
t[noisimE
1
h- ]
275.8
62054.
26.04
.61 02
sugaF
atanerc
6.732
19.0
20.
reuQ
ω
，a
msisituca
8.5713
.O 81
10.
sucreuQ
arbur
25
.98 5
2.6
reuQ
ωsacualg
0.4519
40.
20.
reuQ
ω
，m
sryms'
0.4519
30.
20.
30.4
10.
40.3
31 .1 03
avokleZ
α
φail
atarres
.54
rehtO sertfaeldaorb
latoT
enerposI
.1 5
3
437029.
noismE
.524
7
*ナラの標準発生量はコナラ，ミズナラの平均値，ケヤキ，その他広葉樹はコナラ，
ミズナラ，クヌギ，ブナ，アラカシ，シラカシの平均値，その他は発生しないとした。
モノテルペン類発生量の推定
5.6.2
Benjami(196)
ら]31-5[
，Wang(203)
ら]3-5[
yelserP
)402(
ら]41-5[
の多くの文献によると
モノテルベン類は主に針葉樹から発生し，ある種類の広葉樹もモノテルベン類を発生する。
本研究でも広葉樹から α・ピネンが発生していることを確認した。そこで，第 3 章で推定し
た針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブナ，アラカシ，シ
ラカシからのモノテルペン類の標準発生量を用い，近畿圏における夏季のモノテルベン類
発生量は t0.6
-h 1 と推定された。樹種ごとにおけるモノテルペン類発生量を表 5-4
た。近畿圏の夏季におけるモノテノレベン類発生量ポテンシヤルを図 5-6
ルベン類は主に針葉樹から発生するので，図 5-6
に示し
に示した。モノテ
のモノテルペン類発生量マップは近畿圏
での針葉樹の分布をほぼ現していることになる。
夏季におけるイソプレン発生量推定結果とモノテノレベン発生量推定結果から，近畿圏の
- 49 -
第 5 章近畿圏の BVOC
夏季における森林からの BVOC
全 BVOC
の 88%
発生量の推定
-h 1 と推定された。イソプレン発生量が
総発生量は 485.7t
を占め，モノテルベン類発生量が 12%
を占めることがわかり，夏季にはイ
ソプレンが大気中の光化学オキシダント生成に主要な役割を果たしていることが明らかと
なった。
表 5-4
erT
近畿圏の夏季における樹種ごとのモノテルベン発生量
faeL
seicepS
，
ヲ
c P'airemot
の少
sira
suniP
arolfisned
raL
伐
kaem
扮suor seert
3.1
0.9156
82.01
61.7
251 .1 7
82.01
20.
8.7953
.5 25
02.
.2 53
.1 93
.3 36
.2 41
.1 43
24.
.O 02
.O 21
76.0
20.
12.0
10.
anisrym
Quer
ωsatares
.2632081
sucreuQ
alupsirc
62054.
sucreuQ
latoT
0
0.4519
.7372
α
3
6
8.5713
amisituca
Monot
5
.451095
sucreuQ
tanerc
四s
enp
senpretonM
t[noisimE
84.3
acualg
φ
， ail
]1-h1-wdt
2.3
sucreuQ
Fsuga
dradnatS
g[noisimE
18.2
.3519283
asutbo
前 ir
nocrehtO
t[wd ]
82637.
acinopaj
Chame
Biomas
-h 1]
0.6
noismE
*カラマツの標準発生量はアカマツに値，その他針葉樹は本研究に推定したスギ，
ヒノキ，アカマツ平均値をそれぞれ用いた。
5.6.3
水田からのモノテルペン類発生量の推定
イネは森林データベースに整理されていないため，まず国土数値情報の近畿圏 791
年土
m- 2 ，
地利用データを用い，水田面積を求めた。そして，近畿圏における稲の収穫量 50g
及び稲の穂の割合 (24%)
を使用して，稲のバイオマス量を算出した。第 3 章で推定した
イネの標準発生量を用い夏季におけるイネから発生するモノテルペン類は .3 t7 -h
された。図 5-7
1
と推定
に，夏季における近畿圏でのイネから発生するモノテルベン類発生量ポテ
ンシヤルを示した。
- 59 -
第5.
近畿圏の BVOC
発生量の推定
W+ E
Is
o rp ene Em iss noi
μ
lg
l11
-'-hJ '
・・
・
O
1 - 10
101 - 50
105 - 01 00
101
- 50
・
・
・・
501
- 10
01 0 1 - 500
図5
-
近畿圏における夏季のイソプレン発生量ポテンシヤノ
レ
- 69
第5軍
senep恥
retono1
近儀閣の BV 町発生量の推定
Em
noissi
μ1 g 11l -h'-
l
]
・
・
0
1 1 - 01
101 - 50
105 - 01 0
100 1 - 50
・・
・
105
1 100
- 10
1 - 500
図 56
近畿圏における夏季のモノテノレベン類の発生量ポテンシヤノレ
- 97
-
第 5 '事近畿圏の BVC
巴発生量の推定
W+ E
Monterpnes
Iμgm
noismE
j'-h
寸
・・
・
0
1 - 10
101 - 50
105 - 10
10
- 50
・・
・
105
10
図 5-7
- 10
- 500
近畿圏における夏季のイネから発生するモノテルベン類の発生量ポテンシヤノレ
89
-
第 5 章近畿圏の BVOC
近畿圏における BVOC
.5 7
5.71
BVOC
発生量の推定
発生量の変動
近畿閣における BVOC
発生量の日変動
発生量の日変動は 3.26
に記述した Guenthr
1( )39
]5-[
)1 ]6-5[
モデ、ノレ式と 891(yegniT
モデ、ル式を用いて計算した。イソプレンとモノテルベン類の 1 日当たりの発生量 Eosi [da 1i]y ，
yliad[
Emon
]は，毎時ごとの温度・日射及び，季節ごとの葉の存在量(節
を考慮し式)5-5(
E;.，
..)yliad(
一
また
に後述する)
を用い計算した。
4
2
=
5.72
:2 ".;E )ylruoh(
h=l
4
2
...E .，
.開
，
..)yliad(
---
1 ヶ月当たりの発生量は， )6-5(
=
:"2..."...E
h=l
式で計算した。
M.
M
Eiso (l1仰めか')=~E問。 (dai砂')
Emoni"
)5-5(
)ylruoh(
ー
-.ー
銅
倒的か) = ~onmE
1=n
iad(
)6-5(
か)
1=n
ここで，Mnは各月の日数
図 5-8
に 8 月の BVOC
発生量の日変動を示した。図 5-8
からイソプレン発生量は気温が高
く，光量が強くになる日中に最大発生量となり夜間には発生しない，イソプレンの葉温・
光量依存性を示した。それと比較してモノテルベン類の発生量は葉温が高く，
日中に最大
発生量となるが，夜間にも発生して，モノテルベン類の発生量の葉温のみの依存性を示し
た。また，発生量自体を比較するとイソプレン発生量がモノテルベン類発生量より，はる
かに多いことがわかる。その結果は， 3
.5
である。図 5-9
に 1 月の BVOC
に推定した近畿圏 BVOC
発生量の日変化を示す。図 5-9
発生量推定結果と閉じ
から 1 月の BVOC
発生量が
8 月に比べ，大幅に減少することがわかる。 1 月は葉温が低くため，樹木からの BVOC
発
生量が減少していることと，落葉による葉のバイオマス量の減少が考えられる。次項に
BVOC
発生量の季節変動について具体的に述べる。
- 9 -
第 5 章近畿圏の BVOC
発生量の推定
08
•enerposI
国s
enpretonM
ζua
ハリハ
骨今
ZMMUU
。〉出
υAυ
L
nUAUAυ
f
t岡山品百富岡ω百円同国04
回目
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9 01
11
21
31
41
51
61
71
81
91
20
12
2
32
24
2
32
42
T 泊施SJ[ 可
8 月における BVOC
図 5-8
発生量の日変動
08
•enerposI
国s
enpretonM
1ム60
3ニ
謁
'
・
耳
目
£
3400
0
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02
O
1
2
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8
9 01
11
21
31
41
51
61
71
81
T 出elJ[ ]TS
図 5-9
1 月における BVOC
- 01
-
発生量の日変動
91
02
12
第5章
.5 .7 2
近畿圏における BVOC
BVOC
近畿圏の BVOC
発生量の推定
発生量の月変動
発生量の季節変動を推定する際， BVOC
発生量の葉温依存性と光量依存性だけを
考慮するのでは十分ではない。日本の植物，特に広葉樹は秋から冬にかけて落葉する。 BVOC
は植物の葉から発生しているため，冬季における BVOC
発生量を推定する際，落葉による
葉のバイオマスの減少を考慮する必要がある。
図 5-10
に
，
日本における落葉広葉樹，常緑広葉樹，常緑針葉樹に関しての葉の量の季
節変化
Jv[ を示した[ト
)51
。縦軸は，葉量が最大の月を1. 0 とした時の各月の葉のバイオマス
量の相対値を示す。常緑樹は 1 年を通して葉を有するが，その量は季節と共にわずかに変
化している。落葉樹は，秋にかけて葉を落とし，冬季には完全に落葉し，春に再び葉をつ
ける。全ての樹種の葉の量は，夏季に最大となり，冬季に最低となっている。
節 5.61
及び節 5.62
及び図 5-10
し，式 5-6
での表 5
-3
，表 5-4
に示す各樹種の葉のバイオマス量，標準発生量
に示す葉の量の季節変化
Jv[ の値を用い，近畿圏における BVOC
を用い，月変動を推定した結果を図 5
-1
に示す。図 15
発生量を推定
から，夏季 8 月の BVOC
発生量が冬季の 1 月に比べ 01 倍も高くなっていることがわかる。
.1 0
00
ぷU 4
。
や己
部
S
E
R
p
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ω。
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斗ヴム
4
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回
ベ
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uorefinoC
Apr
図 5
-10
May
'E-A
Mar
U
Feb
TJ
naJ
n
u
TJ
0.0
seert
Aug
樹木の葉の量の季節変化
- 101
-
Sep
Oct
Nov
Dec
AUfO
ハυ n U A υ
121
[
マ
£ggg}c
z
gち弘同。目白由。υ。〉国
q，ん司
第5章
近畿圏の BVOC
Apr
May
発生量の推定
圃e
nrposI
圏M
onterps
【
今4
00
ハU
40
近畿圏における BVOC
咽
3.7.5
近畿圏における BVOC
TJ
図 5-1
U
Mar
A
Feb
yJ
naJ
n
u
。
Aug
Sep
Oct
Nov
Dec
発生量の季節変動
発生量の季節変動
近畿圏の森林データベース及び表 3
-5
，表 4
-5
に示す樹種ごとの標準発生量，表 5
-
す葉の季節変化(のの値を用い，春季，夏季，秋季，冬季における近畿圏での BVOC
ポテンシヤルマップを作成した結果を図 2
1-5
，3
1-5
，5
4
1
-
，5
1-
に示
発生量
にそれぞれ示す。ただし，
季節ごとのマップ作成する際，樹木の標準発生量の季節変動は考慮していないため，春季，
秋季，冬季の発生量は過大評価した可能性が考えられる。
表 5-
落葉広葉樹，常緑広葉樹，針葉樹の葉の季節変化)v(
lanosaeS
suodiceD
gnirpS
faeldaorb
oitar
]V[
fo sevael
nergev
feldaorb
.O 93
suorefinoC
seert
.O 87
.O 57
Summer
0.98
29.0
.O 89
Autumn
0.59
56.0
68.0
Winter
10.0
86.0
ー2
01
-
.O 27
第 5~
近畿圏の BV OC 発生量の推定
+W E
BVOC
gnirpS
iukuF
noismE
[~g111
・
・・
・
.・
寸
-h 'j
a.
0
1 - 10
101 - 50
105 - 10
101
- 50
I 105
- 10
10
- 500
図2
1-5
近畿圏における春季の BVO
301
-
C 発生量ポテンシヤノレ
第 !51l
近畿閣の BV 臼こ発生量の推定
+島
BVOC
Summer
noisimE
μ
[g m ーjヨ
'-h
・
・
・
・
0
1 ・01 0
10 1- 05
0
105 ・10
10
0 1 - 05
05 1 - 10
0
01 0 1 -50
図3
1-5
近畿圏における夏季の
- 401
BVOC
発生量ポテンシヤル
第!
51l
近畿閣の BV OC 発生量の推定
+W E
BVOC
Aulumn
Em nios
[μgm
・
・
・
・・
寸
-h 'j
O
1 - 01
101-50
105 - 01
101
- 50
105
- 10
101
- 500
図 -5 14
近畿圏における秋季の BVOC
- 501
-
発生量ポテンシヤル
，.
第 5
近齢圃の BVQC
発生量の推定
+巴
BVOC
retniW
isimE
口n
t>[ g m- j'2-h
・
・
・・
O
ぬ
1 - 01
101 - 50
105 - 10
101
- 50
・
・・
501
10
- 10
I-5
00
図5
1-5
近畿圏における冬季の BVOC
- 601
-
発生量ポテンシャル
第 5 章近畿圏の BVOC
発生量の推定
考察
5.8
ある地域における BVOC
発生量の推定方法はいろいろあると考えられる。 Xu ]ら
1-5[)2002(
はリモート・センシング衛星データを用い，森林植生の正規化植生指標 (NDV
NDVI
から森林の葉面積指標 )
IAL(
ルを用い， BVOC
を推定し， c
inegoB(SIE
noismE
yrotnevnI
I)を算出し，
)metsyS
モデ
発生量を推定する法方を報告している。確かに，広い範囲の計算，例え
ば，地球規模の BVOC
発生量を推定する際はこの方法しかないと考えられる。本研究では，
近畿圏の森林データベースを用い，データベースでの材積から幹現存量を推定し，幹現存
量に対する葉の割合を用いて葉のバイオマスを推定した後，樹木の標準発生量を用い，
BVOC
発生量を推定しているので，より現実を反映しているといえる。また，本研究では
樹木の標準発生量は実験から推定し，推定に用いた針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツは森
林面積の全体の 59.8%
を占め，広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブナ，クヌギ，アラカシ，シ
ラカシが森林面積全体の 18.2%
を占め，これらの 9 種類の樹木が森林面積全体の 78.0%
占めているので近畿圏の BVOC
発生量はよりよい精度で推定できたと考えられる。
5.9
を
まとめ
本章では，近畿圏における森林及びイネから発生する BVOC
た
。 2 節では，近畿圏からの BVOC
発生量の推定について述べ
発生量推定方法について述べた。 3 節では，森林データ
ベースからの材積の算出方法を述べた。 4 節では，材積からの幹現存量の算定方法を述べ
た
。 5 節では， 4 節に算出した幹現存量を用い，幹現存量に対する葉の割合を用い樹種ごと
に葉のバイオマス量を推定した。
6 節では，近畿圏 (4700km
2
) から発生する
8 月のイソプレン，モノテルベン類の発生量の
推定，発生量マップの作成及び日変動の推定について述べた。 8 月における近畿圏の森林
からのイソプレン，モノテルペン類発生量をそれぞれ .524
t7 .h 1，.06 tO -h 1 と推定した。イ
-h 1 と推定し，近畿圏の全 BVOV
発生量を
ネから発生するモノテルベン類の発生量を t7.3
.984
t4 -h 1 と推定した。 8 月における森林からのイソプレン発生量が全 BVOC
発生量の 87%
を占め，夏季にはイソプレンが光化学オキシダントの生成に大きな役割を果たしているこ
とが推定された。
7 節では，近畿圏における BVOC
発生量の季節変動について述べた。発生量の葉温依存
性・光量依存性及び葉のバイオマス量の季節変化を用い，月ごとの BVOC
ごとの BVOC
発生量マップを作成した。季節ごとの BVOC
発生量及び季節
発生量推定から夏季の BVOC
発
生量が冬季の 01 倍となることがわかった。
近畿圏での BVOC
体の 59.8%
発生量推定に用いた針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツは森林面積の全
を占め，広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブナ，クヌギ，アラカシ，シラカシが森
林面積全体の 18.2%
を占め，これらの 9 種類の樹木が森林面積全体の 78.0%
また，近畿圏に広幅に栽培されているイネからの BVOC
での BVOC
発生量も推定できたため，近畿圏
発生量をよりよい精度で推定できたと考えられる。
- 701
-
を占めている。
第 5 章近畿圏の BVOC
発生量の推定
参考文献
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dna
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dna seitniatrecnu
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revo
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eht
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nacirfA
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compounds
，73 ，371-82.
流域圏自然環境の多元的機能の劣化診断手法と健全性回復施策の効
果評価のための統合モデルの開発，平成 61 年度環境技術開発等推進事業進歩報告
書
]5-[
]6-5[
.801-2
rehtnuG
，.
A .B ，Zimerman
enrposI
and
，.P ;R ，yelraH
Monterp
seylanA
，- l
anruoJ
yegniT
，.D ，)189(
noismE
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The
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snobracdyh
from
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by .J inilafuB
dna
.R Amts
林野庁計画課， )20(
J8-5[
Fukda
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，M. ，
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吉良竜夫， 1( )579
J1-5[
只木良也，蜂屋欣二， 1( )869
Nagumo
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J31-5[
Benjami
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，.H ，d
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，M. ，B
loch
A cimonxat
J51-[
methodlgy
andManagement
，481
setamitse
rof igus
dna
，
.61-1
共立出版 .76-84
共立出版 .8
erutcel
fo Modem
yrtseroF
林業科学技術振興所.
01 ・
tseroF
-tnemrusa
，
.S ，Lamb
，
.B ，Westbrg
Monterpn
noisime
from
木村允， 1( )679
Winer
，.A
enerposI
M. ，)691(
and
gnitme-woL
nabru
Monterp
noisime
setar
，30 ，1437-52.
tnemorivE
cinegoib
，.L ，d
na
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lanoiger
kcots
.342
・
cirehpsomtA
J41-5[
Carbon
森林生態系とその物質生産，
，M. .T ，loduS
ays
西日本編，日本林業調査会， .6-5
陸上生態系一概論
，M. ，
)091(
，
detide
，
.saM
，M. ，)302(
Minowa
fo cinegoib
snobracdyH
陸上植物群落の物質生産 al ー森林一，
J01-5[
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，S
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佐藤大七郎， 1( )079
，.R ，)391(
dna ytivitisneS
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Matsumot
，
tseroF
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snoitaulavE
srotcaf
立木幹材積表
，
.T ，dna
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，98 ，12609-17.
，
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，53-72
，.R ，a
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，
，
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-Growth
，
cirehpsomtA
tseroF
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，
.E ，
)402(
and
tnemorivE
陸上植物群落の生産量測定法，共立出版社， .62
- 801
-
tcapmi
，38 ，3089-.
on
，
第 6 章数値モデノレ恥仏15/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
第 6 章数値モデ、ル MM5/CMAQ
を用いた
オゾン濃度シミュレーション
.6 1 はじめに
大気中の光化学オキシダントオゾン生成に寄与する森林植生起源 BVOC
来から指摘されている。その重要性には， 2 つの要因が考えられる。
体ともう 1 つはその反応性の高さである。大阪は，
り
， 8 月の日平均最高気温はおよそ 34.0
0
C[
の重要性は，従
1 つはその発生量自
日本で最も夏季の温度が高い地域であ
最近は 53 0C を超える猛暑日が増加してい
十 ]1
る。また，近畿圏は，森林植生がおよそ 70 犯を占め，第 5 章で推定したこの地域の 8 月の
BVOC
1
発生量ポテンシャルは -ht7.584
と非常に大きい。また， BVOC
の 1 つであるイソプ
レンの反応性は，非常に高い。そこで，本章では，第 3 章で推定した 9 種類の樹木及びイ
ネの標準発生量を用い，気象モデル MM5
の計算から得られた葉温，光量を
Guenthe
)189
(r )391
]2-6[
のモデ、ル式及び (
yegniT
発生量データを作成し，大気質モデル CMAQ
]3-6[
のモデル式を用いて時間ごとの BVOC
を用い，オゾン濃度を計算し BVOC
発生量が
オゾン濃度に与える影響を検討した。
計算領域及びサイズ
6.2
オゾン濃度計算には，気象モデル M5(Metorlogical
CMAQ(Community
elacsitluM
全体を含む領域 (Domain-
(Domain-2)
riA )ytilauQ
)eviF
と大気質モデル
を用いた。計算領域は，解像度が 9km
l)と解像度が
の 2 領域とした。図 6-1
Model
3km
で概ね日本
で大阪府や京都府など近畿圏範囲を含む領域
に各計算領域を示す。また，表 6-1
ズ及び解像度を示す。以後の計算結果は， Domain-2
の計算結果である。計算期間は， 2
0
年 7月1 日
一13 日までの 1 ヶ月である。
- 901
に各計算領域のサイ
-
第6
fil
031
0
数値モデル恥仏1S
C
/
13
2 ω
E
E
431
0
M AQ を用い t オゾン揖度シミュレーシヨン
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E
138"E
14
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34 0 N
32 0 N
目
noitalucC
32 "N
Region
JA"
以
30 'N
031 "E
30 ?N
132"E
134 "E
図 6)
表 6- 1
140' E
計算領域
計算領域のサイズ及び解像度
M M5
Mo del
D om
13
X 'E
631 'E
CMAQ
2
田n
1
2
x-伊 d
11 8
81
501
501
y-gr
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11 8
81
501
01 5
irg d(ezis
km)
9
3
- 11 0
9
3
第6 章
大気質モデル CMAQ
6.3
.6 .3 1 植生起源 BVOC
数値モデノレ MM5/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
に用いる入力データの作成
発生量データの作成
第 3 章で推定した針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブ
ナ，クヌギ，アラカシ，シラカシの 9 種類の樹木及びイネの標準発生量データを基に，イ
ソプレン発生量データとモノテルベン類発生量データに分け， 3km
データを作成した。気象モデル MM5
ータ(図 6-2
を用いて 202
年 7 月の気象計算を行い，気温 )K(
に l 例として国設大阪の時系列データを示す)と日射量 (w m
-
に 1 例として国設大阪の時系列データを示す)から式 6-1
したデータを用いて， 3km
23
メッシュごとの発生量
2
)
デ
のデータ(図 6-3
[6~41 により光量 (μmolm九ー 1) に変換
メッシュごとにイソプレンの発生量データ(図 4
-6
日 41 時の空間分布を示す)とモノテルペン類の発生量データ(図
6-5
に 1 例として
に 1 例として 23
日 41 時の空間分布を示す)を作成した。
PAR=
.4 6XCFXSW
ここで， PAR
SW(wm
之)は，
今回の BVOC
)1-6(
は，光合成有効放射 [μmolm
日射量
6.4
九つ， CF(conversion
factor)
は，変換係数.0( )5
は単位変換係数である。
発生量データ作成では，モノテルベン類の発生量には葉温のみの影響を考
慮し，光量依存性は考慮していない，また，針葉樹からの BVOC
発生量がオゾン暴露によ
り減少する傾向があるが，そのことも発生量推定には反映させていない。
- 111
-
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.1
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、
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40
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年 7 月気温データ及び観測値
から計算した 2002
、・ー
1.
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J
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計算領域における気象モデノレMM5
図 6-2
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空 OR
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第 6 車数値モデル h制 5/C M A Q を用いたオゾン揖度シミ三レ-:/'
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150.0
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- 05.
- 0 .1
0
101.0
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- 0.
05
- 00.1
- 4.
0
10
図 6- 4
3km
メツ
、
ンュごとの気象条件を考慮、した 23 日 14 時の
イソプレンの発生量データ
- 1 3 -
第 6 :$
数値モデル h品~5ICMAQ を用いたオゾン揖度 v ミュレーション
w+ "
Monotcrpencs
l，"Js/lo
ト
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Emison
・
・
・
・
・・
・
・
・
・・
・
0.00
10.0
- 01.
10.0
J -0
5.
150.0
- 01.
0.0 101 - 05.
J - 01
.
05.0
01.0
J - 0 .50
.0 50
10 - 1.00
1.
00
1 - 4.00
図 6- 5
3km
メッシュごとの気象条件を考慮した 23
モノテルベン類の発生量データ
- 41
日 41 時の
第 6 章数値モデ‘ノレ恥仏15/CMAQ
6.32
CMAQ
CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
入力データの作成
に用いる発生量データは，基本的にn
apaJ(PACJ
naelC
riA )margorP
で作成したデー
タを用いた。 J
CAP
のV
OCs
発生量データは，人工起源発生量データ (
NMHC)
BVOC)
生量データ (
に分けられている。さらに，植生起源発生量データは，イソプレン発生
量データとテルベン類発生量データに分けられている。 J
CAP
と植生起源発
の植生起源発生量データは，
針葉樹と広葉樹に対して標準発生量を設定し，月平均の気温と光量の時間変化から作成さ
れているので，日々の発生量の違いは考慮されていない。本研究では次の 2 点を変更して
JCAP
の植生起源発生量データを置き換えた。 1 つは，実験結果に基づいて樹種ごとの標準
発生量を使用したことである。もう 1 つは， MM5
で計算された気温と日射量データをもと
に，気象変動に合わせて植生起源発生量を日々変化させたことである(図 6-6
植生起源発生量データを，以後 B
IO
と記述する。植生起源発生量のオゾン濃度に与える影
響を調べるために，森林植生発生量をなし(図 7-6
O
参照)としたデータ(以後
述する)と，地球温暖化により葉温が l C 上昇した植生起源発生量データ(図 6-8
後B
IO
参照)。その
+lと記述する)も作成した。
- 51
-
NOBIO
と記
参照) 以
(
第6 章
The dradnats
noisme
3km
mesh
detamitse
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデル恥仏t1 5/CMAQ
fo enerposI
ni
The erutarepmet
]K[
ni retpahC
3
ll1l![ 10 m 九汁 from
MM5
model
1=.*
CL*C
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1
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atad
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upon
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- 61
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・
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加er
企
]K[
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20
発生量を考慮する場合の
-
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入力データ (BIO
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2 RCHO
3
CMAQ
2
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森林植生からの BVOC
12
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M
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noisme
mesh
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The dradnats
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6
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MEOH
4
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and thgil ytisnetni
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model
on
第6 章
数値モデノレ MM5/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
CO
NO
31
BACL
N0 2 S02
51
41
MEOH
24
25
MGLY
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6
ACET
CRES
CCHO
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5
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ALK
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2
MACR
MEK
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2 RCHO
、
、
PN0 3
93
NHs
orez
seulav
rof
noisime
発生量を考慮しない場合の
入力データ (NOBIO
- 71
21
12
30
JF
森林植生からの BVOC
CMAQ
¥9
91
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図 6-7
、
ALK3
PROD
SULF.
gnitteS
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A
3
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2
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1
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且崎岨
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noitaicepS
-
データ)
第6 章
The dradnats
noisime
3km
mesh
detamitse
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデノレ』仏A5/CMAQ
fo enerposI
ni
ni retpahC
3
Gu)391(rehtne
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NO
31
BACL
3
32
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model
42
52
MGLY
MVK
62
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63
PS04
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POC
PFINE
enprtoM
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detamitse
図 6-8
1
T
01
21
11
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2
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73
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03
23
2 RCHO
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upon lacigoloroetem
noitauqE
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M=Ms*exp(s*
fo senprtonM
The erutarepmet
ni retpahC
3
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]K[ desaercni
model
on yluJ
葉温が 10C 上昇した場合の森林植生からの BVOC
CMAQ
MEK
93
SULF
atad
20
noitidnoc
8
ALK 2
72
PM Ol
ylruoh
noisime
on yluJ
MACR
53
mesh
MM5
CRES
43
ni 3km
7
1
morf
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12
3
The dradnats
ALK
ACET
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tsil
6
5
N0 2 S02
41
51
CCHO
MEOH
4
desaercni
upon lacigoloroetem
noitaicepS
CO
セ
]1-
[μmolm
noitauqE
enerposI
2
加問]
K[
入力データ (BIO+1
一8
1
-
データ)
by COl
morf
20
発生量
MM5
第6 章
4.6
数値モデ、ル MM5/CMAQ
森林植生からの BVOC
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデル L 仏1r 5/CMAQ
によるオゾン濃度シミュレーション結果
異なる条件でオゾン濃度をシミュレーションした。 NOBIO
ュレーションと BIO
3 つの
発生量がオゾン濃度に及ぼす影響を明らかにするために
データを用いたオゾン濃度シミ
データを用いたオゾン濃度シミュレーションと B
IO+1
データを用いた
オゾン濃度シミュレーションである。
.6 .4 1
シミュレーション結果と BIO-
NOBIO-
シミュレーション結果の比較
.6 .4 .1 1 観測値との比較
オゾンの観測地点の分布を図 9
-6
から 13
に，観測地点の名前を表 2
-6
日までの 1 ヶ月の観測値と NOBIO
に示す。 2
0
年 7月 1 日
データを用いたオゾン濃度計算結果および BIO
データを用いたオゾン濃度計算結果を比較した。観測地点の代表として，大阪の南に位置
する桃山台)013(
と大阪中心部に位置する今宮中学校)112(
1-6
オゾン濃度の時系列変化を示す。図 0
BIO
を選んだ。図 0
1-6
から，森林植生からの BVOC
に，桃山台の
発生量を考慮した
のオゾン濃度計算値がより観測値に一致していることがわかる。オゾン濃度が高くな
る
， 11 ，21 ，61 ，71 ，81 ，0
2 ，12 ，22 ，32 ，42 ，72 ，82
32 日の観測値はオゾン注意報が発令される bp021
を越えて b
p21
度が観測された日である。森林植生からの BVOC
対し BVOC
発生量を考慮しない計算値は b
p48
日に顕著にその傾向が見られる。
7 月の最大濃
となり
を考慮した計算値は b
p01
を示したのに
となり，森林植生からの BVOC
を考慮する
ことにより，高濃度オゾンをより正確に予測できることが示された。同様の傾向は， 21 日
と 12
日のピークオゾン濃度に対しても見ることができる。図 16
ン濃度の時系列変化を示す。図 16
OIB(
場合 )
でも 32
に，今宮中学校のオゾ
においても，森林植生からの BVOC
発生量を考慮した
のオゾン濃度計算値がより観測値に一致していることがわかる。この観測地点
日に最大オゾン濃度 b
p01
p09
値は b
を示したのに対し， BVOC
生からの BVOC
が観測された。森林植生からの BVOC
発生量を考慮しない計算値は b
p07
を考慮した計算
となり，森林植
を考慮することにより，高濃度オゾンをより正確に予測できることが示さ
れた。
この 2 つの観測地点での風速，気温，日射量の時系列変化をそれぞれ図 2
1-6
森林植生からの BVOC
を考慮したオゾン濃度計算値は，
，
31 に示す。
日射が強く，気温が高くかっ風が
弱い晴れの日に，顕著に高くなり，より観測値に近くになる。例えば，桃山台では
11 ，
21 ，61 ，71 ，81 ，02 ，12 ，2 ，32 ，42 ，72 ，82 日であり，今宮中学校では 21 ，71 ，32 ，42 ，
82 日でみることができる。一方，曇りの日 4( 日) ，雨の日(1 0，31 日) ，あるいは風の強い
日(桃山台での 52 ，6
2
の BVOC
日)では，オゾン濃度に差は見られなかった。これは，森林植生から
発生量が気温と光量に強く依存するため，日射が強く気温が高い日の BVOC
発生
量は増加し，それに伴いオゾン濃度が高くなるが，逆に曇りの日や雨の日では，森林植生
からの BVOC
発生量が少ないため，オゾン濃度の違いがあまり現れないことによる。 7 月
1-6
の前半は曇りの日や雨の日が多い。後半は晴れの日や高温日が多いため，図 2
- 911
-
と3
1-6
第6 章
に示す風が強い 25
日と 26
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデル恥仏t1 5/CMAQ
日を除くと，光化学オキシダントの高濃度が出現している。こ
のような気象条件より， 7 月前半のオゾン濃度が低い期間の NOBIO
BIO
データを用いた計算と
データを用いた計算ではあまり差が見られないが，後半の高濃度オゾン期間では， BIO
データを用いた計算の再現性がよくなったと考えられる。光化学オキシダント濃度をシミ
ュレーションする目的の 1 つは，高オゾン濃度をより精度よく予測するためであるので，
以上より森林植生からの BVOC
を考慮することの重要性が示された。
例として 2 つの観測地点の結果を示したが，全ての観測地点で，森林植生からの BVOC
発生量を考慮することによりオゾン濃度を精度よく再現できることが示された。
表 6-2
所管 10
201
401
701
901
01
21
51
61
71
81
021
12
21
321
421
521
621
721
821
921
031
13
231
251
351
51
651
851
061
461
561
61
761
861
各観測地点の名称
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
所管 02
102
20
302
204
502
602
702
802
209
012
12
21
312
412
512
152
25
352
452
52
652
752
852
259
260
162
092
所管 0
3
103
203
30
403
503
603
大阪府
泉大津府民保健プラザ
守口保健所
国設大阪
茨木市役所
寝屋川市役所
高石中学校
池田市立南畑会館
大東市役所
府立修徳学院
貝塚市消防署
島本町役場
富田林市役所
南海団地
泉南市役所
緑ケ丘小学校
コ日市公民館
笠松
藤井寺市役所
北泉佐野
岸和田中央公園
佐野中学校
泉大津市役所
岬町役場
淀川工科高校
淀屋橋
松原北小学校
国府小学校
摂津市役所
泉南府民センター
末広公園
天の川下水ポンフ。場
外環河内長野
カモドールM B S
国設四候畷
- 021
-
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
気象
一般
一般
一般
一般
一般
一般
大阪市
旧済美小学校
此花区役所
平尾小学校
淀中学校
淀川区役所
勝山中学校
大宮中学校
聖賢小学校
j青江小学校
摂陽中学校
今宮中学校
堀江小学校
茨田北小学校
難波中学校
南港中央公園
梅田新道
出来島小学校
北粉浜小学校
杭全町交差点
新森小路小学校
海老江西小学校
今里交差点
茨田中学校
住之江交差点
上新庄交差点
我孫子中学校
大阪タワー
堺市
少林寺
浜寺
金岡
コ宝
若松台
錦
第 6 章数値モデノレ MM5/CMAQ
表 6-2
所管
703
903
013
13
153
253
35
653
357
853
359
063
所管
104
402
403
40
405
所管
105
502
305
504
50
605
507
805
所管
106
602
156
652
所管
107
307
704
257
753
所管
108
802
158
所管
109
902
903
904
を用いたオゾン濃度シミュレーション
各観測地点の名称(続き)
03
一般
一般
一般
一般
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
自排
04
一般
一般
一般
一般
一般
05
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
一般
06
一般
一般
自排
自排
07
一般
一般
一般
自排
自排
08
一般
一般
自排
09
一般
一般
一般
一般
堺市
石津
登美丘
桃山台
深井
堺市役所
第二阪和
中環
湾岸
常磐浜寺
阪和深井畑山
阪和泉北
美原丹上
高石市
高石市公害監視センタ」
羽衣学園
高陽小学校
取石小学校
高石消防署高師浜出張所
岬町
.81H---(
.3 3)1
岬町役場
考子
淡輪
深日
多奈川
小島
東畑
西畑
豊中市
野田
千成
千里
豊中市役所
吹田市
吹田市垂水
吹田市北消防署
吹田市川園
泉町
吹田簡易裁判所
東大阪市
東大阪市西保健センタ」
東大阪市旭町庁舎
東大阪市環境衛生検査センター
枚方市
楠葉
枚方市役所
王仁公園
香里
- 121
-
159
952
953
所管
10
所管
201
301
401
所管
102
201
所管
103
2031
301
1531
所管
2041
所管
105
2051
所管
2061
所管
107
所管
108
3081
158
所管
109
所管
102
所管
102
210
215
215
所管
102
20
203
152
25
所管
2301
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一般
一般
21
一般
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一般
気象
気象
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一般
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一般
一般
61
一般
71
一般
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一般
一般
自排
91
一般
20
一般
12
一般
一般
自排
自排
2
一般
一般
一般
自排
自排
23
一般
福提
中振
長尾
交野市
交野市役所
守口市
第一測定局(金田)
第二測定局(大日)
第=測定局(錦)
門真市
門真市役所
門真市南
柏原市
柏原市役所
柏原市民文化センタ」
柏原市国分合同会館
西名阪柏原旭ヶ正
藤井寺市
道明寺東小学校
松原市
大堀給食センター
大塚高校
和泉市
幸小学校
泉大津市
泉大津市役所
岸和田市
新条小学校
山直南幼稚園
岸和田市役所
泉佐野市
泉佐野市役所
熊取町
熊取町役場
高槻市
高槻南
高槻北
高槻市役所
緑が丘
八尾市
志紀公園
八尾保健所
水越
太子堂
久宝寺緑地
寝屋川市
成田
第6 軍
を用いたオゾン揖度シミュレーション
数値モデル恥品品 CMAQ
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第6 章
.4.6
.1 2
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデ/レ h仏<1 5/CMAQ
1 ヶ月の毎日の時間ごとの平均値の比較
森林植生からの
BVOC
発生量を考慮して計算したオゾン濃度と
計算したオゾン濃度差の月平均値を時間ごとに図 6-14
BVOC
に示す。図 6-14
発生量を考慮せず
からわかるように，
夜間には光化学反応が起こらないため，オゾン濃度差は，ほとんどない。 6 時からオゾン
濃度差が現れ，気温と日射量の増加に伴い差が大きくなり，気温が高く日射が強い 41 時に
と最大になる。また， 1 時 -18
オゾン濃度差が最も大きい地点では 6pb
NOx
度差の分布からオゾン濃度の増加は，
時までのオゾン濃
の排出量が大きい都市部周辺に集中することが
わかる。これは，森林植生から反応性の高い
BVOC
が大気中に排出され，光化学反応によ
NO と光化学反応を起こし N0 2 を生成し，その結果オゾン濃
度が増加したためと考えられる。森林植生からの BVOC
発生量を考慮することにより，月
平均値の時間値で最大 6pb
オゾン濃度が増え，森林植生からの BVOC
発生量が大気中のオ
りラジカノレを生成し，さらに
ゾン生成に及ぼす影響は非常に大きく，地域規模でのオゾン濃度評価には森林植生からの
BVOC
発生量が必要であることが示された。
.6 .4 .1 3
オゾン濃度再現性能の評価
森林植生からの
に，表 6-3
BVOC
発生が，光化学オキシダント濃度に及ぼす影響を明瞭にするため
に示す統計指標を用い， 40pb
林植生からの
BVOC
以上のオゾン濃度を評価した。相関係数 r は，森
発生量を考慮することにより .O 73 から 0.41
へ向上し，その差は有意水
MB も
， -6.05pb
から.0- 81pb
に向上しており，その差は
有意水準 1切で有意であった。平均誤差 MAGE
は .61 57pb
から .61 82pb
に増加しているが，
のオゾン評価指標である MNB
と NMB
と NMBF
も，それぞれ.0- 06
有意差はなかった。 EPA
準刊で有意でたった。平均差
から 0.3
へ，一.O 01 からー.O 10 へ
， -0.1
からー 0.1
とを示している。また，他の指標である
BVOC
FB ，FGE
へと向上し，観測値とより一致したこ
，MNFB
，MNGFE
なども森林植生からの
発生量を考慮することにより，観測値により一致したことを示す値となっている。
これらの指標は
MB あるいは MAGE
と概ね同様な意味を表しているため，それらの有意差
の検討は省略した。以上のように，統計指標を用いても森林植生からの
BVOC
発生量を考
慮することにより，再現性が向上することが示され，オゾン濃度を予測するためには森林
植生からの
BVOC
発生量を考慮することが不可欠であることが示された。
- 621
-
第6 章
数値モデル込品.
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AQ を用いたオゾン揖度シミュレーション
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増加分布 (20
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シミュレーション結果における月平均時間ごとのオゾン濃度の
増加分布 (20
年 7 月) )2(
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第 6 '宮数値モデノレ恥仏15氾 MAQ
図 6
- 41
Bl O と NOBIO
を用いたオゾン揖度シミュレ
ション
-シミュレーション結果における月平均時間ごとのオゾン濃度の
増加分布 2( 0 2 年 7 月 )
(3
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9 -
第6 章
数値モデル恥<M 5/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
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、、
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1111
川
4
帥
31.1
11.2
日l'
図6 41
BIO
と NOBIO-
-
，
シミュレーシヨン結果における月平均時間ごとのオゾン濃度の
増加分布 (
20
- 130
年 7 月)(4)
-
有意差
Me
1acitamehtaM
仕lCS
e1pmaS
Coeiff:tneic
saiB
1~
Aa--21(Mt-Ot)=M-0
Ni;7
(MB)
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Gr sso rorE
(MAGE)
Mean
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rorE
A44GE--ZV14-Oz|
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Mean
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出
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dezilamroN
Gr sso rorE
品
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Mean
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75.61
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otO ∞
pb
pb
Oto ∞
+
8.2
2 4. 3
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1- ot ∞
+
30.0
Oto ∞
+
60.0-
02. 7
62.0
，
M
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1=;
N
∞
+
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1.0-
72.0
72.0
N
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M(
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川
通
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BIO
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1anoitcarF
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Mean
1
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lanoitcarF
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N
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MNFB=
Mean
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Mean
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Mean
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(N MBF)
dezilanroN
Mean
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ゆ
205
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*
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.o
rof
M j <Oj
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N
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川
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2
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and
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ta time
and
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，
.ylevitcepser
N si
the
number
fo
第 6i 客数値モデノレ h必 15/CMAQ
2.46
を用いたオゾン濃度シミュレーション
地球温暖化に伴う気温上昇によるオゾン濃度変化の予測
地球温暖化はますます現実味を帯びるようになってきている。地球温暖化防止のために，
必要な対策をたてることはもちろん重要である，一方，地球温暖化に伴う影響を予測する
O
ことも，また重要なことである。そこで，本研究では，葉温が現在より l C 上昇した場合
の森林植生からの BVOC
発生量の増加を評価し，光化学オキシダント濃度に及ぼす影響を
検討した。
.2.4.6
1 光化学オキシダント濃度の増加予測
葉温を 1 Co 上昇させた場合の森林植生からの BVOC
発生量を考慮、して計算したオゾン濃
度と現在の森林植生からの BVOC
発生量を考慮して計算したオゾン濃度差の月平均値を時
1-6
間ごとに図 5
O
に示す。葉温を l C 上昇させると光化学オキシダント濃度は， 41 時に月平
均の時間値で最大 .O b
p6
増加することが示された。今回の計算には，気温上昇による反応
速度の増加を考慮していないので，それも考慮すると約 b
p1
上昇すると推測される]6-6[
。
また，気温上昇が数度の場合，オゾン濃度の増加と気温上昇はほぼ線形であると推測され
るので，気温が 3 度上昇するとオゾン濃度は最大 b
p3
- 331
-
上昇すると推測される]6-6[
。
第 6~
石市E.ul
・
"¥ 111
数値モデノレ
恥品45/CMAQ
を用いたオゾン調理度シミュレーション
，
-
"1，
:，
.，
.
丘i
図6 15
BIO+
1 と BIO
シミュレーション結果における月平均時間ごとの
オゾン濃度の増加分布 02
(
- 134 -
2 年 7 月)( )1
第 6 '置数値そテソレ h制 51CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
b.
.Ar.:.......-t i両日則 >N I “ j') 剖 ii~則『伯 J、 l
p13b1埼i
"実ミ
l
11;.1<'
!>45]
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1
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J1
---~ 園川
'" 叩
自可 l
511 "
l目
t>1・
'.:1 1
図 6- 51
BIO
+ l と BIO
シミュレーション結果における月平均時間ごとの
オゾン濃度の増加分布2( 02
- 531
-
年 7 月 )(2
)
第 6 I聖数値モデル M M 51巴MAQ
図 6- 51
BIO
+l
と BIO
を用い t オゾン揖度シミュレーション
シミュレーション結果における月平均時間ごとの
オゾン濃度の増加分布 (200 2 年 7 月) )3(
- 631
第 6"'
数値モデル恥品l5
1 CM
AQ を用いたオゾン揖度シミュレション
O
副
主
I
N
Z- }
れ
州
Hυo
、
i
主
;
、
宮
u
“
4V
問
1
3
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n
o2 2o
1
o
lJ N
Il-川1
114刈lll
A1
川
図6
- 51
BIO
+ 1 と BIO
シミュレーション結果における月平均時間ごとの
オゾン濃度の増加分布 2
0(
- 137 -
年 7 月))4(
第 6 '置数値モテソレ恥仏~5ICMAQ を用いたオゾ J 濃度シミュレーンヨン
6.42
オゾン暴露量の増加量計算
葉 1旦を C"I 上昇させた場合の森林植生からの BVOC
発生量の増加によるオゾン曝露量の
p04
増加を計算した。オゾン暴露量は，欧米でよく用いられている b
対象とする d
etalumcA(04TOA
生からの BVOC
61-6
erusopxe
adlohserhT
fo )04 で評価した。現在の森林植
発生量を考慮して計算した 3
km
メッシュごとの A
OT40
の月積算値を図
に示す。月積算 AOT40
ゾン AOT40
以上のオゾン濃度を
revO
の最大が h
bp065
となった。葉温を 1 "C上昇させた場合のオ
と現在の森林植生からの BVOC
シュごとの月積算差を図 7
1-6
発生量を考慮して計算した AOT40
に示す。月積算 A0 T4 0 の最大増加量が h
bp01
latoT
B[O
の3
km
メッ
となった。
hbp
・4
0pb
560
480
400
320
240
!uO
80
図 6ー61
BIO
シミュレーション結果における月積算
オゾン AOT40
)hbpp(
の分布202(
- 831
-
年 7 月)
O
第6*
数値モテ'
ノレL 凪
f. 5/CMA
To at l P LUS
Q を用いたオゾン複度シミュレーション
pbh
ON E - B10
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
)(
図 617
業温 1"C上昇に伴う
BVOC
オゾン AOT
6.5
発生量の影響による月積算
40 の増加 (ppbh)
分布
考察
植生起源の BVOC
がオゾン生成に与える影響は，主として森林が多く分布する郊外で大
Chameids
きいという報告例があるが肘
[
ら(1 )89
おいても重要であるとしている。 loS
皿o
n
)402(
[.-，
]や Solmon
)402(
[日]は，都市域に
9[-6 ]は，プランスのパリにおいて 19
98
月 B 日の光化学オキシダント濃度をシミュレートした結果，植生起源の BVOC
い場合と比較して最高で約 18pb
はドイツの Badenて研究し，高温 53(
Wurtemb
0
gre
高くなることを示している。また
， legoV
で高温時におけるオゾン濃度に及ぼす BVOC
C 付近)時に BVOC
を考慮しな
ら(1 95
) 6[
-0< ]
の影響につい
が重要な役割を果たしたと報告し，植生からの発生
量が最大オゾン濃度に 10見ー20略ほど寄与しているとした。本研究では， Solmon
と同様な評価方法を採用し， N OBIO
年 8
と BIO
象とした桃山台(3 01 ) と今宮中学校 2( )11
402(
) [G-9]
との計算結果を比較した。本研究でも，比較対
で，森林植生の考慮、
により 1 時間平均値が最一大で
- 13
9 -
第6 章
bp62
とb
p02
高くなり， n
omlS
に森林植生からの BVOC
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデノレ刷5/CMAQ
)402(
)9-6[
発生量の影響が顕著であり， legoV
得た。オゾン濃度は，森林植生からの BVOC
p6
値で最高 b
の BVOC
7 月後半の高温時
と同様な結果を得た。また
ら(1 )599
か
[ )01
と同様な結果を
発生量を考慮することにより月平均の 1 時間
高くなった。また，いくつかの統計指標による評価によっても森林植生から
発生量を考慮することにより観測値と計算値がより一致することが示された。
伊豆田ら(1 )79
十
[ )1
は，オープントップチャンパーを用い，針葉樹の 8 種類と落葉広葉
樹の 8 種類のポット植えの苗木に， 4 段階のオゾンを 2-1
と成長低下とのドース・レスポンスを求め， 6 ヶ月381(
樹種の個体乾燥重量の変化率を検討し， 10%
日)に換算した AOT40
に対する，各
の乾物成長の低下を導く AOT40
は，最もオゾ
ン感受性が高かったドロノキでは約 h
bp08
トロープマツ，ブナ，
F
年半にわたって曝露し，オゾン
で，次いで，感受性が高かったアカマツ，ス
トネリコでは h
bp012-021
トウカエデ，
lacitirC
本に生育している樹木におけるオゾン
leveL
であったと報告し，
は
，h
bp012-08
の間にあるのでは
ないかと提案している。今回の計算結果を基づくと 6 ヶ月の最大 AOT40
り，伊豆田ら(1 )79
-6[
l1)の提案しているオゾン lacitirC
6 ヶ月の最大増加量 bp06
leveL
を考えると月積算最大 AOT40
受性の高いアカマツの
lacitirC
evL ，l
hbp021
日
がh
bp0861
とな
の範囲内に入っている。また，
がh
bp017
となり，オゾン感
を超え，近畿圏での優占種類のアカマツ
の成長率の低下が予測される。葉温が l C 上昇すると AOT40
O
量がさらに増加するため，そ
の悪影響の拡大が予測され，地球温暖化に伴う森林植生からの BVOC
発生量によるオゾン
暴露量の増加が無視できないことが示唆している。
6.
まとめ
本章では森林植生からの BVOC
発生量が光化学オキシダント濃度に及ぼす影響を明確に
することを目的に，森林植生からの BVOC
を考慮する場合と考慮しない場合でのオゾン濃
度計算，及び地球温暖化に伴う気温上昇によるオゾン濃度計算について述べた。
2 節では，計算領域及びそのサイズを紹介し， 3 節では，気象条件を考慮した森林植生か
らの BVOC
発生量データの作成及び大気質モデル CMAQ
て，詳しく説明した。 4 節では，数値モデル MM5/CMAQ
いて述べた。森林植生からの BVOC
を用いたオゾン濃度計算結果につ
発生量を考慮する場合と考慮しない場合のオゾン濃度
計算を比較した結果，森林植生からの BVOC
高くなり，月平均で最大 b
p6
に用いる入力データの作成につい
発生量を考慮すると桃山台観測点で最大 b
p62
高くなり，観測値により一致することを示した。特に高濃度
オゾンを精度よく予測するためには， BVOC
発生量の考慮が不可欠であることを示した。
また，いくつかの統計指標の結果により，森林植生からの BVOC
発生量を考慮することに
より観測値と計算値がより一致することを示した。地球温暖化に伴う気温上昇するによる
森林植生からの BVOC
発生量のオゾン生成に及ぼす影響を評価することを目的に葉温を
l C 上昇させた計算では，オゾン濃度は月平均で最大 bp6.0
O
ル AOT40
オゾンの月最大増加量が h
bp01
増加し，また，植物保護レベ
となった。今回の計算結果を基づくと 6 ヶ月の
- 041
-
第6 章
最大 AOT40
が 170pbh
，
80-210pbh
levL
のlacitirC
数値モデノレ MM5/CMAQ
を用いたオゾン濃度シミュレーション
となり，伊豆田ら(1 )79
]1-6[
の提案しているオゾンlacitirC
の範囲内に入った。このレベルは，近畿圏での優占種類のアカマツ
levL
， 120pbh
う森林植生からの BVOC
を超え，アカマツの成長率の低下が予測され，地球温暖化に伴
発生量によるオゾン暴露量の増加が無視できないことが示唆され
た
。
森林植生からの BVOC
発生量を考慮する場合と考慮しない場合で計算したオゾン濃度と
観測値の比較，及び統計指標の評価より，森林植生からの BVOC
学オキシダント濃度に重要な役割を果たすことを明確にした。
- 141
-
発生量が地域規模の光化
第6 章
を用いたオゾン濃度シミュレーション
数値モデノレ恥倒5/CMAQ
参考文献
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大阪府 20-207
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19
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叫si
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dna
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ヲ
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Kankidou
revo
fo cinegoib
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Hydrocabns
foylacitehtnysotohp
evitca
，5，
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stnadixO
ydutS
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ruengieS
， sesabatad
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noitubirtsid
，
lanrUoJ
濃度に及ぼす影響，大阪大学
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fo MM5-CMAQ
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，Stoneham
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llaF
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dna hsals
，.R ，d
na
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oak
olzsaL
noitaulavE
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ecnatropmI
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fo elitalov
ni lartnec
cinagro
，c
irehpsomtA
ecrG
compounds
tnemorivE
，63 ，
.6413-7
J8-6[
Chameids
，W. ，yasniL
hydrocabn
ni nabru
，.R ，n
osdrahciR
，.R ，d
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Kiang
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，.R ，)402(
enerposI
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，142
，
.5741-3
J9-6[
Solmon
，.F ，taraS
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cinegoib
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J legoV
，
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，.C ，acreS
compounds
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，
.F ，dna
noisme
fo hgi
legoV
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dna
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dna
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，83 ，.
5683-
，.H ，
)591(
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fo yhpargot
and cinegoib
on ozne
of lacisyhpoeG
hcraesR
elitalov
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，)
lD(01
，
2907-298
J1-6[
伊豆田猛，松村秀幸， 1( )79
植物保護のための対流圏オゾンクリテイカルレベ
ル，大気環境学会誌， 23 ， 6 ， A73-8
- 241
.1
-
第7章総括
第7章総括
.7 1 本研究のまとめ
本研究では，グロースチャンパーを用い，近畿圏での優占種類の針葉樹のスギ，ヒノキ，
アカマツ及び広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブナ，クヌギ，アラカシ，シラカシとイネを研
究対象に，これらから発生する BVOC
ラ及びイネから発生する BVOC
発生量を定量化し，スギ，ヒノキ，アカマツ，コナ
発生量の葉温依存性，光量依存性を調べ，さらに，スギ，
ヒノキ，アカマツ，コナラの高濃度オゾン急性暴露の影響を明らかにし，近畿圏での BVOC
発生量の日変動，季節変動を推定し，最後に，数値モデル MM5/CMAQ
を用いたオゾン濃
度のシミュレーション結果について述べた。各章の成果は以下のようにまとめられる。
第 1 章では，本研究の研究背景，光化学オキシダントの経年変化，光化学オキシダント
発生メカニズム，
日本における近年の光化学オキシダント濃度上昇とその原因，光化学オ
キシダントの人体植物への影響などについて述べ，次に本研究に関する既往研究について
述べ，最後に本研究の目的，方法及び論文構成を述べた。
第 2 章では，本研究で用いたグロースチャンパーの特徴及びグロースチャンパー実験方
法について述べた。まず，グロースチャンパーの特徴，欠点について述べて，次に，グロ
ースチャンパ一実験に用いる実験装置及び実験方法について述べた。グロースチャンパー
実験法はチャンパーを密封し実験するので，チャンバー内の気密性の確認が必要であり，
また，森林植生からの BVOC
がチャンパー内で自己分解，チャンパーの壁面への吸着など
による濃度減表が考えられるので，濃度減衰実験を実施し対象物質ごとの減衰係数を求め，
それで補正することにより，正確に発生量を算出することができることを示した。
第 3 章では，近畿圏における 9 種類の樹木及びイネから発生する BVOC
発生量をグロー
スチャンパー実験により測定した結果，及び近畿圏での優占種類の針葉樹のスギ，ヒノキ，
アカマツ，広葉樹のコナラ，農作物のイネから発生する BVOC
発生量の葉温・光量依存を
調べた結果について述べた。まず，グロースチャンパー実験の方法，分析方法を具体的に
説明し，チャンパー内の濃度減表実験により，チャンパーの漏れ率と BVOC
求め，樹木から発生する BVOC
BVOC
発生量を推定し， Guenthr(193)
の減衰係数を
の発生速度の算出する方法を示した。そして，樹木ごとの
の式， Tingey(198)
の式を用い，樹種ごとに標準発
生量を推定した。落葉広葉樹のコナラ，ミズナラからは大量.42(
12 ，.62
04
陪
-wdg
h1 つのイ
ソプレンが発生することが明らかになり，落葉広葉樹のブナからはわずかにイソプレンと
. ピネンも発生しないことを明らかにした。
r ピネンが発生し，クヌギからはイソプレンも α
針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツからは 8 種類のモノテルベン類と p
- シメンが発生するこ
とがわかり，最も多く発生するのは r ピネンであり，その発生量はそれぞれ1. 30 ，.1 89 ，
.5 3μg -wdg h1 -1 であった。また，樹種により BVOC
の種類も発生量も異なることを確認した。
イネからの BVOC
発生量を定量化できたのは大きな成果であった。次に，広葉樹のコナラ，
- 341
-
第7章総括
針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツ及びイネから発生する BVOC
のモデノレとの比較を，針葉樹とイネ
した。コナラからのイソプレシ発生量は Guenthr(193)
)のモデルとの比較を実施した。イソプレンに
からのモノテノレベン類発生量は Tingey(198
ついては， Guenthr(193)
発生量の葉温依存性を解析
のモデルと同様の傾向が得られたが，モノテルベン類については
のモデルよりも強い葉温依存性を示した。イネは樹木と比べ，葉温依存性は弱
Tingey(198)
かった。最後に，上述と同じ 5 種類の植物からの BVOC
発生量の光量依存性を解析した。
のモデルと同様の傾向が得られた。
コナラからのイソプレン発生量について Guenthr(193)
針葉樹からのモノテルベン類は光量の影響を受けないとされているが，アカマツに関して
は，明確に光量の影響を受けることが示された。
第 4 章では，グロースチャンパーを用い，日本の代表的な樹種である針葉樹のスギ，ヒ
ノキ，アカマツ及び広葉樹のコナラの 4 種類の樹木に， 100±5ppb
度オゾンを 21 時間曝露する実験を行い，オゾン曝露中の BVOC
または 20 t: 5pb
の高濃
発生量を定量化し， BVOC
発生量とオゾン暴露の関係を検討した結果について述べた。まず，研究対象樹木を選んだ
理由について述べ，グロースチャンパーを用いたオゾン暴露実験の方法を説明し，その分
析方法とオゾン曝露中の BVOC
と BVOC
発生量の算出方法について述べた。チャンパー内のオゾン
の反応をモデ、ノレ化し， BVOC
とオゾンとの反応による減衰実験により， BVOC
オゾンの反応定数を推定し，オゾン暴露時における樹木から発生する BVOC
と
の発生速度の
算出方法を示した。実験により，以下の結果を得た。針葉樹のスギ，ヒノキ，アカマツを
20 t: 5pb
それの'-'"04
オゾンに暴露すると，実験 2 日目の暴露日の α
ーピネン発生量は，実験 1 日目の
1%5
こ減少したが，実験 3 日目には%59'-'"56
に回復した。 10 t: 5pb
のオゾン曝
露実験の場合，実験 2 日目の曝露日の αーピネン発生量は，実験 1 日目のそれの57'-'"56
減少したが，実験 3 日目には'-'"08
10
弘に回復した。スギ，ヒノキ，アカマツを 20
オゾンに暴露すると，実験 2 日目の暴露日の
06'-'"
出に減少したが，実験 3 日目には1%59'-'"05
-s ピネン発生量は，実験
こ回復した。 10 t: 5pb
切に回復した。針葉樹からの BVOC
土5
pb
1 日目のそれの 3
のオゾン曝露実験の
場合，実験 2 日目の曝露日のトピネン発生量は，実験 1 日目のそれの1%57'-'"2
が，実験 3 日目には09'-'"04
見に
こ減少した
発生量は，オゾン曝露に敏
ーピネンの発生量は，暴
感に反応し，次の日にも影響が継続することが示された。また， α
露するオゾン濃度が高いほど減少率は大きく，オゾン濃度に強く依存することが示唆され
た。トピネンの発生量はオゾンに暴露されると減少したが，オゾン濃度への依存性は r ピ
オゾンに暴露すると，実験 2 日目の暴露
ネンほど明確ではなかった。コナラを 20 t: 5pb
日のイソプレン発生量は，実験 1 日目のそれの69'-'"8
ぼ実験 1 日目の発生量に回復した。 10 t: 5pb
怖に減少したが，実験 3 日目にはほ
のオゾン曝露実験の場合，イソプレンの発生
量に影響は見られなかった。コナラのイソプレン発生量は，高濃度のオゾン暴露でわずか
に減少するが，オゾン曝露による感受性は低く，影響がほとんどないことが示された。
第 5 章では，近畿圏における森林及びイネから発生する BVOC
発生量の推定について述
べた。まず，森林データベースの材積に樹種ごとの基礎密度をかけ，幹現存量を算出し，
- 41
-
第7 章総括
幹現存量と葉，枝，根の重量割合のデータから，葉のバイオマスを算出し，それに第 3 章
で求めた標準発生量を乗じることによる近畿圏での BVOC
次に，近畿圏 (4700km
2
) から発生する
発生量推定方法について述べた。
8 月のイソプレン，モノテルベン類の発生量の推定，
発生量マップの作成及び日変動について述べた。 8 月における近畿圏の森林からのイソプ
t7 -h，I .06 tO -h
レン，モノテルベン類の発生量はそれぞれ .524
らのモノテルペン類の発生量は .3 t7 -h
1
1
と推定された。またイネか
と推定され，近畿圏の全 BVOV
と推定された。 8 月における森林からのイソプレン発生量が全 BVOC
発生量は .984
発生量の 87%
t4 -h
1
を占め，
夏季にはイソプレン発生量が光化学オキシダントの生成に主要な役割を果たしていること
が示された。そして，近畿圏における BVOC
発生量の季節変動について述べた。発生量の
葉温依存性・光量依存性及び葉量の季節変化を用い，月ごとの BVOC
BVOC
発生量マップを作成した。季節ごとの BVOC
発生量と季節ごとの
発生量推定から夏季の BVOC
冬季の 01 倍程度となることが明らかとなった。近畿圏での BVOC
発生量が
発生量推定に用いた針葉
樹のスギ，ヒノキ，アカマツ，広葉樹のコナラ，ミズナラ，ブナ，クヌギ，アラカシ，シ
ラカシの 9 種類の樹木が森林面積全体の 78.0%
からの BVOC
を占め，近畿圏で広く栽培されているイネ
発生量も推定できているので，ここで示した近畿圏での BVOC
発生量の精度
は満足できるものであると考えられる。
第 6 章では，森林植生からの BVOC
発生量が光化学オキシダント濃度に及ぼす影響を明
確にすることを目的に，森林植生からの BVOC
を考慮する場合と考慮しない場合のオゾン
濃度計算，及び地球温暖化に伴う気温上昇によるオゾン濃度計算について述べた。まず，
計算領域及びそのサイズを示し，次に，気象条件を考慮した森林植生からの BVOC
データの作成及び大気質モデル CMAQ
最後に，数値モデル MM5/CMAQ
森林植生からの BVOC
に用いる入力.データの作成について詳しく説明した。
を用いたオゾン濃度シミュレーションについて述べた。
発生量を考慮する場合と考慮しない場合のオゾン濃度シミュレーシ
ョン結果を比較した結果，森林植生からの BVOC
26pb
発生量
発生量を考慮すると桃山台観測点で最大
高くなり，観測値により一致することを示した。特に高濃度オゾンを精度よく予測
するためには， BVOC
発出量の考慮が不可欠であることを示した。また，いくつかの統計
指標を用いた評価により，森林植生からの BVOC
発出量を考慮することにより観測値と計
算値がより一致することを示した。地球温暖化に伴う気温上昇するによる森林植生からの
BVOC
O
発生量増加のオゾン生成に及ぼす影響を評価することを目的に葉温を I C 上昇させ
た計算では，オゾン濃度は月平均で最大 0.6pb
ゾンの月最大増加量が 10pbh
田ら )791(
増加し，また，植物保護レベル AOT40
とり， 6 ヶ月の最大 AOT40
の提案しているオゾンlacitirC
levL
，
80-21
ベルが，近畿圏での優占種類のアカマツのlacitirC
が 170pbh
Opb
levL
オ
と推測され，伊豆
h の範囲内に入った。このレ
， 120pbh
長率の低下が予測され，地球温暖化に伴う森林植生からの BVOC
を超え，アカマツの成
発生量によるオゾン暴露
量の増加が無視できないことが示唆された。
森林植生からの BVOC
発生量を考慮する場合と考慮しない場合で計算したオゾン濃度と
- 541
-
第7章総括
観測値の比較，及び統計指標を用いた評価より，森林植生からの BVOC
発生量が地域規模
の光化学オキシダント濃度に果たす重要な役割を明確にした。
今後の展望
7.2
本研究では，植生からの BVOC
発生量の測定方法及び地域規模の森林からの発生量の推
定方法，数値モデルに用いる植生起源 BVOC
森林植生からの BVOC
入力データの作成方法などが確立され，また，
発生量が地域規模の光化学オキシダント濃度に果たす重要な役割を
明確された。
最近，中国政府は，経済発展に伴う環境問題に力を入れ始めているが，それを上回る規
模で，工場や自動車から排出される窒素酸化物の排出量が増加している。また，近年の地
球温暖化に伴い，森林植生からの BVOC
発生量の増加も予測される。これら要因は，大気
汚染濃度，特に光化学オキシダントオゾン濃度の増加による被害を拡大させことが予測さ
れ，光化学オキシダントオゾン濃度の抑制対策，評価手法が必要となる。本研究で確立さ
れた植生起源 BVOC
BVOC
の測定方法， BVOC
発生量の推定方法，数値モデ、ルに用いる植生起源
入力データの作成方法及び数値モデ、ルシミュレーションは，中国での地域規模の光
化学オキシダントオゾンの環境評価や対策に生かすことができると考えていえる。
故郷である内モンゴ、ルの草原は多種類の植物が生育している場所である。広大な草原から発
生する BVOC
は，地域だけでなく地球規模の大気化学に影響をおよぼしている可能性が考えら
れる。近い将来，内モンゴ、ル草原からの BVOC
発生量推定の研究に従事し，本研究を発展させ
たいと考えている。
- 641
-
本論文に関連する発表論文
本論文に関連する発表論文
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Hai
Bao
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Kondo
Machimura
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，
，.961-5
オゾン暴露が樹木
発生量に及ぼす影響に関する研究，環境科学会誌， 12 ，
.62-71
国際会議
Jl[
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Englad
口頭発表
Jl[
包海，坂口勝俊，多田将晴，加賀昭和，近藤明，下回吉之，井上義雄，鳴海
大典，町村尚， )402(
チャンパー実験による樹木が排出する VOCs
のオゾン影響，
日本農業気象学会近畿支部大会， .9-6
J2[
坂口勝俊，包海，多田将晴，加賀昭和，近藤明，下回吉之，井上義雄，鳴海
大典，町村尚， )402(
性
，
J3[
チャンパー実験による樹木が排出する VOCs
の気温・光依存
日本農業気象学会近畿支部大会， .5-2
多田将晴，包海，近藤明，加賀昭和，井上義雄，下回吉之，鳴海大典，町村
尚
， )502(
近畿圏における森林からの VOC
発生量推定，・平成 61 年度(第 43 回)空気
調和・衛生工学近畿支部学術研究発表会論文集， .69-3
J4[
坂口勝俊(大阪大)
，近藤明，加賀昭和，下回吉之，水野稔，井上義雄，鳴海
大典，包海，多田将晴， )502(
地球温暖化による光化学オキシダント濃度の上昇，
第 51 回環境工学総合シンポジウム， .
382-0
- 741
-
本論文に関連する発表論文
J5[
安木亮太，多田将晴，包海，近藤明，加賀昭和，井上義雄，下回吉之，鳴海
大典，町村尚，坂口勝俊，大場真， )602(
近畿圏における森林からの VOC
発生
量の推定とオゾン濃度計算，平成 71 年度(第 53 回)空気調和・衛生工学近畿支部学術
研究発表会論文集， .831-531
J6[
包海，近藤明，加賀昭和，井上義雄，瀬戸文久， )602(
針葉樹からの BVOC
A
チャンパー実験による
発生量に対するオゾン暴露の影響，日本農業気象学会東海支部大
、
コ~.
J7[
包海，近藤明，加賀昭和，井上義雄， K
unda
BVOC
laL ahtserhS
，
)702(
森林からの
発生量の時間変動を考慮したオゾン濃度シミュレーション，第 84 回大気環境
学会年会講演要旨集， .016
- 841
-
謝辞
本研究は私の 5 年間の日本での留学の成果であり，大阪大学大学院工学研究科環境・エ
ネルギー工学専攻加賀研究室の先生方のご指導を受け，完成致しました。ここに，心より
感謝し 1 たします。
本研究の研究方向性，研究方法など研究全般を把握され，親切な御指導を賜りました大
阪大学大学院工学研究科の加賀昭和教授に謹んで深甚な謝意を表します。
本研究の遂行にあたり，研究の始めから論文をまとめるまで直接御指導ならびにご助言，
ご激励をいただいた大阪大学大学院工学研究科の近藤明准教授に心より感謝の意を表しま
す
。
本研究の実験を実施する際，実験装置の操作，実験方法などを直接御指導，ご助言をい
ただいた大阪大学大学院工学研究科の井上義雄助教に心より感謝の意を表します。
本論文に，貴重な意見をいただいた大阪大学大学院工学研究科の池道彦教授，町村尚准
教授に心より感謝の意を表します。
また，卒業生の杉沢正彦さん，戸部達也さん，多田将晴さん，坂口勝俊さんには日常生
活及び実験にご協力いただき深く感謝いたします。博士後期課程 l 年生のネパーノレからの
留学生 Kundan
laL
ahtserhS
さんにもご協力いただき深く感謝いたします。また，加賀研究
室の事務補佐の荻野礼加さん，学生の皆さんにも色々とお世話になって，感謝いたします。
なお，学会の討論ならびに投稿論文の査読を通じて，本研究に有益なご意見を賜りまし
た関係学会の諸先生方に感謝の意を表します。
最後に，日本への留学を激励し，今まで支えてくれた友人，親族の皆さん，妻，息子に
心より感謝します。
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