京都大学ELCAS(エルキャス)

実施レポート

[基盤コース後期]地球環境学I(水と大気の環境)

2018年2月3日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究5号館大講義室

  • 当日の講師

    藤井 滋穂 教授(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    梶井 克純 教授(地球環境学堂 大気環境化学論分野)
    原田 英典 助教(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    坂本 陽介 助教(地球環境学堂 大気環境化学論分野)

  • チューター

    雪岡 聖

  • 実習の内容

    第6回に引き続き、発表にむけてのデータ整理、発表資料まとめを指導した。7名の受講生は、4名は大気、3名は水のテーマに別れ、それぞれ発表の準備を行なった。その後、各グループによる発表を実施し、学生間および教員から質疑および発表内容の改善事項についての指摘を行った。

活動を通して学んだこと

  • 発表の難しさ(特にPower Pointの使い方)についてしみじみと感じた。高校ではパソコンを使った発表は少ないですが、大学では当たり前のようにパソコンを使うのではやく対応しないといけないと思った。
  • 今回の活動では、現在自分に足りないスピーチの能力や、パワーポイントの至らない点など、今後伸ばす必要のある能力についてよくわかりました。
  • より良いプレゼンテーションの方法を学ぶことができた。先生方や、他の生徒から直接指摘をしてもらえたのでパワーポイントの改善点や説明不足な箇所がわかり、よりよく直すことができた。自分たちではなかなか気づきにくいことが、他者に見てもらうことによって改善できるので、一度人に見てもらうのは大切なことだと思った。
  • パワポ作成の技術、コツ

2018年1月20日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究5号館大講義室

  • 当日の講師

    藤井 滋穂 教授(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    梶井 克純 教授(地球環境学堂 大気環境化学論分野)
    原田 英典 助教(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    坂本 陽介 助教(地球環境学堂 大気環境化学論分野)

  • チューター

    雪岡 聖

  • ボランティア

    田中 麻衣

  • 実習の内容

    第5回までの実験結果の整理と演習を行なった。まず、本日の内容説明の後、実習内容に対するデータ解析方法の指導、質問対応を行い、その後、発表会に向けてグループ分けを行なった。さらに、パワーポイントによる発表方法の説明の講義を行い、発表に向けた班ごとのスライド構成の検討を各グループで討議した。

  • データ解析方法の指導1
  • データ解析方法の指導2

活動を通して学んだこと

  • Power Pointでの発表の仕方について学びました。教授から教えていただいたことを最大限に活用して、発表に臨みたい
  • プレゼンの発表の仕方
  • 良いパワーポイントの作り方
  • パワーポイントを作るときの注意点について学ぶことができた。文字の大きさや色などについての基本的なことから、どのように作れば分かりやすくなるかなどを学べた。これまで私はパワーポイントを作るとき、スライドの方をなるべく簡潔にして言葉で補うことを考えていましたが、視覚的に素早く理解してもらえるように図や文字の配置を工夫すると良いことがわかりました。
  • 結果や意見をまとめ、発表のための準備をした。最初に、プレゼンのポイントを教わった。パワーポイントの作り方の具体的な案として、ページ数の表示や、表示内容の情報量削減、フォント数の三つが、新たな発見だった。表記内容の削減というのは、無駄な模様や色、重複情報をなくす、という内容だった。フォント数は、どれだけ小さくても22以上で、40ほどでもよいとのことだった。私のグループでは、二つの班で、大気についてと水についての内容をそれぞれ発表することになった。私は大気の担当となった。自分が実習で受けた衝撃をできるだけそのまま、むしろ誇張して見せることがポイント、という助言のもと、「環境汚染粒子は、植物由来のガスからも発生する」」という事実を強調したプレゼンにしようと思う。
  • パワーポイントにおいて、何が重要なのかがとてもよくわかりました。またプレゼンテーションでの心の持ち方についてもよくわかりました。

2018年1月6日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究3号館453,258

  • 当日の講師

    藤井 滋穂 教授(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    原田 英典 助教(地球環境学堂 環境調和型産業論)

  • チューター

    雪岡 聖、牛島 大志

  • ボランティア

    田中 麻衣

  • 実習の内容

    第4回の河川調査で前処理していた試料の分析、および保存していた処理の分析を行なった。寒天培地による大腸菌の測定、PCRによる大腸菌の測定、TOCの測定、ICPによる陽イオンの測定、およびSS・VSSの測定を行なった。そのあと、第3回〜第4回に得られたデータの整理、および河川調査データの解析方法についての実習を行った。

  • 河川水(鴨川)の大腸菌数測定結果の解説
  • 河川水(鴨川)の全有機炭素濃度測定の実習

活動を通して学んだこと

  • 前回鴨川からとってきた水をろ過し、ろ紙に残ったものを培養したものを今日見ました。地点によって大腸菌の数は違ったのですが、二つの川が合流している地点で最も大腸菌の数が多かった事が分かりました。
  • 今回は、ほとんどすべての時間を、前回調査に赴いた三地点の水についての様々な計測をした。SS、VSS、TOC、大腸菌の数など。どの計測においても見たことも無い機械が用いられていた。また、そのような計測が可能になるまでの史実などの話も聞き、技術発達の最先端を見れた気がして、貴重な時間を過ごすことができた。水と大気、という、一見範囲の狭そうなコーステーマだが、いろいろな分野との結びつき(化学はもちろん、特に生物学との結びつき)が強いものなのだと、これまでで一番感じた。また、これは実習外のことだが、実習のまえ、原田先生の著書を読ませていただき、先生の研究を紹介していただいた。人々の生活に深く関わったことをされているのだと分かった。私の、ELCASを通しての目標の一つが、進路選択の根拠を見つける、であり、今回のその話で「研究が人々の生活と結びつき、それが還元されることの素晴らしさ」を感じたため、記しておく。
  • 様々な機械でその物質特有の性質などを利用して物質を特定したり、なにか別のものを当てて濃度を測定したり、実験で使う機械について詳しく学ぶことができた。実験器具を扱う時は、できるだけ手などの外からの影響がないように気をつける。これまで実験して得られたデータを使って、なぜこの結果になったのかなど考察をする。
  • 前回の野外調査で得た試料を様々な装置で分析をした。今回の活動で私は、ハイテクな測定器具が大変充実していることに驚いた。川から採集した水からここまで細かく分析できるものなのかと感銘を受けた。また、最後得られたデータをexcelにまとめ、そこから川の流量や単位時間あたりに流れる成分の量をどのように計算することができるかを学べた。
  • 科学と社会がとても密接に結びついていることがわかりました。
  • 今までに得たデータを利用した計算

2017年12月16日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究3号館453,258,鴨川

  • 当日の講師

    藤井 滋穂 教授(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    原田 英典 助教(地球環境学堂 環境調和型産業論)

  • チューター

    雪岡 聖、牛島 大志

  • 実習の内容

    第4回の河川調査および分析前処理の実施にあたり、河川調査の方法、および分析前処理の手順についての概説を短時間行なった。そのあと、鴨川に移動し、3地点にて流量測定、簡易水質測定、およびサンプル採取を行なった。大学に戻ったのち、分析前処理としてろ過を行ないその後の分析に供した。

  • 鴨川河川調査の様子
  • 分析前処理のための濾過の様子

活動を通して学んだこと

  • 今回の活動を通して、実験は様々なファクターによって、数値が大きくズレてしまうということを考慮して、立ち回り等気をつける必要があるということがわかりました。
  • 水質調査、採水の実習、その水のろ過作業を行った。鴨川に出向いての実習は、本格的な「調査」というものに日常で触れることが無いなかのもので、良い経験になったと思う。実測値として個人的に気になったことを挙げておく。今回は、鴨川、高野川、そしてふたつの川野合流地点にそれぞれ地点A、B、Cをとり、流量(流速、川幅、水深)、EC、pH、など様々な値の計測をしたが、そのなかでpHの値が、Aで9.0、Bで8.5、Cで8.0と、大きくないかもしれないが、違いがみられた。なぜなのかが気になった。また、体感的な教訓として、手分けの大切さ、迅速な記録の大切さ、難しさを感じた。慣れていなかったこともあっただろうが、実習は予定より時間がかかった。そんななかで記録をただとっていくだけの作業でも、間違えてはならず、しかし迅速に進めるというのは、様々なところに神経を使わなければならない感じがし、案外難しいのだと思った。
  • 鴨川の支流と高野川、鴨川の本流で水質調査をしました。川では水深、流速、pH、E.C.をそれぞれ三地点で測定し、三地点の水を持って帰り、実験室でろ過したり、水中に含まれている大腸菌を調べる準備をしたりしました。ろ過をすることで水中のS.S.を調べるのですが、鴨川の本流が、一番ろ過したときろ紙に残った不純物が多かったという結果になりました。これは、川下にいくほど水は汚くなるということになるのですが、はたして、そのS.S.は二つの支流のS.S.の合計になっているのか疑問に思いました。
  • 実際の川での実験、検査方法
  • 実験の材料となるものは、出来る限り外部からの影響がないように管理する。鴨川の水をペットボトルに入れるとき、空気中に含まれる物質の影響を受けないためにペットボトルを押して空気を抜いてから閉めるなど、とても勉強になった。実験器具の扱い方、利点なども学べた。

2017年12月2日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究3号館453,258

  • 当日の講師

    藤井 滋穂 教授(地球環境学堂 環境調和型産業論)
    原田 英典 助教(地球環境学堂 環境調和型産業論)

  • チューター

    雪岡 聖

  • 実習の内容

    水環境についての概説を行なったのち、水質の意味、水質の測定方法、流量の測定方法、第3回後半、第4回、第5回の実習の予定内容の解説を行なった。そのあと、水道水、ボトル水、炭酸飲料、池水、河川水などのpH、EC、リン酸態リン、アンモニア態窒素、硝酸態窒素、塩化物イオン濃度、CODなどの簡易測定を実習した。

活動を通して学んだこと

  • 今回の活動によって、今まで蓄積した知識の新たな応用法であったり、ただ闇雲に信じていくのではなく、理解をすることを大切にするということなど、普段の生活に取り入れられることを多く学べたように思います。それだけでなく、環境問題がどのように起きているのか、その過程と私たちがこのElcasにてあつかった物質がどのように関与しているのかということや、現在の発展途上国などでの現状など、社会科でよく聞くような内容がこのように科学につながっていると分かり、驚きました。
  • 前回の実験結果の考察を行った。前回の実験結果より、オゾンと反応を起こす物質とそうでない物質の違い、そしてエアロゾルが形成されるまでの反応機構がわかった。トルエンはベンゼン環以外の二重結合を持たないため、オゾンとは直接反応を起こさないが、実際の大気では、反応性の非常に高いOHラジカルによってトルエンと反応を起こし、エアロゾルが形成することがわかった。また、実際の大気での反応では、オゾンに光が当たり生じた高エネルギーの酸素原子と水が反応することによって生じたOHラジカルを開始とするサイクル反応を成していることを学んだ。このサイクル反応によって、オゾン1分子が2分子へと増えるため、一次汚染物質が増えれば増えるほど、オゾンが爆発的に増えるかことがわかった。 いままで大気での反応をほとんど知らなかったが、予想以上に複雑で多様な反応が絡み合うことで、雲の生成、酸性雨などの気候に影響を及ぼしていることということを学ぶことができた。
  • 前半、大気の分野に関しては、まとめのような解説を受けた。α-ピネン、リモネンに関しては、その構造上、オゾンとの反応後に粒子になりやすく、また、スチレンやエチレンに関してはベンゼン環や二重結合があり、反応しにくい、粒子になりにくいということを確認できた。改めて、化学との関わりが深い分野だと感じた。後半の水の分野では、イントロダクションとして、水についての基本知識や考え方のコツなどを教えていただいた。研究紹介を聞いて、水の重要性やそれに伴って必要とされる複雑な視点を、少しだが感じることができた。例えば、汚濁、浮遊物質として何があるからそれにどんな意味があってどんなことを考える必要があるのか、など、その奥深さを示唆されたような説明があった。また、今回、予備実験的に様々な物質のpH、電気伝導度やリン酸態リン、アンモニア態窒素の濃度など、さまざまな条件の調べ方を学習した。初めて行う実験で楽しかったが、二週間後の実習で手際よく再び行えるかが不安である。復習しておきたい。なお、今回調べた水の中でも、それぞれの性質は異なる点が多く、驚いた。
  • 今回初めて、実験をしました。途中からの参加で、みんなについていけるか少し不安でしたが、教授の説明もわかりやすく、メンバーも優しかったので安心しました。実験では、様々な生活で使われている液体のpHや、川や池の水にどのような物質がどれくらい含まれているかということを機械や、検査するキットを使って測定しました。
  • 具体的な実験、検証方法

2017年11月18日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 吉田南総合館

  • 当日の講師

    梶井 克純 教授(地球環境学舎 環境マネジメント専攻 大気環境化学論分野/人間・環境学研究科 相関環境学専攻 地球環境動態論分野)
    坂本 陽介 助教(地球環境学堂 大気環境化学論分野)

  • チューター

    田中 志整

  • 実習の内容

    先週に引き続き二次有機エアロゾルを生成させる実験を行いました。導入の説明部分ではどのように二次有機エアロゾルが生成するのか、αピネンやスチレンにおける粒子のでき方の違いなどを学びました。実験部分では身近なものから発生する揮発性有機化合物(VOC)によるエアロゾル生成を体験してもらいました。今回はりんごやレモン、オレンジなどの果物の皮をすりおろし、すりおろしたものに含まれる化合物を起源にエアロゾルが生成するかどうかを実際に実験によって体験してもらいました。

  • 導入の実験概要について説明しているところ
  • エアロゾルを発生させるためにレモンをすりおろしているところ
  • エアロゾルの発生を視認するためにレーザーポインタで光の散乱を確認しているところ

活動を通して学んだこと

  • 私たちの日常生活の細かい部分に目を向けることで、現代になっても解明されていない謎が存在しているということがわかりました。
  • VOCからエアロゾルが形成する過程を学ぶことができた。炭素数、酸素数の多い分子ほど蒸気圧が低くなる。二重結合を持つ炭素数の多い分子がオゾンと反応すると蒸気圧が下がって液、固体となり核となることで微粒子が成長していくことがわかった。植物から発生するVOCによってもオゾンと反応することでエアロゾルが発生するが、それぞれの植物で発生する化学物質が違い、エアロゾルの形成に違いが現れている様子をしっかり観察できた。レモン、オレンジの皮では多くの微粒子が発生したが、リンゴではあまりエアロゾルが発生していなかった。これはリンゴから発生するエチレンガスは分子が小さかったためだとわかった。植物から多くのVOCが発生するが、それは植物にとって非常に重要なことであり、まだ多くの謎が残されていることがわかった。
  • 前回の、αピネンとエチレンを用いたエアロゾル発生実験に関して、それぞれの場合で発生量が異なっていたことが疑問だったが、解説をうけて納得できた。具体的には、構造の違いとして、αピネンはオゾンとの反応で粒子になりやすく、エチレンは結合が切れてしまうなどがあり、それらが新たに知ったことである。
    また、興味深かったのが、ミー散乱についての話である。粒子が光を散乱させる度合いについて、粒子のサイズを軸にとり、グラフで表されたものが、粒子のサイズが大きくなると散乱度が一定に近づく、というものであるが、安定するまでのブレの原因が気になった。調べておこうと思う。
  • 果物からもエアロゾルが発生しうる
  • 身近なものでもオゾンと反応するとエアロゾルが出来ることを学んだ。また、エアロゾルにレーザーポイントを当てた時に見えやすい光の色について散乱強度やそれぞれの光の波長の違いで見えやすさが変わることを学んだ。実験ではうまくいかなかった部分もあるが、エアロゾルのでき方を知れて良かった。

2017年11月4日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 吉田南総合館南棟317-1

  • 当日の講師

    梶井 克純 教授(地球環境学堂 大気環境化学論分野)
    坂本 陽介 助教(地球環境学堂 大気環境化学論分野)

  • チューター

    松岡 航平

  • 実習の内容

    人為起源と植物起源エアロゾルの発生をチャンバー内で再現し、それぞれ生じたエアロゾルについて異なった波長のレーザー光を照射するなどして屈折率等の物理特性を観察した。

  • 地球環境科学I_実習風景講義風景 大気化学についての講義
  • 地球環境科学I_実習風景実験風景1 ガスチャンバーを用いたエアロゾル生成実験
  • 地球環境科学I_実習風景実験風景2 ガスチャンバーを用いたエアロゾル生成実験

活動を通して学んだこと

  • この活動を通し、実験には失敗がつきものということや、また気長に待つ事ができるということも重要なのだとわかりました。
  • 大気はヒトや他の生物にとって最も身近な環境の一つである。今回は大気汚染について理解が深まった。これまでは、工場や車などから出る排ガス、燃料を燃やしたときに出る一酸化炭素、二酸化炭素のみが大気汚染の原因であると思っていた。しかし、それらが化学反応を起こして二次的に発生する物質やエアロゾルも重要な要因であることがわかった。また、植物から発生する揮発性の有機化合物によってもエアロゾルが生成し大気に影響を与えることは驚きだった。 私は、有機化学に関してかなり詳しく勉強したつもりだったが、大気、エアロゾルを扱った有機化学の教科書はなかったので大変興味深く、視野が広がった。有機化合物他の物質とどのように作用し、どのような機構でエアロゾルを形成するのか勉強したいと思う。
  • 水と大気の循環、というテーマから、具体的なイメージを掴めず、エアロゾルとは何かさえも知らない状態で臨んだ今回だったが、知識として学んだこと、教訓として学んだことがそれぞれあった。 知識として学んだことは、大気汚染物質とは、人体に悪影響を及ぼす物質であるということや、二次汚染物質のほとんどが揮発性有機化合物からできる、という基礎的なことや、発生させる物質によってその量が異なったりすることなど、様々であった。中でも印象にのこっているのが、実験によってスチレンとαピレンを用いてエアロゾルを発生させたが、その発生量の違いが顕著であったことである。次回解説ということであったが、楽しみである。 教訓として学んだことは、主に先生との会話から得たもので、活動とは全く関係ないが、メモのつもりで書いておく。内容としては進路の話である。今回の実験のような内容は主に理学部で扱うらしいが、先生自身は工学部出身らしい。しかし、実験器具はほとんど自作しないといけないので、その点は工学部出身でよかったと仰っていた。他にも話があったが、まとめると、入って損をする学部など無いということだ。
  • α-ピネンの光の反射、大気汚染を引き起こす物質と、それによる影響
  • 大気汚染物質は自分がイメージしていたものとは違うことを学んだ。二辞汚染物質というものを初めて聞いて、人や植物などに悪影響を及ぼすものがどれくらいの量なのかなど、わかっていないことがあると知り、とても勉強になった。実験では、赤のレーザーポイントは反射した光がほとんど見えなかった。粒子の数についてはスチレンよりαピネンの方が何倍も多かった。

平成29年度 実施レポート

年度別の実施レポート