オゾンと光化学スモッグ

太陽光、窒素酸化物、炭化水素がどのように結合して、地上レベルのオゾンと光化学スモッグの二次汚染物質を生成するか。

Definition

光化学スモッグとは、汚染された空気中の窒素酸化物と揮発性有機化合物が太陽光によって反応し、生成されるオゾンとその他の酸化剤の混合物である。

Scope

オゾン、一酸化窒素、二酸化窒素に関連する光定常状態、このバランスを正味のオゾン生成へとシフトさせる揮発性有機化合物の役割、窒素酸化物と炭化水素レベルに対するオゾンの非線形な依存性、およびパーオキシアセチルナイトレートなどの二次汚染物質の形成について扱う。

Core questions

• 汚染された都市で晴れた日に地上レベルでオゾンが蓄積するのはなぜか？
• 揮発性有機化合物と窒素酸化物はどのように共同でオゾンを制御するのか？
• オゾン削減が窒素酸化物ではなく炭化水素の削減によって達成されることがあるのはなぜか？

Key theories

光化学オゾン生成サイクル

揮発性有機化合物の酸化は、オゾンを消費することなく一酸化窒素を二酸化窒素に変換するため、その光分解は地上レベルのオゾンの正味の触媒的蓄積をもたらす。

Mechanisms

清浄な空気中では、オゾン、一酸化窒素、二酸化窒素は光定常状態に達し、正味のオゾン生成はない。揮発性有機化合物が存在する場合、それらの酸化によって生じるペルオキシラジカルは、オゾンを破壊することなく一酸化窒素を二酸化窒素に変換する。その後の二酸化窒素の光分解はオゾンを生成し、正味の蓄積を引き起こす。生成量は揮発性有機化合物と窒素酸化物の比率に非線形に依存し、窒素酸化物律速と炭化水素律速という異なるレジームを生み出す。

Clinical relevance

地上レベルのオゾンは、呼吸器の健康と植生に有害な主要な大気汚染物質であり、その非線形化学を理解することは、効果的な排出制御戦略を導く。

History

アリー・ハーゲン＝スミットは1950年代初頭にロサンゼルススモッグの光化学的起源を特定し、自動車の排気ガスと炭化水素に作用する太陽光がオゾンを生成することを示した。この発見は、都市の光化学大気汚染研究の基礎を築いた。

Key figures

• Arie Haagen-Smit
• James Pitts

Seminal works

• haagenSmit1952
• finlaysonPitts2000

Frequently asked questions

地上レベルのオゾンはオゾン層と同じですか？

いいえ。成層圏オゾンは生命を紫外線から守る一方、地上レベルのオゾンは地表近くで光化学反応によって生成される有害な汚染物質であり、両者は異なるプロセスによって支配されています。