光化学スモッグ

光化学スモッグは、汚染された大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、オゾン、酸化剤、二次粒子が生成されることによって生じるもやである。

Definition

NOxと揮発性有機化合物の光化学反応により、オゾン、酸化剤、微粒子が発生する二次的な大気汚染状態。

Scope

このトピックでは、前駆物質の排出、それらをオゾン、パーオキシアセチルナイトレート、エアロゾルに変換する太陽光駆動のラジカル化学、酸化剤蓄積の日周サイクル、および都市部にスモッグを閉じ込める気象条件について扱う。

Core questions

• どのような前駆物質の排出が光化学スモッグを引き起こすのか？
• 太陽光はどのようにしてオゾンを生成するラジカル化学を開始するのか？
• なぜ酸化剤のレベルは午後にピークに達するのか？
• パーオキシアセチルナイトレートとは何か、そしてなぜそれが重要なのか？

Key theories

NOx-VOC光化学オゾン生成

太陽光がNO2を光分解し、揮発性有機化合物のOH開始酸化を促進することで、NOをNO2に循環させ、スモッグに特徴的なオゾンと酸化生成物を蓄積させる。

Mechanisms

日の出後、NO2の光分解と炭化水素のOH酸化によりペルオキシラジカルが生成され、オゾンを消費することなくNOをNO2に変換するため、日中にオゾンが蓄積する。アセチルペルオキシラジカルはNO2と結合してパーオキシアセチルナイトレートを形成する。これは眼刺激物質でありNOxの貯蔵庫となる。一方、部分的に酸化された有機物は二次エアロゾルの核となる。

Clinical relevance

光化学スモッグは、温暖な季節における都市の大気質の主要な問題であり、オゾンと微粒子は呼吸器の健康と植生に影響を与える。その化学的性質は、特定の気圏においてNOx排出量とVOC排出量のどちらを抑制する方がより効果的であるかを判断する情報となる。

History

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、硫黄分を含むロンドン型スモッグと区別して、現代の都市大気質化学の基礎を築いた。

Key figures

• Arie Jan Haagen-Smit

Seminal works

• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

光化学スモッグは古典的なロンドンスモッグとどう違うのか？

ロンドン型スモッグは石炭燃焼による硫黄とすすの汚染であるのに対し、光化学スモッグは、主に交通機関からのNOxと炭化水素排出物に太陽光が作用して生成される酸化剤のもやである。