二次有機エアロゾル化学

揮発性有機化合物の酸化が、どのようにして低揮発性生成物を生成し、それが凝縮して微細粒子状物質の主要な部分を形成するのか。

Definition

二次有機エアロゾルとは、揮発性有機化合物の酸化生成物が凝縮相に分配されることで、大気中で形成される粒子状物質である。

Scope

生物起源および人為起源の揮発性有機化合物の酸化、準揮発性および低揮発性生成物の生成、気体-粒子分配、有機エアロゾルの多世代的経年変化、揮発性基準セットの枠組み、および二次有機エアロゾルの地球規模の粒子負荷への寄与を対象とする。

Core questions

• 酸化はどのようにして揮発性有機物を凝縮性生成物に変換するのか？
• 有機化合物の気相と粒子相間の分配を制御するものは何か？
• 二次有機エアロゾルはなぜこれほど豊富で化学的に複雑なのか？

Key theories

有機物の気体-粒子分配

酸化は有機化合物の揮発性を低下させ、既存の有機質量に比例して粒子相に分配されることを可能にする。揮発性基準セットは生成物の揮発性の連続体を記述する。

Mechanisms

植物や人間の活動によって排出される揮発性有機化合物は、ヒドロキシルラジカル、オゾン、硝酸ラジカルによって酸化され、揮発性が低下した様々な生成物を生み出す。準揮発性および低揮発性種は、その飽和濃度に応じて既存の粒子に凝縮する。このプロセスは揮発性基準セットによって捉えられる。気相および粒子相の有機物の継続的な酸化、すなわち経年変化は、酸素を付加し、さらに揮発性を低下させるため、空気塊が経年変化するにつれて有機エアロゾルはより酸化される。

Clinical relevance

二次有機エアロゾルは、健康と気候に影響を与える微細粒子状物質の大部分を占めており、その複雑な化学は、大気質および気候モデルにとって大きな課題である。

History

二次有機エアロゾルの重要性は、1990年代以降のチャンバー実験と野外測定を通じて明らかになり、JimenezらやHallquistらによってまとめられたエアロゾル質量分析法の登場は、有機粒子化学の理解を大きく変えた。

Key figures

• Mattias Hallquist
• Jose-Luis Jimenez

Seminal works

• hallquist2009
• jimenez2009

Frequently asked questions

二次有機エアロゾルは一次エアロゾルとどう違うのか？

一次有機エアロゾルは粒子として直接排出されるのに対し、二次有機エアロゾルは、気体状有機化合物が酸化されて低揮発性生成物となり、それが凝縮することで大気中で形成される。