対流圏化学

対流圏化学は、大気の最下層、すなわち気象現象やほとんどの汚染が発生する層において、微量ガスを処理する酸化剤サイクルとラジカル反応を記述するものです。

Definition

対流圏における微量ガスとエアロゾルの化学であり、ヒドロキシルラジカルによって開始される日中のラジカル酸化が支配的です。

Scope

このトピックでは、対流圏における揮発性有機化合物、一酸化炭素、硫黄、窒素種の光化学的酸化を扱います。特に、ヒドロキシルラジカルサイクルとオゾンおよび二次有機エアロゾルの形成に焦点を当てています。清浄なバックグラウンド化学と汚染された環境の両方を含みます。

Core questions

• ヒドロキシルラジカルは微量ガスの寿命をどのように制御するのでしょうか？
• NOxがオゾン生成または損失のどちらにつながるかを決定する要因は何でしょうか？
• 気相前駆体から二次有機エアロゾルはどのように形成されるのでしょうか？
• 夜間のNO3化学はどのような役割を果たすのでしょうか？

Key theories

HOx-NOx-VOC酸化サイクル

対流圏オゾン生成は、揮発性有機化合物のOH開始酸化中にHOxラジカルとNOxラジカルが結合して循環することによって生じ、その結果はNOxと反応性炭素の相対的な存在量に依存します。

Mechanisms

OHは炭化水素とCOの酸化を開始し、ペルオキシラジカルを形成します。このペルオキシラジカルはNOをNO2に変換し、NO2の光分解によってオゾンが生成されます。NO3ラジカルは同様の夜間酸化経路を提供し、より大きな有機物の部分酸化は低揮発性生成物を生み出し、それが凝縮して二次有機エアロゾルとなります。

Clinical relevance

対流圏化学は、地表オゾンと粒子状物質を支配します。これらは、大気質基準と生態系への曝露に関して最も重要な2つの汚染物質です。

History

1970年代に、対流圏の酸化が直接的な光分解ではなくOHによって制御されているという認識が、大気質科学を再構築し、メタンやその他の還元ガスの地球規模での除去を説明しました。

Seminal works

• finlaysonPitts2000
• vanLoon2017

Frequently asked questions

対流圏オゾンはオゾン層と同じものですか？

いいえ。成層圏オゾンは地表を紫外線から保護しますが、対流圏オゾンは排出物から生成される地表付近の汚染物質であり温室効果ガスです。