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対流圏オゾン層破壊は、地球の対流圏のオゾン濃度を低下させる現象です。オゾン（O3）は、下層大気のさまざまな層で独特の二重の役割を果たすため、懸念されている微量ガスです。 [1] UV-B放射を吸収し、成層圏で太陽エネルギーを熱に変換する以外に、対流圏のオゾンは温室効果をもたらし、大気の酸化能力を制御します。 [1]
対流圏オゾンの発生源
対流圏のオゾンは、光化学的生成と破壊、乾性沈着、成層圏からのオゾンの対流圏界面を越えた輸送によって決まります。[2]北極圏では、人為的排出による窒素酸化物と揮発性有機化合物 (VOC)の輸送と光化学反応によってもオゾンが生成され、バックグラウンド混合比は 30 ～ 50 nmol mol−1 (ppb) になります。[3]窒素酸化物は、大気中の活性フリーラジカル(反応性ハロゲンなど)のリサイクルに重要な役割を果たし、間接的にオゾン層の破壊に影響を及ぼします。[4] オゾン層破壊現象 (ODE) は、海氷帯に関連する現象です。海氷で覆われた地域を風が通過すると、沿岸地域で定期的に観測されます。[5]
ハロゲン活性化
地球の極地では春になると、独特の光化学反応によって不活性なハロゲン化物イオン（例：Br −）が反応性の高いハロゲン種（例：Br原子やBrO）に変換され、大気境界層のオゾン層が時折ゼロレベル近くまで減少します。[6]これらのプロセスは、光と低温の条件によって促進されます。 [4] 1980年代後半に発見されて以来、これらのオゾン層破壊イベントの研究では、 臭素の光化学が中心的な役割を果たしていることが明らかになっています。臭素を放出する正確な発生源とメカニズムはまだ完全には解明されていませんが、濃縮された海塩と凝縮相基質の組み合わせが前提条件であると思われます。[7] 境界層が浅いことも、放出された臭素をより小さな空間に閉じ込めることで自己触媒的な臭素放出の速度を高めるため、有益であると考えられます。[3]これらの条件下、十分な酸性度があれば、気体の次亜臭素酸（HOBr ）は凝縮した海塩臭化物と反応して臭素を生成し、大気中に放出されます。その後、この臭素が光分解して臭素ラジカルが生成され、オゾンと反応してオゾンを破壊する可能性があります。[7]反応メカニズムの自己触媒的性質のため、臭素爆発と呼ばれています。
化学的破壊
塩が海から運ばれ、空気中で酸化されて反応性ハロゲン種になる仕組みはまだ完全には解明されていません。他のハロゲン（塩素とヨウ素）も臭素化学と結びついたメカニズムによって活性化されます。[ 6 ]ハロゲン活性化の主な結果はオゾンの化学的破壊であり、大気酸化の主要前駆物質が除去され、主要な酸化種となる反応性ハロゲン原子/酸化物が生成されます。[6]もともとオゾンの影響を受けていた酸化能力は弱まり、ハロゲン種が酸化能力を保持するようになります。これにより、多くの大気反応の反応サイクルと最終生成物が変化します。オゾン層破壊イベント中、強化されたハロゲン化学は反応性ガス元素を効果的に酸化することができます。[4]
効果
OHやオゾンと比較したハロゲンの異なる反応性は、大気化学に幅広い影響を及ぼします。これには、水銀のほぼ完全な除去と沈着、有機ガスの酸化運命の変化、および臭素の自由対流圏への輸出が含まれます。[6] 強化されたハロゲンによる酸化から雪への反応性ガス状水銀（RGM）の沈着は、水銀の生物学的利用能を高めます。[4]北極の気候と北極の海氷状態の最近の変化は、ハロゲンの活性化とオゾン層の破壊イベントに強い影響を及ぼす可能性があります。人為的な気候変動は、北極の積雪と氷の量に影響を与え、窒素酸化物の排出強度を変えます。[4]窒素酸化物の背景レベルの上昇は、明らかにオゾンの消費とハロゲンの増加を強化します。
参照
参考文献
- ^ ab Cao, Le; Platt, Ulrich; Gutheil, Eva (2016-05-01). 「極地の春季における対流圏オゾン層破壊イベントの発生と終結における境界層の役割」大気環境. 132 : 98–110. Bibcode :2016AtmEn.132...98C. doi :10.1016/j.atmosenv.2016.02.034. ISSN 1352-2310.
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