海塩粒子とオゾンの不均一化学反応の研究

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クヌッセンセル法を用い、海塩粒子のモデル化合物に対するオゾン(O_3)の取り込み過程を調べた。特に、海塩粒子中に含まれる微量金属イオンが不均一反応に及ぼす影響を調べるため、塩化第二鉄(FeCl_3)をごく微量に含んだ塩化ナトリウム(NaCl)及び合成海塩粒子をモデル化合物として、これら固体粒子表面へのオゾンの取り込み係数の測定、及び取り込みにより生成する化合物の同定を行った。FeCl_3を微量に含んだNaClの系では、Fe/Na比が0.1%、0.5%、1%の3種類の試料を調製し、これらへのオゾンの取り込み係数を測定した結果、Fe/Na比によらず(1.6-1.9)×10^<-2>という値が得られた。また、オゾンの取り込みに伴い塩素分子(Cl_2)の生成が観測されたが、その生成収率はFe/Na比に依存し、Fe/Na比=0.1%では検出限界以下であったのに対し、Fe/Na比=0.5%、1%でそれぞれ27%、47%であった。一方、合成海塩粒子にFeCl_3を微量に混合させた系では、同程度の取り込み係数1.9×10^2が得られたが、塩素分子の生成はみられず、かわりに臭素分子(Br_2)の生成が観測された。これは、合成海塩粒子に含まれる臭化物イオンが塩化物イオンに比べ反応性が高いため、まず臭素分子が生成したものと考えられる。これらの結果は、陸起源の土壌粒子などとの内部混合によりFe^<3+>イオン濃度が高くなった海塩粒子において、オゾンとの不均一反応が促進されることを示唆している。特に、大気寿命の長い(数日以上)、粒径の小さい粒子では、臭化物イオンがまず欠乏する結果、オゾンの取り込みにより塩素分子が生成することが予想され、これまで特定されなかった、海洋境界層における塩素分子発生源としてこの反応のはたらく可能性が高い。