Study on (photo-)chemical reactions that occur specifically in snow and ice and the release of the gaseous products from snow and ice

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(I) 凍結中や氷の中の化学反応及び(II) 雪氷からの大気への気体の放出では、H2O2とBr-の反応による臭素の生成を詳細に調べた。初期濃度、pH、凍結放置時間などの依存性を調べた。溶液中ではこれらは反応せず、凍結によりBr2生成反応は進むが、融解によこのBr2はH2o2と反応してBr-に戻るため、数日放置することによるBr2の放出量により反応を評価した。初期濃度は5 mMと1 mMで3日間で10%程度のBr-の減少が見られた。pHは低pHの時に放出量が多かった。凍結時間については初めの24時間でほとんどが揮散し、その後はほとんど減少が見られないことがわかった。また、一度凍結した試料を再凍結した場合に、Br2の生成が観測されない場合があり、氷の履歴と化学反応に何らかの関連があることがわかった。凍結反応により生成したBr2を検出するために、過酸化水素は反応するが臭素と反応しないと考えられる二酸化マンガンを含む水中で氷を解凍することで臭素の検出を試みたが、臭素の検出は出来なかった。また、凍結試料の吸光度を測定したが、再現性が得られなかった。さらなる検討が必要である。Br2の放出量については現在研究を行っている段階である。(III) 雪氷中の光化学反応では、氷中における硝酸の光分解反応は、生成する気体成分がNO：NO2：HONOが0：2.6：1であった。南極で得られた気体成分はNO：NO2：HONOが2：0：1であり、実験室とは異なる結果であったことがわかった。これは南極の氷の多重反射の回数が実験室とは比較できないほど多く、光化学反応が効率よく進んでいることを示している。この評価を実験室で明らかにする予定である。