大気化学におけるラジカル連鎖反応の研究

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フリーラジカル反応が大気の化学において重要であることは云うまでもないが、大気中で極微量(多くてppb、通常はpptかそれ以下)にしか存在しないラジカルが大気化学において大きな役割を演じるためには、反応系が連鎖反応であることが必要である。近年要請されている大気環境変動要因の解明のためには、いままで見落とされていたラジカル反応を見直し、厳密に研究する必要がある。光イオン化質量分析法はフリーラジカルをイオン化の際にフラグメントを起さずに親イオンのまま検出できるため、フリーラジカルの直接検出に対して極めて優れた方法であり、これまで多数のラジカル反応の反応速度や反応機構の研究に用いられてきた。さらに最近我々は装置の改良により、従来より100倍の感度向上に成功し、これまで検出できなかったラジカルの検出を可能にし、さらに反応速度、反応機構測定の精度も大幅に向上できた。本研究ではこの装置の特徴を生かして、重要でありながら研究が十分でない新しいラジカル反応の研究と、新しいラジカル連鎖反応の提案を行う。本年度は主に以下の研究が行われた。1)硫黄循環に係わる連鎖反応の研究:海洋起源硫黄化合物であるジメチルスルヒド(DMS)(大気中の硫黄化合物の50%を占める)が大気中の反応でどのようにしてSO_2やSO_3に変換しうるかについて、CH_3S,CH_3SO,CH_3SO_2ラジカルの酸化反応を研究することにより解明を試みた。CH_3S→CH_3SO→CH_3SO_2→CH_3SO_3の段階的酸化は従来、O_3やNO_2との反応で進むと考えられていたが、本研究においてRO_2ラジカルも上記の段階的酸化に大きな寄与を持つこと、さらにこの酸化の過程でSO_2やSO_3が放出されることが示された。2)NO_x収支に係わるラジカル反応の研究:NH_2ラジカルは大気中では主にNO_xとの反応で酸化されていると考えられてきたが、本研究ではRO_2ラジカルがNH_2と反応すること、さらにこの反応によりNH_2がNO_xに変換されていくことが示された。3)RO_2ラジカルの反応:CH_3O_2ラジカルと含硫黄フリーラジカルの反応速度を決定し、RO_2ラジカルの大気中での酸化剤としての役割を評価した。