大気中におけるSO_2→H_2SO_4酸化反応機構

大气中SO_2→H_2SO_4氧化反应机理

• 批准号: 63602547
• 负责人: 坂東 博
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: National Institute for Environmental Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63602547/
• 关键词: 酸性雨生成; 二酸化イオウ; 過酸化水素; 光分解; レーザー誘起蛍光法; 半導体レーザー吸収法; 反応機構

大気光化学反応の活性化学種として重要なHOx(=OH+HO_2)の発生源・消滅先の1つである過酸化水素(H_2O_2)はまた、雨水に溶け込んだSO_2の酸化剤として最も重要な化合物である。H_2O_2の大気中における消滅過程のうち、光分解過程について、パルス光分解-レーザー誘起蛍光法(LIF)を用いて、その反応機構の詳細を調べた。H_2O_2の紫外光による光分解では、325nmより短波長の光で次の2つの分解過程がエネルギー的に可能となる:H_2O_2hv→2OH(1);H_2O_<2┫>+hv→HO_2+H(2)。この両過程の分岐比を、反応生成物であるOHラジカルのLIF信号の強度変化の直接測定により求めることができた。KrFおよびArFエキシマーレーザーからの248および193nm光による光分解の結果から、193nmでは反応(2)が約10%程度占めること、248nm光では反応(1)がほぼ100%占めることが判った。H_2O_2の分子内結合エネルギーの考察から、248nmより長波長側においてもH_2O_2の光分解はほとんどが反応(1)で進行していると結論づけられた。SO_2の大気中直接酸化の開始反応はほぼ100%がOHラジカルとの反応であるとされており、またHO_2ラジカルはSO_2と常温では反応しないことが知られている。従って、本研究で得られた結果はH_2O_2の大気中消滅過程が光分解(→2OH生成)であっても、雨水中への溶け込みであっても、いずれもSO_2酸化に寄与する事を意味している。SO_2の大気中での直接酸化の開始となるOH+SO_2の後続反応:HOSO_2+O_2反応の機構について、反応生成物であるSO_3、HO_2の直接測定から調べる目的で、パルス光分解-半導体レーザー長光路吸収光学系を用いた過渡吸収システムを製作した。現在、システムの性能試験を兼ねて予備的な実験を行っているところであるが、最大25mの吸収光路長が可能となったことから、10^<10>分子/cc程度の濃度まで測定可能と見積もられ、SO_3、HO_2等の不安定化学種の直接測定ができると考えられる。

Big 気 photochemical anti 応 の active chemical kind と し important な て in which (= OH + HO_2) の 発 students, eliminate の 1 first つ で あ る acidification passes water element (H_2O_2) は ま た, rain に soluble け 込 ん だ SO_2 の acidification tonic と し て も most important な compound で あ る. H_2O_2 の large 気 に お け る elimination process の う ち, light decomposition に つ い て, パ ル ス light decomposition - レ ー ザ ー induced 蛍 method (LIF) を い て, そ の の 応 authorities detailed を adjustable べ た. H_2O_2 の ultraviolet に よ る photolysis で は, 325 nm よ り shorter-wavelength light の で の 2 つ の decomposition が エ ネ ル ギ ー に may と な る : H_2O_2hv - 2 oh (1); H_2O_<2┫>+hv→HO_2+H(2). こ の struck process の gaps than を, anti 応 products で あ る OH ラ ジ カ ル の の LIF signal intensity variations change の directly に よ り o め る こ と が で き た. KrF お よ び ArF エ キ シ マ ー レ ー ザ ー か ら の 248 お よ び 193 nm light に よ る の light decomposition results か ら, 193 nm で は anti 応 (2) about 10% degree of め が る こ と, 248 nm light で は anti 応 (1) が ほ ぼ accounted for 100% め る こ と が convicted っ た. H_2O_2 の intramolecular combining エ ネ ル ギ ー の investigation か ら, 248 nm よ り long wavelength side に お い て も H_2O_2 の photolysis は ほ と ん ど が anti 応 (1) で し て い る と conclusion づ け ら れ た. SO_2 の large 気 direct acidification の start against 応 は ほ ぼ 100% が OH ラ ジ カ ル と の anti 応 で あ る と さ れ て お り, ま た HO_2 ラ ジ カ ル は SO_2 と room temperature で は anti 応 し な い こ と が know ら れ て い る. 従 っ て, this study で ら れ た results は H_2O_2 の 気 elimination process of が light decomposition (- > 2 oh) で あ っ て も, rain in へ の soluble け 込 み で あ っ て も, い ず れ も SO_2 acidification に send す を る things mean し て い る. SO_2 の large 気 で の direct acidification の began と な る OH + SO_2 の 続 anti 応 : after HOSO_2 + O_2 anti 応 の institutions に つ い て, anti 応 products で あ る SO_3, HO_2 の directly か ら adjustable べ る purpose で, パ ル ス light decomposition - semiconductor レ ー ザ ー long light path absorption 収 を department of light with い た transition suction 収 シ ス テ ム を system Make た. Now, シ ス テ ム の performance test and を ね て reserve of な be 験 を line っ て い る と こ ろ で あ る が, maximum 25 m long が の 収 absorption optical path may と な っ た こ と か ら, 10 ^ < > 10 degree of molecular/cc の concentration ま で determination could see と product も ら れ, SO_3 and HO_2 の unstable chemical kind の directly が で き る と exam え ら れ Youdaoplaceholder0.

项目成果

Hiroshi,Bandow: Journal of Atmospheric Chemistry. (1989)

Hiroshi，Bandow：大气化学杂志。