放電プラズマとＨ２Ｏの反応による活性種の生成過程の解明

本年度は，放電プラズマのシミュレーションで必要となる①O2ガスの電子衝突断面積セットの決定，および②放電プラズマ照射水中の活性酸素種&活性窒素種の生成シミュレーションの再検討を行った。① Monte Carlo simulation (MCS)を用いた電子スオーム法によって，O2ガスの電子衝突断面積セットを決定した。決定した電子衝突断面積セットにおいては，2種類の負イオン(O2-, O-), 7種類の励起種(a1Δg, b1Σg, Herzberg pesudocontinuum, Schumann-Runge continuum, Longest Band, Second Band, Higher levels), 3種類の正イオン(O2+, O+, O2 2+)の生成に関する情報を考慮した。決定した電子衝突断面積セットを用いたMCSによって得られたO2ガス中の電離係数，電子付着係数，電子ドリフト速度，縦方向拡散係数の計算値は，広範囲の換算電界において実測値を再現することがわかり，決定した電子衝突断面積セットの妥当性が確認された。② 前年度において，N2ガス雰囲気下において放電プラズマを水に照射した際の水中のH2O2, NO2-, NO3-生成反応モデルを構築するとともに，0次元シミュレーションによって得られる上述の化学種の濃度の計算値と実測値の一致によってモデルの妥当性を示した。一方，シミュレーションでは，放電領域の時間変化による影響を実験結果に基づいて考慮しているが，異なるモデルに適用することを考えると望ましくない。よって，実験結果をシミュレーション中に参照せずに，同様のモデルを用いて再計算を行った。その結果，モデルにおいて考慮している化学反応の一つ[HNO2 + H2O2 + H+ → ONOOH + H2O + H+]の反応速度定数を7.8×10^3 M-2s-1としたとき，上述の化学種の濃度の計算値は実測値をおおむね再現することができ，この反応速度定数は従来の報告値[J. Chem. Soc. 0, 928 (1952), J. Geophys. Res. Atmos. 91, 2793 (1986)]とよく一致することがわかった。

本年度は，放電プラズマのシミュレーションで必要となる①O2ガスの電子衝突断面積セットの決定，および②放電プラズマ照射水中の活性酸素種&活性窒素種の生成シミュレーションの再検討を行った。① Monte Carlo simulation (MCS)を用いた電子スオーム法によって，O2ガスの電子衝突断面積セットを決定した。決定した電子衝突断面積セットにおいては，2種類の負イオン(O2-, O-), 7種類の励起種(a1Δg, b1Σg, Herzberg pesudocontinuum, Schumann-Runge continuum, Longest Band, Second Band, Higher levels), 3種類の正イオン(O2+, O+, O2 2+)の生成に関する情報を考慮した。決定した電子衝突断面積セットを用いたMCSによって得られたO2ガス中の電離係数，電子付着係数，電子ドリフト速度，縦方向拡散係数の計算値は，広範囲の換算電界において実測値を再現することがわかり，決定した電子衝突断面積セットの妥当性が確認された。② 前年度において，N2ガス雰囲気下において放電プラズマを水に照射した際の水中のH2O2, NO2-, NO3-生成反応モデルを構築するとともに，0次元シミュレーションによって得られる上述の化学種の濃度の計算値と実測値の一致によってモデルの妥当性を示した。一方，シミュレーションでは，放電領域の時間変化による影響を実験結果に基づいて考慮しているが，異なるモデルに適用することを考えると望ましくない。よって，実験結果をシミュレーション中に参照せずに，同様のモデルを用いて再計算を行った。その結果，モデルにおいて考慮している化学反応の一つ[HNO2 + H2O2 + H+ → ONOOH + H2O + H+]の反応速度定数を7.8×10^3 M-2s-1としたとき，上述の化学種の濃度の計算値は実測値をおおむね再現することができ，この反応速度定数は従来の報告値[J. Chem. Soc. 0, 928 (1952), J. Geophys. Res. Atmos. 91, 2793 (1986)]とよく一致することがわかった。