ＣｌＯｘとオゾン層破壊

ＣｌＯｘとオゾン層破壊 量子化学研究室谷口　直隼

O2 + hν→ O + O O + O2 + M → O3 O3 + hν→ O + O2 O + O3 → 2O2 オゾン層とは？ • 高度20～30 kmに存在するオゾン濃度の高い空気の層 • 太陽から降り注ぐ有害な波長の紫外線（UV-B、UV-C）の99%を吸収オゾンの生成・自然分解反応オゾン濃度の鉛直分布

O3 X XO O (X = H、OH、NO、Cl) CH3Cl フロンガス H2O、CH4 N2O、NO オゾン層破壊サイクル自然起源の成分　～　少量人類起源の成分　～　多量

ClOxサイクル ClOxサイクル HCl、ClONO2 （リザーバー）風高緯度上空

O3 Cl ClO hν ClO Cl2O2 オゾンホール内でのサイクル O原子を介さないサイクル

Cl ClO Cl Cl2O2 レビューの目的 • オゾンホールでのオゾン層破壊反応は正しいのか？ Cl2O2の研究・観測

Cl2O2の研究 • Cl2O2の2量体の測定（FTIR、UV） L. T. Molinaら（1987） ClOOCl Cl + O3、Cl2O、OClO → ClO → Cl2O2 ClOClO Cl2O2 = ClOOCl

ClOOClの観測 • 極渦内のClOOClの観測 R. M. Stimpfleら（2004）観測機器・・・ ER-2　　観測方法・・・ UV共鳴蛍光 3 ～ NOの流入 4、8 ～温度センサー 5、7 ～検出器 6 ～ヒーター

ClOOClの観測 ClO ClOOCl ClONO2 ClO → Cl ClOOCl ClONO2 Cl ClOOCl → ClO ClONO2 → ClO NO T = 363 K T = 493 K 5 118.9 nm 2D5/2 – 2P3/2 Cl → ClNO ClO → Cl ClO → Cl NO 7

ClOOClの観測 • 極渦内 • 極渦外 ClOOCl ClOOCl○ ClONO2× 極渦内 ClONO2 ClOOCl× ClONO2○ 極渦外

まとめ オゾンホール内　　従来のClOxサイクル　～　× ClOの2量体、ClOOClのサイクル　～　○ ER-2での観測極渦内においてClOOClの存在を確認～　ClOOClがオゾンホールの生成に関係する

問題 ClOOClの異性体の存在 ClOOCl以外の異性体は反応に寄与しないのか？ ER-2での観測（直接観測）～観測範囲は狭いオゾンホール全体を測定する・・・×

解決 • Ab initioよるとClOClOよりもClClO2の方がはるかに安定と報告 • ClClO2もオゾンホールの生成に関係する？ • 現在実験室での測定が進められている。

解決 O Cl Cl O • ClClO2のマイクロ波スペクトル E. Cohenら（1999）回転定数などの分光定数や分子構造などを決定

解決 • 人工衛星での観測 • ILAS-Ⅱ（赤外吸収） • 改良型大気周縁赤外分光計II型（Improved Limb Atmospheric Spectrometer-Ⅱ） • 観測対象　・・・　O3、HNO2、NO2、ClONO2、フロ　　　　　　　　　　ン、PSC、気温、気圧など • 観測方法　・・・　太陽掩蔽法

解決 • 太陽掩蔽法 • 太陽を光源として、日の出・日の入り時における太陽光を、大気層を通してその吸収量を測定する方法異なる大気層における太陽光の吸収量を測定大気物質の高度分布

解決 ClOOCl ・・・ O – O str. ～ 754 cm-1 Cl – O a-str ～ 648 cm-1 Cl – O s-str ～ 543 cm-1

ＣｌＯ ｘ とオゾン層破壊