大気圏におけるフリーラジカル過程

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05237106
• 研究機関: 国立環境研究所
• 研究代表者: 鷲田 伸明 国立環境研究所, 大気圏環境部, 部長 (70101045)
• 研究分担者: 山崎 勝義 新潟大学, 理学部, 助教授 (90210385) ; 幸田 清一郎 東京大学, 工学部, 教授 (10011107) ; 渋谷 一彦 東京工業大学, 理学部, 助教授 (30126320)
• キーワード: OHラジカル / CH_3O_2ラジカル / イソプレン / 光イオン化質量分析法 / 反応速度 / HO_2ラジカル / CF_2ラジカル / 反応機構

研究概要

1)フリーラジカルの反応速度・機構の解明と大気モデル実験(鷲田)
OH+CO→H+CO_2の反応の中間体であるHOCOラジカルの直接検出とその寿命の測定が、光イオン化質量分析計を用いて行われた。また大気中で重要な反応であるCH_3O_2+NO→CH_3O+NO_2の反応速度が測定され、従来の反応速度が50%修正された。内容積6m^3の光化学チャンバーを用いてイソプレンの光酸化反応で生成するCOの収率が決定され、大気中のOHをコントロールする反応としての重要性が示された。
2)OH、HO_2ラジカルの計測法の開発(渋谷)
サンプリング用真空系・光分解ラジカル発生・蛍光測光用セルから成る実験装置を立ちあげた。一酸化窒素を用いて紫外蛍光測定用の検出計の感度を校正し、ラジカル濃度と紫外発光強度の関係を調べた。亜硝酸の355nm光分解でOHと一酸化窒素を蛍光測定用セル内に発生し、309nmのA-X遷移でモニターし、OH濃度を10^<13>ラジカル/cm^3以下の範囲でコントロールできることを確認した。波長可変オートトラッカー(本科学研究費での購入備品)で可視レーザー光を赤外レーザー光に変換し、赤外-紫外二重共鳴法を実施する光源の整備を終了した。
3)ラジカルの表面での不均一反応の研究(幸田)
ラジカル種の関与する不均一反応の動的な過程を検討するため、シミュレーションによる方法論の検討と装置の試作とを行った。シミュレーションによる結果では、ラジカル種のパルス的生成の後、界面近傍での鉛直方向濃度分布の時間変化を実測することにより、ラジカル類の適応係数と拡散速度を決定できることが明らかになった。
4)ラジカルの連鎖反応機構の解明(山崎)
ラジカルの生成にパルスレーザー光解離、検出・同定にはレーザー誘起蛍光法を応用し、高い検出感度と時間分解能を実現した。原子濃度の決定には信頼度の高い放電フロー法を採用し、複数の手法の利点を合わせ持つ反応速度測定装置を製作した。同装置により、CF_2CI_2あるいはCF_2Br_2の光解離によって2個のハロゲン原子が放出されて生成するCF_2ラジカルと酸素原子との反応の2分子反応速度定数が(2.0±0.4)×10^<-11>cm^3molecule^<-1>s^<-1>であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] A.Miyoshi,H.Matsui,N.Washida: "Detection and reactions of the HOCO radical in gas phase" J.Chem.Phys. 100. 3532-3539 (1994)
• [文献書誌] A.Masaki,S.Tsunashima N.Washida: "Rate constant for the reaction of CH_3O_2with NO." Chem Phys Lett. (印刷中). (1994)
• [文献書誌] N.Tanaka,Y.Kajii K.Shibuya,M.Nakata: "Visible-light-induced reactions of NO_2 with conjugated dienes in a low-temperature Ar matrix." J.Phys.Chem. 97. 7048-7053 (1993)
• [文献書誌] K.Aoki,H.Nagai K.Hoshina,K.Shibuya: "Rotational quantum number and vibronic symmetry of NO excited with visible light in the region of 563-566nm." J.Phys.Chem.97. 8889-8894 (1993)
• [文献書誌] K.Tsuji,K.Shibuya,K.Obi: "Bound-bound A^2SIGMA^+-X^2〓transition of NO-Ar van der waals complexes." J.Chem.Phys.(印刷中)100. (1994)
• [文献書誌] K.Yamasaki,A.Tanaka,I.Tokue,Y.Ito: "Spin-forbidden excitation of CF_2(a^3B_1X^1A_1)by collision with N_2(A^3SIGMAu^+)." Chem.Phys.Lett.215. 483-487 (1993)