オゾンの光分解生成物の量子収率測定

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480149
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松見 豊 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (30209605)
• 研究分担者: 今村 隆史 国立環境研究所, 地球環境研究グループ, 総合研究官 ; 川崎 昌博 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70110723) ; 高橋 けんし 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (10303596)
• キーワード: オゾン / 光解離 / 量子収率 / O(^1D)原子 / レーザーパルス誘起蛍光法 / 大気モデル / スピン禁制 / ホットバンド励起

研究概要

対流圏・成層圏における太陽紫外線によるオゾンの光解離反応では、次の2つの過程がある。
O_3+hν O(^1D)+O_2 (1a)、O_3+hν O(^3P)+O_2 (1b)
このうち、O(^1D)は水蒸気と反応して、大気中の活性種のひとつであるOHラジカルを生成するが、O(^3P)と水蒸気は反応しない。OHラジカルは、炭化水素や代替フロンなどの大気微量成分の寿命を決定する。従って、この(1a)/(1b)の光分解過程の分岐比は大気化学的に非常に重要である。本研究では光解離波長230-300nmにおけるO_3からのO(^1D)の生成量子収率を求めた。これまでこの波長域における計測は、266nmや248nmなどのごく少ない波長域でのみ行われてきた。本研究ではO_3を紫外レーザーパルスで光解離させ、生成するO(^3P)原子の相対信号強度を、308nmのそれを基準にして計測した。308nmにおけるO(^3P)の量子収率は0.21なので、この値を基準値として、各波長における量子収率を求めた。230-300nmにおけるO(^1D)の生成量子収率は、波長にほとんど依存せず、だいたい一定の値(≫0.91)であることを明らかにした。この結果を使って、成層圏で、O_3の紫外光分解反応で生成するO(^1D)原子の生成量を計算した。我々のデータを使って計算されたO(^1D)原子の生成量は、NASA/JPL(2000)の推奨値によるものに比べて、小さくなることを明らかにした。また、オゾンの光分解過程についての実験データの蓄積を受けて、本科研費研究代表者は国際的なワーキンググループを作り、実験データのレビューを行い、大気モデルに推奨できるデータを発表した。この作業は、国際的な大気環境研究組織であるIGACおよびSPARCのプロジェクトとして行われた。

研究成果

• [文献書誌] S.Unny, Y.Matsumi 他6名: "Velocity map imaging of multiphoton dissociation ionization"Phys.Rev.Lett.. 86. 2245-2248 (2001)
• [文献書誌] S.Unny, Y.Matsumi 他9名: "Above-Threshold Effects in the Photodissociation and Photoionization of Iodobenzene"J.Phys.Chem.. A105. 2270-2280 (2001)
• [文献書誌] K.Hitsuda, Y.Matsumi 他2名: "Kinetics of the Reactions of Cl(^2P_<1/2>) and Cl(^2P_<3/2>) Atoms with C_2H_6, C_2D^6, CH_3F, C_2H_5F, and CH_3CF_3 at 298K"J.Phys.Chem.. A105. 5131-5136 (2001)
• [文献書誌] A.Sugita, Y.Matsumi 他2名: "Controlling the branching ratio of the photodissociation of aligned Cl_2 at 404 nm"Chem.Phys.Lett.. 346. 16-22 (2001)
• [文献書誌] Y.Matsumi 他5名: "High-sensitive instrument for measuring atmospheric NO_2"Analytical Chemistry. 73. 5485-5493 (2001)
• [文献書誌] N.Takegawa, Y.Matsumi 他5名: "Airborne vacuum ultraviolet resonance fluorescence instrument for in situ measurement of CO"J.Geophys.Res.. 106. 24237-24244 (2001)
• [文献書誌] Y.Matsumi 他6名: "Quantum yields for production of O(1D) in the ultraviolet photolysis of ozone : Recommendation based on evaluation of laboratory data"J.Geophys.Res.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Y.Zhao, Y.Matsumi 他10名: "Spectroscopic Measurements of Tropospheric CO, C2H6, C2H2, and HCN in Northern Japan"J.Geophys.Res.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Yutaka Matsumi 他4名: "Laser-induced fluorescence instrument for the detection of tropospheric OH radicals"Bulletin of Chemical Society Japan. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Samura, Y.Matsumi 他5名: "Isotope ^<18>O/^<16>O ratio measurements of water vapor by use of the 950 nm wavelength region with cavity ring-down and photoacoustic spectroscopic techniques"Applied Optics. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Takahashi, Y. Matsumi 他2名: "Atmospheric Chemistry of CF_3CFHOCF_3 : Kinetics of the Reaction with Cl Atmos and Fate of CF_3CFO(・)OCF_3 Radicals"Chem.Phys.Lett.. (in press). (2002)