ＣｌＯＣｌＯｘｘとオゾン層破壊とオゾン層破壊

量子化学研究室量子化学研究室谷口　直隼谷口　直隼

オゾン層とは？オゾン層とは？ 高度高度 2020 ～～ 30 km30 km に存在するオゾン濃度の高い空に存在するオゾン濃度の高い空

気の層気の層 太陽から降り注ぐ有害な波長の紫外線（太陽から降り注ぐ有害な波長の紫外線（ UV-BUV-B 、、

UV-CUV-C ）の）の 99%99% を吸収を吸収

OO22 + hν→ O + O + hν→ O + O

O + OO + O22 + M → O + M → O33

OO33 + hν→ O + O + hν→ O + O22

O + OO + O33 → 2O → 2O22

オゾンの生成・自然分解反オゾンの生成・自然分解反応応

オゾン濃度の鉛直分オゾン濃度の鉛直分布布

オゾン層破壊サイクルオゾン層破壊サイクル

(X = (X = HH 、、 OHOH 、、 NONO 、、 Cl)Cl)

HH22OO 、、 CC

HH44

NN22OO 、、 NN

OO

CHCH33ClCl

フロンガスフロンガス

XX XOXOOO

OO33

自然起源自然起源の成分　～　少量の成分　～　少量

人類起源人類起源の成分　～　多量の成分　～　多量

ClOClOxx サイクルサイクル

ClOClOxx サイクサイクルル

HClHCl 、、 ClONOClONO22

（リザーバー）（リザーバー）

風風

高緯度上空高緯度上空

OO 原子を介さないサイクル原子を介さないサイクル

オゾンホール内でのサイクルオゾンホール内でのサイクル

ClCl ClOClO

ClCl22OO22

OO33

ClOClOhνhν

ClCl22OO22

ClCl ClOClO

ClCl

オゾンホールでのオオゾンホールでのオゾン層破壊反応は正ゾン層破壊反応は正しいのか？しいのか？

レビューの目的レビューの目的

ClCl22OO22 の研究・観測の研究・観測

ClCl22OO22 のの 22 量体の測定（量体の測定（ FTIRFTIR 、、 UVUV ））L. T. MolinaL. T. Molina ら（ら（ 19871987 ））

ClCl22OO22 の研究の研究

Cl + Cl + OO33 、、 ClCl22OO 、、 OClOOClO

→ → ClO → ClClO → Cl22OO22

ClOOClClOOCl

ClOClOClOClO

ClCl22OO22 = = ClOOClClOOCl

極渦内の極渦内の ClOOClClOOCl の観測の観測R. M. StimpfleR. M. Stimpfle ら（ら（ 20042004 ））

ClOOClClOOCl の観測の観測

観測機器 ・・・ 観測機器 ・・・ ER-2ER-2 　　観測方法 ・・・ 　　観測方法 ・・・ UVUV共鳴蛍光共鳴蛍光

3 3 ～ ～ NONO の流入の流入

44 、、 8 8 ～ 温度センサー～ 温度センサー

55 、、 7 7 ～ 検出器～ 検出器

6 6 ～ ヒーター～ ヒーター

T = T = 363 K363 KNONO

ClOOClClOOCl の観測の観測

ClOClO

ClOOClClOOCl

ClONOClONO22

ClO → ClClO → Cl

ClOOClClOOCl

ClONOClONO22

ClCl

ClOOCl → ClOOCl → ClOClO

ClONOClONO22 → → ClOClOT = T = 493 K493 K

NONO Cl → ClNOCl → ClNO

ClOClO → Cl → Cl

ClOClO → Cl → Cl

55

77

118.9 nm118.9 nm22DD5/25/2 – – 22PP3/23/2

極渦内極渦内

極渦外極渦外

ClOOClClOOCl の観測の観測

極渦内極渦内

極渦外極渦外

ClOOClClOOCl 　　○○

ClONOClONO22 　　 ××

ClOOClClOOCl 　 　 ××

ClONOClONO22 　 　 ○○

ClOOClClOOCl

ClONOClONO22

まとめまとめ

オゾンホール内オゾンホール内

　　従来の　　従来の ClOClOxx サイクル　～　サイクル　～　 ××

　　　　 ClOClO のの 22 量体、量体、 ClOOClClOOCl のサイクルのサイクル　～　　～　○○

ER-2ER-2 での観測での観測

極渦内において極渦内において ClOOClClOOCl の存在を確認の存在を確認

～　～　 ClOOClClOOCl がオゾンホールの生成に関係するがオゾンホールの生成に関係する

問題問題

ClOOClClOOCl の異性体の存在の異性体の存在

　　　　　　 ClOOClClOOCl 以外の異性体は反応に寄与しないの以外の異性体は反応に寄与しないのか？か？

ER-2ER-2 での観測（直接観測） ～ 観測範囲は狭での観測（直接観測） ～ 観測範囲は狭いい

オゾンホール全体を測定する・・・オゾンホール全体を測定する・・・ ××

Ab initioAb initio よるとよると ClOClOClOClO よりもよりも ClClOClClO22 の方の方がはるかに安定と報告がはるかに安定と報告

ClClOClClO22 もオゾンホールの生成に関係する？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。現在実験室での測定が進められている。

解決解決

ClClOClClO22 のマイクロ波スペクトルのマイクロ波スペクトルE. CohenE. Cohen ら（ら（ 19991999 ））

解決解決

回転定数などの分回転定数などの分光定数や分子構造光定数や分子構造などを決定などを決定

ClCl ClCl

OO

OO

人工衛星での観測人工衛星での観測– ILAS-ⅡILAS-Ⅱ （赤外吸収）（赤外吸収）– 改良型大気周縁赤外分光計改良型大気周縁赤外分光計 IIII 型 （型 （ Improved Limb Improved Limb

Atmospheric Spectrometer-ⅡAtmospheric Spectrometer-Ⅱ ） ） 観測対象　・・・　観測対象　・・・　

OO33 、、 HNOHNO22 、、 NONO22 、、 ClONOClONO22 、フロ　　　　、フロ　　　　 　　　　　　　　ン、　　　　ン、 PSCPSC 、気温、気圧など、気温、気圧など

観測方法　・・・　太陽掩蔽法観測方法　・・・　太陽掩蔽法

解決解決

太陽掩蔽法太陽掩蔽法– 太陽を光源として、日の出・日の入り時におけ太陽を光源として、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る太陽光を、大気層を通してその吸収量を測定する方法する方法

異なる大気層における太陽異なる大気層における太陽光の吸収量を測定光の吸収量を測定

大気物質の高度分布大気物質の高度分布

解決解決

解決解決

ClOOCl ClOOCl ・・・ ・・・ O – O str. O – O str. ～ ～ 754 754 cmcm-1-1

Cl – O a-str Cl – O a-str ～ ～ 648 cm648 cm--

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Cl – O s-str Cl – O s-str ～ ～ 543 cm543 cm--

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