道路交通からの排気ガスは化学反応の連鎖を引き起こし、窒素酸化物や地上オゾンなどの大気汚染物質を生成します。しかし、新しい測定結果は、この変化を記述するモデルを都市の大気に対して修正する必要があることを示唆しています。そこでは、乱流と交通による排気ガスの混合により、大気化学モデルによって地上のオゾンが過大評価されます。ただし、都市の大気質の測定値は依然として有効で正確です。
多くの都市では空気が厚く、細かい粉塵、二酸化窒素、地上のオゾンなどの汚染物質が空気を汚染し、多くの病気のリスクを高めます。大気汚染物質の中には、交通や建物、発電所、産業施設からの煙から直接放出されるものもありますが、空気中の化学反応によって生成されるものもあります。多くのディーゼル車から排出される一酸化窒素はオゾンと反応して二酸化窒素を形成します。時間の経過とともに、これは一酸化窒素と酸素ラジカルに分解され、オゾンの形成につながります。
大気汚染物質とレイトンの関係
この大気汚染物質の化学サイクルは古くから知られており、60 年以上前に化学者のフィリップ レイトンによって大気汚染に関する最初の教科書で数学的に説明されました。二酸化窒素の生成とオゾンの生成という 2 つのプロセス間の関係は、以来レイトン関係と呼ばれるようになりました。大気化学のコンピュータ モデルは、この方程式を使用して、オゾン、一酸化窒素、二酸化窒素の濃度を他の 2 つの濃度から導き出し、複雑さを軽減します。実際には、これは、たとえば窒素酸化物によって汚染された地域のオゾン濃度を求めるために使用されます。
インスブルック大学のトーマス・カール氏とその同僚は現在、特に人口密集した都市部においてレイトン関係がどの程度正確であるかを調査した。これを行うために、彼らはインスブルックの市内中心部にある高さ 40 メートルの大気測定塔からのデータを評価しました。タワーの計器は広範囲の大気汚染物質と気象パラメータの測定値を記録し、1 時間あたり 36,000 のデータ ポイントを収集します。これにより、空気成分の濃度を継続的に監視することができます。
オゾン生成は過大評価されている
これらの長期測定の評価では、一酸化窒素の排出量が多いとレイトンのモデルが不正確になり、不正確な結果が得られることが示されました。データが示したように、一酸化物濃度が高く、都会の街路峡谷に特有の乱流が強いと、より多くのオゾンが二酸化窒素に変換されるためです。レイトンの関係に基づく大気モデルを使用して都市部のオゾン値を推定すると、地上のオゾンの割合が過大評価される傾向があります。 「一酸化窒素の排出量が多い都市では、この比率は最大 50% 過大評価されます」とカール氏は警告します。
たとえば、将来の都市の大気質予測におけるこのような誤った判断を避けるためには、モデルをそれに応じて適応させる必要があります。研究者らは、これは地上200メートルまでの大気の最下層をモデル化する場合に特に当てはまると強調している。ただし、この修正は、大気汚染物質の以前の測定値が不正確であることを意味するものではありません。モデルを使用して導き出された予測または推定のみが影響を受けます。同じことが環境保護対策にも当てはまります。「環境規制はモデル計算に依存するものではなく、実際に測定された汚染物質濃度に応じて施行されることに留意することが引き続き重要です」とカール氏は強調します。
出典: インスブルック大学;技術記事: Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.add2365
