クエリ: 太陽からの紫外線により、大気中のオキシダント濃度が高まり発生する濃い煙霧のことを何という?
文章: 大気汚染 大気汚染が問題化した20世紀中盤はこのような条件下で高濃度汚染が多発した。また、昼間は地上付近の気流の乱れや対流が活発だが夜間は放射冷却により安定層・逆転層が生じて汚染物質が滞留しやすいこと(日変化)も知られている。日変化にはこのほかに海陸風によるものがある。例えば、関東地方では午後から日没までを中心に発生する光化学スモッグが日没後の海風に乗って(メソスケールの前線である海風前線としても観測され)内陸に運ばれる関係で、発生地である東京都心や京浜工業地帯で窒素酸化物濃度が最も高く、風下の関東内陸部で光化学オキシダント濃度が最も高いという傾向がある。千葉県での調査においても、窒素酸化物や二酸化硫黄は東京に近い北西部で値が高いが、光化学オキシダントは北部・東部・南部で値が高い。ヨーロッパでも、窒素酸化物や粒子状物質は都市、特に道路で値が高いが、オゾンはむしろ農村の方が値が高い。
文章: 大気汚染 物への影響として、硫黄酸化物は鉄・鋼・石材、オゾンは有機高分子、硫化水素は銀や銅、塩化水素は鉄や鋼との反応性が高く、腐食や劣化を加速させる効果がある。例えば、硫黄酸化物の濃度が高かった昭和30-40年代には、濃度が高い神奈川県川崎市の鋼の腐食速度は岐阜県高山市の10倍に達していた。燃焼により排出される微小な煤(ブラックカーボン)は太陽光の吸収率が高く、大気を暖める温室効果や、沈着した雪や海氷を温め融解を促す効果があって、地球温暖化や北極の海氷の縮小の一因である。深刻な大気汚染のある地域では職業や居住地選択にも影響が及んでいる。2010年代のインドの例では、汚染のひどい地域への転勤を拒んだり、就業にあたってより汚染の軽い郊外への居住を選んだりする事例がみられるという。観光業においては、観光客は大気汚染のひどい地域を旅行先として避ける傾向にあり、機会損失の一因となっている。 文章: 大気汚染 産業革命以来、燃料の主力は石炭であり、石炭の燃焼に伴う煤煙を多く含んだ「黒いスモッグ」による大気汚染が多かった。これに対処するため、煤煙の排出を規制することが行われた。煤煙を上空に送るほど気流は安定していて拡散しやすいことから、規制初期には煙突を高くする措置が取られた。例えば、日本では大気汚染対策初期の1970年頃から高さを増した集合煙突が増加した。しかし、これは発生源付近の地上の濃度を下げるだけで、汚染を拡散させているのに過ぎず、本質的な解決ではなかった。後に、煤煙を回収する集塵装置が開発・普及し、排気ガス処理が進む。 一方、先進国では20世紀中盤から、燃料の主力が煤煙を多く出す石炭から石油に替わっていった。これにより煤煙は減少したが、石油に多く含まれる硫黄分に由来する硫黄酸化物、また自動車から排出される窒素酸化物・炭化水素、窒素酸化物と炭化水素が化学変化を起こしてできる光化学オキシダントが増加し、これらを多く含んだ「白いスモッグ」が大気汚染の中心となった。 二酸化硫黄の対策として、硫黄分を回収する脱硫装置の開発・普及が進められた。日本では1970年頃から脱硫装置の設置が進んだため、東京の二酸化硫黄濃度は1960年代後半の約60ppbが1970年から1985年にかけて約5分の1に減少、1990年代初めには約10ppbになっている。またアメリカのニューヨークでも1960年代後半の約80ppbから1990年代初めに約11ppbまで減少するなど、先進国では20-30年間で最も多かった時期の6分の1程度に減少させている。またアメリカでは大気浄化法の1990年改正において二酸化硫黄、窒素酸化物、水銀に排出取引制度が導入され、排出総量の削減に寄与している。 文章: 靄 靄のとき、相対湿度(湿度)は75%を上回ることが多いが、100%には達しない。これに対して霧は、湿度が100%に近い時に生じ、視程1 km未満の場合をいう。また、溶質の多い吸湿性の微粒子が多い靄に対し、霧は細かい水滴の粒子が多い。更に、灰色がかって薄い靄に対し、霧は白色で濃い。 実際には靄と霧は連続的で、湿度の高いときに霧と考え、視程により2つを判別する。なお、乾いた粒子が多い煙霧は湿度が75%を下回るときに生じることが多い。 靄の形成には湿った吸湿性の粒子が関与している。非吸湿性の粒子は、湿度100%を超える過飽和の空気で凝結核としてはたらき水滴を形成する。一方吸湿性の粒子は、水に溶けたときの蒸気圧降下の効果により、湿度100%未満の空気でも核となって微小な水滴を形成しうる。 文章: 二酸化硫黄 二酸化硫黄は呼吸器を刺激し、せき、気管支喘息、気管支炎などの障害を引き起こす。0.5 ppm 以上でにおいを感じ、30-40 ppm 以上で呼吸困難を引き起こし、100 ppm の濃度下に50~70分以上留まると危険。400 ppm 以上の場合、数分で生命に危険が及ぶ。500 ppm を超えると嗅覚が冒され、むしろ臭気を感じなくなる。高濃度の地域に短時間いるよりも、低濃度地域に長時間いる場合の被害のほうが多い。代表的な例として、日本における第二次世界大戦後の四大公害事件とされ、1961年頃より発生した四日市ぜんそくがあげられる。1960~70年代に高濃度の汚染を日本各地に引き起こしたが、工場等の固定発生源や石油の使用による発生も脱硫装置により対策が進められた結果、汚染が改善された。また足尾銅山鉱毒事件も有名である。海外では1952年に数週間で一万人以上が死亡したロンドンスモッグがある。 文章: 光化学オキシダント 窒素酸化物および炭化水素類(揮発性有機化合物)を主体とする一次汚染物質が、太陽光線を受けて光化学反応を起こすことによって発生する二次汚染物質である。 工場や自動車から排出される窒素酸化物の大部分を占める一酸化窒素は、大気中で分子状酸素と反応して二酸化窒素となるが、この反応は太陽光の照射下で非メタン炭化水素(NMHC)が存在すると著しく加速される。 二酸化窒素は紫外線エネルギーの吸収で一酸化窒素と原子状酸素に分解され、生成した原子状酸素は酸素分子と結合して強力な酸化性物質であるオゾンを生成する。 また、原子状酸素は炭化水素と作用して遊離基(ラジカル)を生成し、反応は連鎖的に進行する。 これらの反応によって、オゾン、ペルオキシアシルナイトレート、ペルオキシベンゾイルナイトレートなどの酸化性物質(オキシダント)やアルデヒドなどの還元性物質といった汚染物質(二次汚染物質)を生成する。この二次汚染物質のほとんどがオゾンである。 文章: タイタン (衛星) タイタンは太陽からの距離が遠く、また厚い大気のため、地表面が太陽から受けとるエネルギーは地球の0.1%しかない。タイタンの表面温度は約94 K(-179.2°C)である。この温度では、水や氷の蒸気圧は非常に低いため、わずかな量の水蒸気が存在できる領域は成層圏に限られると考えられる。 大気中のメタンは表面に温室効果を発生させており、これが無ければタイタンの表面温度はより低温であった。しかし逆に、タイタンの大気中の煙霧は太陽光を宇宙空間に反射し反温室効果を発生させ、温室効果の一部を打ち消して、上層大気よりも地表を遥かに低温にしている。 メタンやエタンまたはその他の単純な有機物から構成されていると考えられているタイタンの雲は、散在しており、変化しやすく、全体的な煙霧を打ち消している。雲の移動速度は比較的遅く、自転方向と同じ東向きに移動していく。ホイヘンスによる探査結果から、タイタンの大気が液体メタンやその他の有機化合物を雨として表面に降らせていることが示されている。 文章: オゾン層 オゾン層は、46億年前に地球が誕生した当初から存在したわけではない。誕生当初の地球の原始大気は、主に二酸化炭素からなり、酸素分子はほとんど存在しなかったため、オゾンもほとんど存在しなかった。大気中に酸素分子が増え始めたと同時に、オゾンも増え始めたと考えられている。 原始大気には紫外線を吸収する物質が無いため、地上まで強い紫外線が降り注いでいたが、酸素濃度が上昇するとオゾンが増えて、地上に降り注ぐ紫外線の量は急速に減少していった。しかし当時、オゾン濃度が高いオゾン層が存在したのは、成層圏ではなく地上付近であった。これは、酸素濃度が薄いため、酸素を光解離させる紫外線が地上近くまで届くからである。酸素濃度が上がると同時に、紫外線の到達できる限界高度が高くなり、これに伴いオゾン層も上空へと移っていった。 原始大気では、酸素濃度の上昇ペースに比べて、オゾン濃度の上昇ペースの方が非常に大きかった。例えば、酸素が現在の100分の1と薄かった20億年前の大気でも、オゾンは現在の5分の1であった。オゾンの濃度は酸素に比べれば非常に薄く、酸素が少ない原始大気でも、紫外線の量は過去においても大きな変化は無いためで、現在と比べてそれほど少なくない量のオゾンが生成されていた。 文章: 煙霧 煙霧の微粒子は、ナノメートル(nm)からマイクロメートル(μm)の大きさを中心とする大気エアロゾル粒子である。 煙霧を構成する微粒子の大きさは主に0.1μmを下回るオーダーである。これは光の波長よりも小さく、レイリー散乱を引き起こすため、背景の明るさに応じて煙霧は赤みを帯びたり青みを帯びたりする。 微粒子が吸湿性の場合、湿度が100%以下の環境でも、粒子が水蒸気を吸収して微小な液滴を形成する(潮解)。特に、硫酸塩や硝酸塩などの化学物質の微粒子では、純水に比べて飽和水蒸気圧が小さいため、容易に液滴を形成する。液滴と相対湿度の関係はラウールの法則とケルビン方程式を組み合わせたケーラーの式で表され、元となる化学物質により固有の値をとる。そのグラフはケーラー曲線(参考:ケーラー理論(英語版))と呼ばれている。 文章: ちり煙霧 ちり煙霧(塵煙霧、ちりえんむ)とは、煙霧のうち、塵や砂ぼこり、火山灰などの小さな粒子が風で飛ばされ、空気中に浮遊した状態を指す。黄砂によって観測されることが多い。気象学では、視界(視程)が2キロメートル未満となり、ほかの気象現象を確認できないときに用いられる。 文章: 太陽嵐 太陽嵐が発生すると、普通の太陽フレアよりも格段に多い電磁波(紫外線、光(可視光線)、赤外線、電波)、磁場の波、粒子線、粒子などが放出される。これらは通常、地球の磁気圏や大気圏を通過する際にほとんどすべてが減衰してしまう。例えば、紫外線は上部大気やオゾン層に吸収されるし、磁場、粒子線や粒子はまず磁気圏に捉えられたあと、上部大気を構成する粒子と衝突してエネルギーを放出し無害化される。唯一地表に届くのが大気の窓領域の電磁波、つまり可視光線や赤外線である。 太陽嵐のように規模が大きな場合でも、これらの防御機構は機能するため、プラズマ粒子などが直接地上に達することは考えにくい。一方で、間接的な影響は起こる可能性がある(ただし、2008年12月にテミスが観測したように磁気圏の穴=薄い場所があればそこから上部大気に直接影響が及ぶ可能性もある。この場合人工衛星等への影響が懸念される)。 太陽嵐により到達したプラズマ粒子等が溜まって磁気圏内に生成された電気エネルギーは、電離層に強い電流を流し、それによって激しい地磁気変動が発生する。さらにそれによる誘導電流が送電線に生成されると、この誘導電流が正弦波交流電流を乱し、電力関係の機器が壊れたり、発電所や変電所などの電力施設が破壊されて停電になるなど、大規模な被害が発生する。 文章: 紫外線 人間が、太陽の紫外線に長時間さらされると、皮膚・目・免疫系へ急性もしくは慢性の疾患を引き起こす可能性がある。UVCは高エネルギーであるためUVAやUVBよりはるかに危険である。UVCはオゾン層を透過しないため、太陽からのUVCは地上には届かないため過去ほとんど注意が払われていなかった。しかし、人工的に発生された場合200 nmより長波長のUVCは大気を伝播することが可能であり注意が必要である。例えば、250 nm程度のUVCを使用する浸漬型紫外線減菌装置などは装置の外で紫外線光源のスイッチを入れれば被曝の危険性がある。 一方222nmのUVCなど紫外線の波長によっては角質層や角膜の最表層までしか届かないものもあり、これらはヒト・動物のいる空間全体に照射したり褥瘡創傷に直接照射することも可能である。 紫外線はたんぱく質を変性させるため、皮膚に紫外線が照射されるとコラーゲン繊維および弾性繊維にダメージを与えて皮膚を加齢させる。 文章: 大気混濁係数 大気混濁係数(たいきこんだくけいすう)とは、大気中のエーロゾル、水蒸気、オゾン、二酸化炭素などの吸収・散乱による日射の減衰を表す指標で、値が大きいほど減衰が大きいことを示す。大気混濁係数は、太陽から直接地表に届く日射である直達日射から算出される。大気混濁係数には様々な定義があるが、日本の気象庁ではホイスナー・デュボアの混濁係数を算出している。大気混濁係数の算出には、地方真太陽時の9時、12時、15時の各正時をはさむ前後30分間の中で太陽方向に雲がない時間帯の直達日射量瞬間値を使用する。大気混濁係数の経年変化をみると、1982~85年と1991~93年に極大が見られる。 文章: 反温室効果 太古代の地球での暗い太陽のパラドックスの解決策として、古代の地球大気中の二酸化炭素、メタン、水蒸気などの温室効果ガスによる温室効果が提案されている。しかしこの環境下では大気中に有機物によるヘイズ (煙霧) が生成され、これによる反温室効果が働くため地球が寒冷になってしまうという指摘がある。 土星の衛星タイタンは濃い大気を持っている。タイタンの高層大気中にある有機化合物を含むエアロゾル (ヘイズ) は、タイタンに到達する太陽放射の 90% を吸収するが、タイタン表面から放射される赤外線はあまり吸収しない。そのためタイタン大気中のエアロゾルは強い反温室効果をもたらす。 タイタンの表面温度そのものは大気による温室効果によって平衡温度よりも高い温度に保たれてはいるものの、ヘイズによる反温室効果の影響で表面温度は 9 K 下がっていることが分かっている。タイタンの表面温度の実測値は 94 K である。大気が存在せず、かつアルベドが同じであった場合のタイタンの有効温度は 82 K であると計算される。タイタン大気中の成分による温室効果 (メタン、水素、窒素による) は表面温度を 21 K 上昇させる働きがあるが、ヘイズによる反温室効果が働くことによって正味の温度上昇は 12 K に留まり、現在のタイタンの表面温度が実現されている。 文章: 大気汚染 大気汚染物質(「汚染質」とも呼ぶ)は、粒子(固体成分・液体成分)とガス(気体成分)に二分できる。主な汚染物質には以下のようなものが挙げられる。これらのうち、ばい煙、粉塵、排出ガス、光化学オキシダントは「古典的」大気汚染物質、ダイオキシンと石綿はそれ以降に問題化した大気汚染物質である。各物質が悪影響を及ぼし始める量(しきい値)を超えた時に大気汚染物質と呼ぶ。 法令用語としては、日本の大気汚染防止法は「ばい煙」、「粉じん」、「自動車排ガス」、「特定物質」、「有害大気汚染物質」の5種それぞれ中の特定の成分を大気汚染物質に指定している。人間の健康に直接影響を与えるものではないが、フロン類、ハロン、代替フロンなどの「オゾン層破壊物質」によるオゾン層破壊(オゾンホール)や、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、六フッ化硫黄などの「温室効果ガス」による地球温暖化も広義の大気汚染に含める場合がある。 文章: 陽炎 (気象現象) 陽炎(かげろう、英語:heat shimmer、heat haze)とは、局所的に密度の異なる大気が混ざり合うことで光が屈折し、起こる現象。よく晴れて日射が強く、かつ風があまり強くない日に、道路のアスファルト上、自動車の屋根部分の上などに立ち昇る、もやもやとしたゆらめきのこと。 蜃気楼の意味でこの言葉を使うこともある。厳密には、陽炎は上昇気流により密度の異なる大気がばらばらに混合して起こる小規模なもので、蜃気楼は層状に密度の異なる大気が分布した状態で起こる大規模なものである。