Sources and Sinks of Brominated Organics

有機臭素系化合物は、さまざまな自然および人為的な発生源によって大気中に放出されます。 臭化メチル(CH3Br)は大気中に放出される最も豊富な有機臭素化合物であるが、ジブロモメタンやクロロブロモメタンなどの他の有機臭素化合物もかなりの割合で寄与している可能性がある(例えば、Kourtidisら、1996を参照)。 ハロン類、特にCF2ClBr(ハロン-1211)とCF3Br(ハロン-1301)は、水の使用が適切でない状況(例えば、電子機器の周辺や民間航空機内など;Freemantle, 1995)での火災抑制剤として使用されています。 ハロン類は、以下の順に番号が付けられています。 #C、#F、#Cl、#Brの順で、#は分子内の各種類の原子の数を示し、化合物中に塩素がない場合は、3番目の位置に0を使用する。

表12.6に1963年から1990年までのハロン-1211とハロン-1301の大気中への排出量の推定値の一つを示します(McCulloch, 1992)。 表12.7は、1995年のWMOによる臭化メチルの発生源の推定値を示したもので、自然発生と人為的発生の両方を含んでいる(その規模はほぼ同等である)。 臭化メチルやクロロブロモメタンのような化合物は対流圏でOHと反応して除去されるが(例えばOrkin et al. CH3Br、CH2Br2、Halon-1211、Halon-1301の鉛直プロファイルの測定結果から、これらの化合物によって成層圏に運ばれる臭素の約55~70%がCH3Brによるものであることが示唆されています(Kourtidis et al., 1998)。

TABLE 12.6. 1963年から1990年までのハロン-1211(CF2ClBr)およびハロン-1301(CF3Br)の推定年間世界排出量a(単位:106kg/年)

1985

ハロン1211 Halon-1301
1963 0.033 0.004
1970 0.832 0.072
1975 2.5 0.73
1980 4.6 1.8
8.9 5.1
1990 9.5 3.0

a McCulloch(1992)より。

TABLE 12.7. CH3Braの年間排出量の推定値

td

td

Best 推定値
発生源 範囲(106kg/年) 人為的(106kg/年) 天然(106kg/年)
60-160 0 90
20-60 35 0
バイオマス燃焼 10-50 25 5
ガソリンの添加剤 0.5-22 1-15 0
構造用 4 0
工業用排出物 2 0
Totals 97-298 67-81 95

a World Meteorological Organization (1995)より。 更新は1999年の文書を参照。

臭化メチルは燻蒸剤として土壌(表12.7の農業用途)や果物・野菜の出荷、シロアリ防除のための建物(表12.7の構造用途)などに使用されています。 バイオマスの燃焼時に大量に放出され(例えば、Manö and Andreae, 1994; Cicerone, 1994参照)、臭素添加剤を含む有鉛ガソリンの燃焼時に少量放出される(例えば、Thomas et al.

表12.7の範囲で示されているように、これらの推定値には大きな不確実性があります(WMO, 1995; Butler, 1995)。 例えば、ガソリン添加剤に含まれる臭素は、エンジン内での鉛の堆積を防ぐために、鉛入りガソリンに二臭化エチレンを使用したことに起因する。 この臭素のかなりの割合は、CH3Brの形で排出されるだけでなく、粒子の形でも排出される。 自動車に触媒コンバーターが導入され、触媒に有害な鉛が使用されなくなったことで、二臭化エチレンの使用量も減少した。 しかし、世界の多くの地域では、有鉛ガソリンの使用が続いているため、依然として排出量が増加しています。 Thomasら(1997)は、1984年から1992年の間にガソリンの燃焼によるCH3Brの排出量が減少した可能性と、農業用燻蒸剤として使用されたことによる排出量の増加を検証した。

大きな不確実性は海洋の発生源に関連しており、その貢献度の潜在的な大きさを考えると、大気中の臭化メチル濃度を決定する役割を理解する上で大きな鍵となります。 よく理解されていない生物学的プロセスによってCH3Brが生成されるが、海洋はCH3Brの吸収源としても機能しており、CH3Brは加水分解し、さらにCl-と求核置換を介して反応する(Elliott and Rowland, 1993; Butler, 1994; Lobert et al., 1995; Jeffers and Wolfe, 1996; Yvon and Butler, 1996; Yvon-Lewis and Butler, 1997)。

生産と破壊のどちらが優勢かは、温度やCH3Brの生物学的生産速度など、多くの要因に左右されます。 その結果、海洋は条件によって純供給源としても純吸収源としても機能します(例えば、Anbar et al,

燻蒸剤として土壌に散布され、大気中に放出されるCH3Brの量も不確かです。 例えば、Ciceroneら(Yagi et al., 1993, 1995)は、圃場に散布された臭化メチルの34〜87%が大気中に放出されたと測定している。 合成CH3Brの使用量の約80%は土壌燻蒸によるものであるため(Shorter et al.

土壌中のバクテリアのプロセスは、CH3Brのシンクとして機能することが知られています(Oremlandら、1994a、1994b、Shorterら、1995、Serçaら、1998、Varnerら、1999)。 しかし、その大きさは土壌の種類、水分量、温度など様々な要因に依存するため、地球規模への正確な外挿は容易ではなく、約42±32Gg/年(Shorter et al., 1995)から94±54Gg/年(Serça et al., 1998)と推定されている。

CH3Brの収支で最もよく知られているのは、OHとの反応による除去である(Wingenter et al.1998など)。 298Kでの反応(51)、

(51)OH+CH3Br→CH2Br+H2Oの速度定数はk51=2.9×10-14cm3 molecule-1 s-1であり、5×105ラジカルcm-3の濃度でのOHとの反応に対する寿命は2.2年と計算されます。 しかし、土壌や海洋での加水分解によっても取り込まれるため、大気中の寿命はこれよりも短く、0.8±0.1年となる(Colmanら、1998;Koら、1998)。 しかし、成層圏下部にすでに存在する臭素の反応は遅く、地表の還元に応じたオゾンの回復には、これよりもはるかに長い時間がかかることに留意する必要があります(Prather, 1997)。

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