水性塩素ラジカルの供給源としての塩化鉄含有粒子の多相光化学と硫酸塩生成への影響

Multiphase Photochemistry of Iron-chloride Containing Particles as A Source of Aqueous Chlorine Radicals and Its Effect on Sulfate Production.

• Masao Gen
• Ruifeng Zhang
• Yong Jie Li
• Chak Keung Chan

抄録

環境水中のClの光分解源としては、塩化鉄の光分解がよく知られている。しかし、粒子状塩素ラジカル(ClとCl)の多相酸化電位における役割については、これまであまり検討されてこなかった。ここでは、粒子状塩化鉄の光分解により生成したCl/Clが大気中の多相酸化に及ぼす影響を調べた。モデル系として、Cl/ClによるSOの多相酸化実験を行った。その結果、反応性取り込み係数は10程度であり、中国でのヘイズ観測を説明するのに必要な値に匹敵する高速な硫酸塩生成が観測された。一般的に見られる粒子状のジカルボン酸（シュウ酸やマロン酸）を添加した場合、初期段階では塩化物とジカルボン酸の錯化のために鉄が競合するため、硫酸生成が遅延した。遅延後、同等の硫酸生成が観察された。実験及びモデル化の結果、取り込み係数とCl生成率d[Cl]/dtとの間には、=5.3×10×log(d[Cl]/dt) +4.9×10の正の相関があることがわかった。

Photolysis of iron chlorides is a well-known photolytic source of Cl in environmental waters. However, the role of particulate chlorine radicals (Cl and Cl) in their multiphase oxidative potential has been much less explored. Herein, we examine the effect of Cl/Cl produced from photolysis of particulate iron chlorides on atmospheric multiphase oxidation. As a model system, experiments on multiphase oxidation of SO by Cl/Cl were performed. Fast sulfate production from SO oxidation was observed with reactive uptake coefficients of ~10, comparable to the values necessary for explaining the observations in the haze events in China. When commonly found particulate dicarboxylic acids (oxalic acid or malonic acid) were added, sulfate production was delayed due to the competition of Fe between chloride and the dicarboxylic acid for its complexation at the initial stage. After the delay, comparable sulfate production was observed. The experimental and modeling results found a good positive correlation between the uptake coefficient, , and the Cl production rate, d[Cl]/dt, as = 5.3 × 10 × log(d[Cl]/dt) + 4.9 × 10. The present study highlights the importance of photochemistry of particulate iron chlorides in multiphase oxidation processes in the atmosphere.