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エアロゾルと酸性雨 Atmospheric Aerosol Particles and Acid Rain 岩坂泰信 Yasunobu lWASAKA 名古屋大学太陽地球環境研究所 Solar-Terrestrial Environment Laboratory，Nagoya university

要旨：　大気中のエアロゾルの役目（機能）を地球環境の観点から最近の知見を整理し今後の問題を提起する。我々の生活している地域は、アジア大陸の上にひろがる大気質の自然および人為起源の変動に、大きく左右されている。 ABSTRACT :　Atmospheric aerosol easurelents made recently in the Asian-Pacific region were su�oalied from standing point of global environment， and problels which newly come out frol the measurelents were shown. KEYWORDS :　Atmospheric aerosols，Dust particles， Heterogeneous reaction，Acid Rain， Radiative FOrcing of Aeros01s

１、はじめに 　　大気中にエアロゾル粒子と呼ばれる物質が恒常的に存在していることは、いまや誰でもが知っている事実となっている。しかし、大気エアロゾルの本格的な研究はそんなに古いものではない。現在、この方面の研究が活発に行なわれているアメリカ、ヨーロッパあるいは日本で、学会のような研究組織が作られたのはおおよそ20年前であることからみてもそのことがうかがえる。 　　大気エアロゾルに,関する研究で古くから関心が持たれているのは、雲粒の形成に関わる分野である。この方面の研究は、時代が変わるとともに光が当てられる側面が少しずつ変わってはきているが、雲の発生や降水現象が地球環境と深い関わりを持つことから、今日では放射や酸性雨と関連して議論されることが多くなってきた。 　　エアロゾルとは互いに異なる相のなかで生じ得るものであり、しかもある状態の元で―方は分散相であり方や分散媒となる系を言うのであってみれば、大気中のエアロゾル粒子とはまことに不安定なものと考えてよい。そのために、粒子のみを取り出して直接観察すると言うのはまことに邪道と言うべき研究手法と考えられている。また、大気状態によって消えたり生じたりするために、エアロゾル粒子が大きな規模で大気の性質を支配する要因（エアロゾルの存在が大気の質を変えるなど）とは想像しがたいと考える（正確には想像していた）時期がやや長くつづいた。 　　東アジア地域はしばしば黄砂に見舞われる。幸い、大気エアロゾル粒子のなかでも比較的頑丈な構造を持っているために、直接採集するにも‘楽’である。一定の制限は付くものの、大気エアロゾルとグローバルな環境を考える上で参考にし得ると思われるので、黄砂エアロゾルを題材にして我々の住んでいる地域の大気中で進行している地球環境変動を考えてみたい。 ２、地球温暖化あるいは環境の酸性化 　　人間活動の規模が拡大するにつれて、大気中に放出される２酸化炭素（CO2）の量が増大し、いまや大気中の２酸化炭素の濃度が徐々に増加しつつあることは広く知られて いる。物理学の教えるところにしたがえば大気中の２酸化炭素濃度の上昇にしたがって、地表面大気の温度は上昇する。しかし、明々白々の事実＝大気中の２酸化炭素濃度の増加と明々白々な事実＝現実の大気温度のトレンドは必ずしもよく対応せず、その原因をめぐって多くの論争がなされてきた。いわく、予測モデルが悪い、観測が不十分である（どちらかを悪者にしなければならない）などかなり深刻な議論もあった。 　　最近になって、エアロゾル粒子が太陽放射を散乱することを考慮してコンピュータシュミレーションを行なうなら、現実の大気温度のトレンドとシュミレーションの結果は比較的よく合うと考えられるようになった。 　　この場合のエアロゾルに対する関心は、大気放射学からみてどのような散乱特性（あるいはもっと意味を広げて光学特性）を持つ物質であるか？にある。数値モデルのなかでは、ＳＯＸの発生量を硫酸塩エアロゾルの発生量に置き換えて、エアロゾルの放射への影響が予測されている（図１および２）。このような単純化は、ヨーロッパや北米地域をシュミレーションする場合には、ある程度許されるであろう。しかし、東アジア地域はそのように単純なものではないであろう（次章を参照）。数値モデルに使用された硫酸塩エアロゾルの発生量は、この地域の酸性雨（さらには、環境の酸性化）を考える上できわめて有用な基礎情報ではある。 ３、大気中の土壌粒子：中和剤としての土壌と散乱体としての土壌 　　中国大陸から季節風によって運ばれてくる土壌粒子の‘大気中での化学的な振る舞いに関心が注がれるようになったのはおよそ１０年ほど前である。その時代をさらにさかのぼると、黄砂粒子の氷晶核能力について精力的な研究がなされた時代がある。黄砂粒子が氷晶核能力をもっていることを初めて示したのは、日本の研究者であるが、その当時の議論ぱ鉱物のなかに氷の結晶構造とよく似たものがあることからこの種の鉱物が氷晶を作るときの足場を提供する’とするものであった。水は、化学物質としてやや特徴を持ちすぎては居るが、地球の環境という点から考えればきわめてありふれた物質であり土壌粒子と大気中の気相の物質との関係を考える上での１例と考えられる。 　　航空機によって地上およそ４ｋｍで採集された土壌粒子の映像は、現在ではさほどめずらしいものではなくなったが、きわめて示唆に富むものであった（図３）。この土壌粒子はある程度の水分を持っており、しかもその水溶液の中にはわずかながら硫酸イオンを認め得るものである。新しく浮かび上がった問題は、このような個々の粒子の役割は何か？と、そのグローバルな環境への影響は如何に？と言うものであった。前者の問いには、その後次第に明確な答えが与えられつつあり、大気中で表面に水の膜を持った土壌粒子は周辺大気の中の酸化物（NOX、SOXなど）を急速に取り込むことが解ってきている。さらに、このことは中国大陸での‘大気中への硫黄放出量の大きさに相応した酸性雨の被害が進行していない’ことと大きな関係があろうと考えられている。後者の問いに答えるにぱ個々の粒子の性質が理解されると同時に、土壌粒子の発生から拡散にいたる過程をアジアー太平洋規模で立体的に把握する必要がある’ために、観測・研究が必然的に大がかりなものになり大学の研究室の枠を越えることが多い。今後に待つことが多い分野であるし、２章で触れたことでもある。しかし、この地域での大気エアロゾルと地球環境との関わりを大気放射なり物質循環なりの立場から考えようとするのであれば、土壌粒子の存材を無視することは出来ないであろう（図４）。 　　散乱体として土壌を眺めると、誠に複雑怪奇と言わねばならない。形状は、著しく不定形であり化学組成は表面から内部にいたるまで一様でない物を以て標準とするほど変化に富んでいる。さらに上述したように大気中で反応するようなことになれば、ますます以て扱いにくいものに見える。ある程度、経験的なルールを取り入れた評価が必要になろうが、そのことを行なうにも上で触れたような観測・研究が望まれる。 ４、まとめ 　　アジア地域の乾燥地帯が、世界のなかでも際立って多量の土壌粒子を放出している地域であるとの認識が新たにされるようになってきた。それは、それらの粒子の存在が、大気の状態に大きく左右されると同時に、放射や環境の酸性化に対して大きな影響を与えている可能性が明らかになされるようになってきたためである。 　　中国で行なわれた気球観測でも、自由対流闇中で硫酸塩粒子と並んで土壌粒子が頻繁に認められており（図５）、‘土壌粒子の環境影響要因としての役割の解明’は、すくなくとも東アジア地域では酸性雨の問題でもあり地球温暖化の問題でもある。一見、日常生活の上では不要なもの、そして研究対象としてはマイナーなものとみなされがちな黄砂を取り上げて、地球環境を考えるうえで物事を平板なとらえ方をすると実り少ないかもしれないことを主張したつもりである。