(57)【要約】本発明は、不可欠要素及び／又は保護物質を富化された対流圏体積要素に関し、またその製造方法及び使用方法に関する。不可欠要素とは、地球上の生物圏内の生命の発達を支持する物質を表し、また保護物質とは、地球上の生物圏、特に人類に対する悪影響を防止するのに直接的又は間接的に促進する物質を表す。本発明による対流圏体積要素は不可欠要素及び／又は保護物質を富化されてある。設備の損傷の結果として漏出した汚染された有毒雲の形態の対流圏体積要素は、生物による放射性元素の吸収を防止すると共に、前記の有毒雲によって汚染される領域の範囲を最小限に抑え且つ警告及び標識機能を示し得る保護物質によって富化される。このように富化された対流圏体積要素は、多数の好ましい効果を有し得、その中で最も重要効果は、気候の寒冷化及び安定化、食糧生産量の増大、再生可能エネルギー源としてのメタンハイドレート及び油母の生成、大気汚染の減少、降水量の増大、特に原子炉事故によって引き起こされる損害及び犠牲者数の低減である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
対流圏体積要素の元素及び物質の現存の組成に比して、少なくとも１種の不可欠要素（必須要素）及び／又は少なくとも１種の保護物質を持続して富化された濃度で有する対流圏体積要素。
【請求項２】
下記の物質群：すなわち、
−  ヒドロキシルラジカル生成物質、
−  顔料、
−  吸収剤、
−  吸着剤、
−  化学吸着剤、
−  水溶液、
−  臭気物質、
−  刺激物質、
−  味覚物質、
−  霧形成物質、
−  吸湿性物質、
−  ヨウ素含有物質
からなる物質群から選択される保護物質の少なくとも１種を高められた濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項３】
鉄化合物及びチタン化合物からなる物質群から選択される少なくとも１種の保護物質及び／又は少なくとも１種の不可欠要素を高められた濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項４】
交通及び／又は産業によって汚染される地域の土地の上に配置されていること及び少なくとも１種の保護物質、例えばヒドロキシルラジカル形成剤を高められた濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項５】
交通及び／又は産業によって汚染される地域に配置されていること並びに酸素又は窒素に結合された元素（但し、該元素はチタン、鉄、ケイ素、ジルコニウム及びセリウムである）からなる物質群から選択される少なくとも１種の保護物質を含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項６】
汚染物質を含有し且つ事故によって生じる雲であること及び少なくとも１種の保護物質を高められた濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項７】
汚染物質を含有し且つ事故によって生じる雲であること及び下記の物質群：すなわち、
−  顔料、
−  吸収剤、
−  吸着剤、
−  化学吸着剤、
−  水溶液、
−  臭気物質、
−  刺激物質、
−  味覚物質、
−  霧形成剤
−  吸湿物質、
−  ヨウ素含有物質
からなる物質群から選択される保護物質の少なくとも１種を高められた濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項８】
不可欠要素の欠乏を示す地域上に配置されること及び欠乏している不可欠要素の少なくとも１種を高濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素。
【請求項９】
請求項１に記載の対流圏体積要素の製造方法であって、該体積要素を少なくとも１種の不可欠要素及び／又は沈降を遅らせる傾向をもつ粉末、霧及び気体の群の１つ又はそれ以上から選択される少なくとも１種の保護物質の添加によって製造することを特徴とする対流圏体積要素の製造方法。
【請求項１０】
体積要素が少なくとも１種の不可欠要素及び／又は少なくとも１種の保護物質を含有する煙ガスの添加によって製造されることを特徴とする請求項１に記載の対流圏体積要素の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも１種の不可欠要素及び／又は保護物質を含有する請求項１に記載の対流圏体積要素を製造ための煙ガス。
【請求項１２】
燃焼時に少なくとも１種の不可欠要素及び／又は１つの保護物質に富む煙ガスを生成する請求項１に記載の対流圏体積要素を製造するための燃料及び燃料添加剤。
【請求項１３】
水素、天然ガス、液状ガス、石油、石油精製品、熱分解油、再生可能原料由来の加工油、ディーゼル油、ケロシン、軽油、重油、シリコーン油、ガソリン、メタノール、金属、メタロイドからなる群から選択される物質の１種又はそれ以上を含有し且つ富化された形で少なくとも１種の不可欠要素及び／又は熱分解時及び／又は燃焼時に保護物質への転化をもたらす物質の少なくとも１種を含有する請求項１に記載の対流圏体積要素を製造するための燃料及び燃料添加剤。
【請求項１４】
保護物質を含有する煙ガスの添加によって請求項１に記載の対流圏体積要素から汚染物質を除去する方法。
【請求項１５】
保護物質を含有する煙ガスの添加によって請求項１に記載の対流圏体積要素からスモッグを除去する方法。
【請求項１６】
保護物質を含有する煙ガスの添加によって請求項１に記載の対流圏体積要素から放射性原素を除去する方法。
【請求項１７】
保護物質を含有する煙ガスの添加によって請求項１に記載の対流圏体積要素から有毒物質を除去する方法。
【請求項１８】
保護物質を含有する煙ガスの添加によって請求項１に記載の対流圏体積要素から微生物を除去する方法。
【請求項１９】
保護物質を含有する煙ガスの添加によって請求項１に記載の排気空気流又は新鮮な空気流を光分解浄化する方法。
【請求項２０】
対流圏体積要素に煙ガスを含有する不可欠要素を添加することによって請求項１に記載の対流圏体積要素下の植物プランクトンの増殖を増大させるための方法。
【請求項２１】
煙ガスを含有する不可欠要素及び／又は保護物質を請求項１に記載の対流圏体積要素の１つ又は複数に注入することによって対流圏の気候を寒冷化させる方法。
【請求項２２】
少なくとも１種の保護物質を含有する煙ガスの製造及び／又は状態調節用の装置であって製造及び／又は状態調節されている煙ガスを、事故によって生じ且つ有毒物質、危険物質又は放射性物質を有する雲を含有する請求項１に記載の対流圏体積要素に注入するのに適している装置を有してなる原子力発電所及び／又は有毒物質及び／又は劇毒性物質を処理又は貯蔵のための施設用の安全設備。
【請求項２３】
ヨウ素化合物、顔料、酸化鉄、煤煙、酸形成物質、アルカリ形成物質、霧形成物質、吸湿物質、臭気物質、味覚物質、芳香物質、刺激物質、収着剤、吸着剤、吸収剤、化学吸着剤及び水蒸気の群から選択される保護物質の少なくとも１種を含有する煙ガスを製造及び／又は状態調節するための装置を有してなる請求項22に記載の安全設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
不可欠要素及び／又は保護物質に富む(enriched)対流圏体積要素(tropospheric volume element)並びにその製造方法及び使用方法が記載される。“不可欠要素(vital element)”という用語は、地球上の生物圏内の生命の発育を支持する物質全てに適用され且つ“保護物質”という用語は、地球上の生物圏、特にヒトに対する有害な影響を防止するのに直接的又は間接的に寄与する物質全てを表す。
【０００２】
本発明の対流圏体積要素は、不可欠要素及び／又は保護物質を富化されてある。汚染物質を含有し且つ工業設備から損傷又は不調により漏出し得る有毒雲の形の対流圏体積要素は、生物が放射性元素を摂取しないように防止し且つ上記の有毒雲によって影響を受けた地域の拡大を最小限に抑え且つ追加の警告及び識別機能を有する保護物質を本発明により富化される。
【０００３】
本発明による富化された対流圏体積要素は、多くの都合のよい効果を提供し得、その最も重要なものを下記に示す：
気候の寒冷化及び気候の安定化、
食糧生産量の増大、
再生可能エネルギー源としてのメタンハイドレート及び油母の形成、
種々の大気汚染物質の削減、
降雨量の増大 及び
原子炉事故による損害の程度及び犠牲者数の減少。
【背景技術】
【０００４】
環境の構成要素としては、地球表面の居住地域及び非居住地域並びにこれらに隣接した領域、例えば大気、地表、土地、堆積物、堆積物表面、水域及び生態系が挙げられる。これらの構成要素は相互に、物質交換サイクルによって関連し、部分的に不安定な絶え間ない変化の均衡によって関連する。その結果、複合系は様々な多かれ少なかれ安定した局面(phase)で存在し得る。ある局面から別の局面への変化は、比較的小さな要因によって誘発され得る。気候の局面の変化は特に不都合であると認識される。氷河期の地質学的な気候の歴史は、我々に、氷河期の寒冷気候から温暖期の暑い気候への変化が完結するのに数年を要するのみであり得ることを示している。
【０００５】
現在、我々は温暖な気候段階から暑い気候段階への移り変わりを経験しつつある。これは、19世紀初頭以来の人間によってひき起こされた温室効果ガスであるメタン及びＣＯ２の量の上昇の結果であり、それによってメタン含有量の増大も対流圏の自己浄化力の低下に関連する。さらに、対流圏におけるメタンの増加はまた、温度上昇によるツンドラ湿原堆積物及び海洋堆積物中の固形メタンハイドレートの遊離メタンへの分解に関連している。
【０００６】
近い将来に気候変化(development)の永続的な修正のために、大規模な地球工学プロジェクト（P.J. Crutzen, Nature, Vol.415, Jan. 3rd, 2002）が必要とされている。暑い気候段階への移行をどのようにして防止するかについて種々の提案がなされている；すなわち、二酸化硫黄(M. Budyko)又は煤煙(P.J. Crutzen)を有するエアロゾルによる成層圏の富化は対流圏を冷却すると考えられる。かかるプロジェクトの費用は、200億USドルを超えると見積もられる〔Graedel, T.E., Crutzen P.J.： Chemie der Atmosphare, Spektrum Akademischer Verlag, Heideberg/Berlin/Oxford, ［1994], p.457, 458〕。現在、化石エネルギー源の燃焼を制限することによって二酸化炭素の放出を削減するための国際合意に至る試みがなされている。しかし、いわゆる京都議定書の受諾を得るための試みは、かかる手段が世界的規模では実施できないことを示している。
【０００７】
介入なしには、対流圏の温暖化は進行するであろう。その結果、食糧不足の増大を招き、しかも塩分が増大し且つ荒廃した土地の面積の拡大を招くであろう。世界の人口の持続的な増加は、配分の争いの増加を生じるであろう。過剰放牧、焼却による土地開墾及び土地の浸食は、この後ろ向きな発展を加速するであろう。魚の養殖用海域の利用の増大にかかわらず、海洋の過剰漁獲は既に食糧生産の劇的な後退を促進している。
【０００８】
近い将来には、化石燃料源も欠乏することが予想される。代替エネルギー源の拡大及び省エネルギーによる埋め合わせは、投資が必要なために世界の貧困地域においては実施できない。
【０００９】
チェルノブイリの大惨事は、制御がきかなくなった原子炉内の核燃料の核分裂によってひき起こされた：核反応及びそれよってひき起こされた原子炉及びモデレーターユニットの火災によって放出された放射性煙ガスの雲が、ヨーロッパの大部分を襲った。このような大惨事は、ニューヨークの高層ビルへの民間大型飛行機の衝突などのテロ行為は、大惨事それ自体が繰り返されることを示した。このことを考慮していない安全のシナリオは、その時以来、その有効性を失った。世界の原子力発電所の全てにおいて、原子炉がコントロールを失った際に生じ得る放射能雲の広がりを小さくすることができ、その影響を限定でき且つその放射を影響地点で誰もに視覚的にわかるように示すことができる安全設備（safety installation）は存在しない。原子力発電所は数十年以内に世界中で運転を停止するであろうという主張は、ドイツ当局が少なくとも数か所の原子力発電所の運転を30年を越える期間保障してさえいるので、受け入れがたい。ヨーロッパでは、新しい原子力発電所の建設が続行されており、その最新の例がテメリンで建設された原子力発電所であり、別の例がフィンランドで計画されている原子力発電所である。高毒性物質又は危険微生物を処理する産業設備においても有毒雲の処理及び識別のための安全設備もない。
【非特許文献１】
P.J. Crutzen, Nature, 第415巻、2002年１月３日
【非特許文献２】
Graedel, T.E., Crutzen P.J., Chemie der Atmosphare, Spektrum Akademischer Verlag, Heideberg/Berlin/Oxford, ［1994], p.457, 458
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明によれば、上記の沢山の問題が、不可欠要素及び／又は保護物質を富化された一定の対流圏体積要素の生成によって解決される。本明細書では“不可欠要素”とは、地球上の生物圏内の生命の発展を支える要素の全てを表し且つ“保護物質”とは、地球上の生物圏及びそこに含まれる生命体に対する有害な影響を防止するのに直接的又は間接的に寄与する物質の全てを表す。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
保護物質及び／又は不可欠要素を富化された対流圏体積要素の形成（これは地球的、地域的又は局地的な規模であってもよい）は、本発明に従って煙ガスを、影響を受ける所定の地域の上の対流圏空間に放出することによって行われることが好ましい。本発明による煙ガスの添加の目的は、影響を受ける所定の地域にわたって在る対流圏に保護物質及び／又は不可欠要素を分布させて、これらをそこに一定期間滞留させ、その後に最終的に地面及び／又は水の表面に沈降させることである。この目的に使用される本発明の煙ガスは、保護物質及び／又は不可欠要素で富化されてある。また、保護物質という用語の物質に属するものとしては、特に対流圏において保護物質に進展する前駆物質が挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
煙ガスの製造は、不可欠要素を含有する燃料及び／又は燃焼によって保護物質を形成する他の物質を含有する燃料の燃焼によって行い得る。しかし、製造された後の不可欠要素及び／又は保護物質で煙ガスを富化することも可能である。不可欠要素及び／又は保護物質による煙ガスの燃焼後の富化は、それぞれの物質が温度に対して感受性である場合又はそれぞれの物質が燃焼によって製造できない物質である場合に好ましい。多くの用途について、本発明の煙ガスを製造するために慣用の燃料、例えば油又はガソリンを使用することが都合がよい。燃焼時に発生させた煙ガス中で不可欠要素複合画分及び／又は及び保護複合画分を形成する添加剤は、分子状分散分布において油溶性又はガソリン可溶性化合物の形態で存在することが好ましい。表１に、本発明の煙ガスを製造するために燃料又は燃料添加剤として利用し得る物質の例を示す。表２に、燃焼後に煙ガスに添加し得る保護物質の例を示し、且つ表３に、保護物質及び／又は燃焼によって製造される煙ガス成分として不可欠要素を含有する物質の例を示す。表４は保護物質の別の例を含む。表５に、対流圏において保護物質を自動的に形成できる物質の例を示す。
【００１３】
本発明の煙ガスの製造は、任意の型の燃焼装置中での燃焼によって行うことができる。製造は、本発明の燃料によって駆動される乗物、特に飛行機、船及び自動車で行ってもよい。製造は、特にこの目的のために構成された装置で行ってもよい。
【００１４】
慣用し得る保護物質及び不可欠要素の放出による本発明の対流圏体積要素の製造は、前記物質が固体物質である場合には好ましくない。市販の微細粒子の保護物質及び不可欠要素は、いわゆる発熱性酸化物である。この種の市販製品の例は、顔料“エアロジル”（二酸化ケイ素）及び二酸化チタンである（後者はヒドロキシルラジカルの生成を防止する保護被膜を欠く）。これらの粉塵は、入手可能な微細粒子で放出されたとしても、迅速に沈降するために短時間しか滞留しないという不都合な性質を有する。これに対して、ある種の用途では、煙ガスの助けがない場合でも対流圏体積要素においてガス状保護物質及びガス状不可欠要素の都合のよい分布を可能にする。不可欠要素の例は、例えば、生物が存在するために必須であるリン、窒素、ケイ素及び鉄である。
【００１５】
保護物質の例は、有害物質の分解、除去又は中和を直接誘発する物質であるか、あるいは生物が有害物質と接触することを回避できる物質である。保護物質に属する物質は、例えば、対流圏中のヒドロキシルラジカルである。なぜならば、ヒドロキシルラジカルは危険な還元性物質、例えばメタン、スモッグ及び燃焼排ガスの分解をもたらすからである。保護物質に属する物質はまた、対流圏中でヒドロキシルラジカルの生成を促進する物質、例えばチタン含有酸化物である。保護物質に属する物質はまた、汚染物質吸着物質、例えば煤煙、発熱性ケイ酸及び酸化鉄(III)、霧及び霧形成物質である。保護物質に属する物質はまた、色、臭気、又は刺激効果により生物、特にヒトが危険物質に近づくことあるいは危険物質によって汚染された食物を食べるか又は危険物質によって汚染された水を飲むことを防止する警告物質である。また、保護物質に属する物質は、例えば、着色顔料煤煙及び赤色酸化鉄、激しい臭気を放つ物質であるエチルメルカプタン及びピリジン、刺激物質であるクロロアセトフェノン及びトリクロロニトロメタン、味覚の強い物質又は芳香物質及び催吐性又は悪心誘発性物質である。
【００１６】
本発明による不可欠要素及び／又は保護物質で富化された対流圏体積要素のいくつかの例は下記の以下の通りである：
−  不可欠要素、例えば植物プランクトンの増殖用のための酸化物結合の鉄及びリン酸を含有し且つ保護物質、例えば、メタンやその他の望ましくない対流圏ガスを分解するためのヒドロキシルラジカルの光分解生成を誘発し得る酸化物及び／又は窒化物結合のチタンを含有するエアロゾルで富化されることが好ましい海洋上の対流圏体積要素。エアロゾルは、対流圏の逆放射効果（太陽光反射率）の増大に直接的及び間接的に寄与する。この対流圏体積要素の気候、エネルギー供給及び世界食糧に対する都合のよい効果は、例として添付の図面で説明される。
【００１７】
−  酸化物結合のチタン（これはスモッグ、窒素酸化物、一酸化炭素、ハロゲン及び窒素性芳香族化合物を含有し且つその他の望ましくない燃焼及び排出産物の光分解を促進する）などの保護物質及び酸化物結合の鉄（これは摩擦被覆材の磨耗により生じる排出産物、特に発癌性のアンチモンや有毒性鉛の吸着結合を生じる）などの保護物質を含有するエアロゾルで富化されることが好ましい高濃度の交通及び産業排出ガスによって特徴付けられる陸地及び海岸線上の対流圏体積要素。
【００１８】
−  トンネル、多層駐車場及び地下駐車場内の密閉及び人工照明の対流圏体積要素であって、窒素酸化物、一酸化炭素及び他の望ましくない燃焼生成物の光分解を誘発し、しかもまた例えば酸化物結合の鉄などの摩擦被覆材の磨耗により生じる排出産物のアンチモンや鉛も吸着する酸化物結合のチタン及びセリウムなどの保護物質を含有するエアロゾルで富化されることが好ましい対流圏体積要素。
【００１９】
−  必須元素、例えばヨウ素、セレン、マンガン及びモリブデンの欠乏によって特徴付けられる陸地及び海岸線上の対流圏体積要素であって、欠乏している不可欠要素を含有するガス及び／又はエアロゾルで富化されることが好ましい対流圏体積要素。前記の必須元素は、エアロゾルキャリアー、例えば燃焼によって形成される煤煙又は酸化鉄に対する吸着又は化学吸着結合によって結合されることが好ましい。
【００２０】
本発明による保護物質で富化された対流圏体積要素に属するものは、チェルノブイリ原子力発電所から生じたような、きわめて重大な原子力発電所の事故によって生じてしまい、対流圏に浮かび且つ放射性元素に富む雲が挙げられる。この対流圏体積要素としては、コントロールできない核反応によりその他の供給源から漏出し得る放射性元素に富む雲が挙げられる。そのいくつかの例は、例えば核廃棄物集積場、核燃料棒貯蔵所、船舶動力用原子炉、核兵器及びその貯蔵施設、濃縮ウラン及びプルトニウム貯蔵所である。しかし火災に由来する煙雲、あるいは毒ガス貯蔵庫及び製造設備、生物兵器又はそのような毒物又病原性物質を取り扱う実験室や科学技術設備の事故や災害により対流圏に存在し得る高い毒性又は病原性の可能性を有する雲もまた、本発明の保護物質で富化される対流圏体積要素に属する。
【００２１】
この目的に使用される保護物質は、標識物質、吸着剤、沈降促進物質、濃縮促進物質、粒子凝集促進物質及び生物において物質の摂取を妨げる物質の群の１つ又は複数の物質に分類される。汚染物質を運び且つ保護物質に富む雲及びそれから落下した汚染沈降物又はそれと接触した汚染水は、顔料、臭気物質、味覚物質及び刺激物質の群から選択される保護物質の１つ又はそれ以上によって誰もが視覚、臭気、味覚及び皮膚刺激によって認識し得、それによって避けることができる。臭気及び皮膚刺激に限定すれば、同じことが動物にも該当する。そのような標識物質のいくつかの例を表２に示す。さらに、これら汚染された対流圏体積要素は、有害物質を結合し、それらの沈降を促進し且つそれらの生物による摂取を直接阻害する保護物質で富化されることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、汚染物質を含有する有毒雲は保護物質で富化される。これら保護物質は、ヒト及び動物、さらにまた植物による放射性物質、有毒物質又は有害物質の摂取を直接的及び／又は間接的に妨害又は阻止する。それによって、放出される毒性放出物の影響が大幅に緩和される。
【００２３】
事故の場合には、保護物質に富む対流圏体積要素の製造は、特にこのために構成された安全設備で行われる。かかる安全設備の運転は、例として原子力発電所のコントロールできない核反応から放出される放射性排出物を伴う事故を使用することによって下記で説明する。このような事故は、MCA（最大想定事故）という用語により周知である。この種の核分裂反応により放出される浮遊高熱ガスは、高温化学燃焼プロセスの関与により、煙ガスとして分類される。MCAから明らかになる一つの主要な危険は、放射性ヨウ素同位体の放出である。放射能を含有するヨウ素放出物の危険可能性を最小限に抑えるために、本発明の燃料及び／又は保護物質としてヨウ素を有する燃料添加剤は、原子力発電所内に貯蔵される。MCAの場合は、燃料は開放核燃料反応の中心近くで燃焼させ得る。これは、例えば核燃料反応のすぐ近くの地点に配置された１つ又はそれ以上のジェットランセットによりヨウ素添加した液体燃料を注入することによって行い得、それによって核反応の熱が液体燃料を燃え上がらせるであろう。燃料としてヨウ化水素酸で富化させた天然ガスを使用することも可能であり、その結果これを燃焼させることが可能である。その場合、本発明の煙ガスは、MCAによって生成される煙ガスと混合する。安全設備は、本発明の燃焼生成物であって且つ燃料及び燃料添加剤に由来するヨウ素を含有する燃焼生成物を放出するための慣用の油又はガスバーナーを使用することによって慣用の燃焼装置によって実現され得る。燃料としては、ヨウ素添加された燃料油又は燃料油添加剤が好ましい。MCA煙ガスから対流圏への放射性ヨウ素の放出は、放出の場所で放出物と接触する場合に放射性ヨウ素同位体を取り込む人の危険を最小限に抑えるために本発明の煙ガスとヨウ素の放出によって、ある一定の時間内に対流圏に放出される放射性ヨウ素の量に関連して、何倍も上回ることが好ましい。
【００２４】
放出された汚染物質雲を固体及び／又は液体吸着剤のカテゴリーから選ばれる保護物質で富化することは、汚染された雲からの有害物質の摂取をさらに減少させ得る。煤煙はガス状放射性物質を吸着する能力を有する。煤煙は、煤煙油の不完全燃焼による煤煙を含有する煙ガスとして容易に製造し得る。燃料中に含有される有機結合の鉄及び／又はマンガンは、放射性重金属の優れた吸着剤である鉄及び／又はマンガンの酸化物に富む煙ガスを生じる。核融合から及び対流圏へのその途中での浮遊高温煙ガス浮遊物において、煤煙エアロゾルは表面酸化されるであろう。このようにして酸化された煤煙は、重放射性元素の一部を結合する別の能力を有する。
【００２５】
汚染雲の水蒸気含有量及び／又は霧を形成する物質の含有量を上昇させると、吸収性保護物質に対する放射性金属の結合を支持するであろう。放射性重金属、非金属及びアルカリ土類金属と酸化された煤煙粒子保護物質及び／又は酸化物粒子保護物質との結合は、水相で最も都合よく行われるが、それはこの相(phase)が、吸収剤によって煤煙及び鉄酸化物をより容易に吸収され得る溶解イオンの生成を誘導するためである。乾燥対流圏環境においてさえも水性保護物質エアロゾルの生成を可能にさせるために、汚染された雲は霧を形成する保護物質でさらに富化され得る。霧形成性物質は、燃焼によって及び高温煙ガス中への霧形成物質の注入によって製造できる。霧形成物質は、水のほかに、例えば揮発性酸、揮発性塩基、揮発性加水分解塩及び熱分解性塩並びに吸湿性物質であるか、あるいは保護物質が富化された雲において１種又はそれ以上の霧形成物質に変換し得る物質である。霧形成物質に属するものとしては、表３及び４に例示される物質が挙げられる。
【００２６】
霧形成物質は、燃料から直接に製造することもでき、例えば、リン酸トリクレジルの燃焼によりリン酸を製造することができるし、二硫化炭素の燃焼から硫酸を製造できる。雲の中では、これらの物質あるいはその酸化生成物及び／又は加水分解生成物が、保護物質の水性霧滴を生成する。霧の形成は、雲の中のエアロゾル粒子を凝縮によってフレークに凝集するという利点を有する。これにより、粒子の沈降速度が粒子を形成する沈降まで増大する。水溶性の吸湿性保護物質を保護物質の霧の形成に使用することが好ましく、それによって塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム又は塩化亜鉛が好ましい。揮発性塩基と揮発性酸との併用も都合のよい安定な保護物質の霧をもたらす。亜鉛、アルミニウム、鉄又はマグネシウムあるいはこれらの物質と高塩素含有有機物質との混合物などの金属粉塵の燃焼もまた安定な保護物質の霧の生成を可能にする。
【００２７】
汚染された雲を富化するために高負荷密度(charging density)をもつ保護物質を選択することが都合がよい。それによって、一方では、固有の汚染物質の大部分を結合させ、他方では、保護物質を含まない雲よりも迅速に保護物質エアロゾルを凝集及び沈降させる。これにより、放射性降下物によって影響を受ける地域を前記の手段を適用することなく襲われるであろう地域よりも何倍も小さい領域に限定するという利点をもたらす。本発明の保護物質、煤煙及び鉄酸化物は顔料特性を有し、従って放射性降下領域を黒又は赤の放射性降下物の色で視覚的に示す簡単な方法を提供する。保護物質に結合する有害物質は、汚染された空気から空気浄化装置によって放射性粒子を容易に分離でき且つ溶解した放射性物質による水の汚染を軽減できるという別の利点を有する。
【００２８】
さらに、臭気及び／又は皮膚刺激によって識別できる保護物質は、放射性雲及びその放出物用の知覚標識手段として適している。これらの物質の例は、強臭気物質及び／又は皮膚刺激物質の群に見出し得る。これらの物質は、例えば、メルカプタン（強臭気物質）、ピリジン（強臭気物質）、ハロケトン（皮膚刺激物質）、ハロゲノニトリル（皮膚刺激物質）、ハロゲンシアン（皮膚刺激物質）、トリクロロニトロメタン（皮膚刺激物質）、ハロゲンニトロ芳香族炭化水素（皮膚刺激物質）、オキサゼピン（皮膚刺激物質）などである。ヒト及び動物が放射性降下物によって影響を受けた水を飲まないように防止するための別の方法は、強烈な不快な風味をもつ芳香物質を保護物質として添加することである。これらの保護物質（これらは高温に暴露された場合には分解するであろう）は、保護物質を有する本発明の前記の煙ガスを添加した後に、ガス又は噴霧ミストとして活性高温煙ガス流に注入されることが好ましい。MCAの煙ガス中に放出され得る前記のシグナル及び保護特性を有する保護物質の例を表２に示す。雲の中の温度及び酸化に感受性の物質をＵＶ照射及び酸化による分解から保護するためには、煙ガス流が光屈折性又は光吸収性の顔料、例えば煤煙及び酸化物を含有する場合には都合がよい、それはこのような顔料によって吸着される保護物質が化学分解にからよりよく保護されるためである。
【００２９】
事故によって生じた放射性雲が本発明の保護物質で富化される前記の例で説明した相互作用メカニズムは、同様に毒素あるいはウイスル又は微生物を含有するガス雲が放出される事故にも適用し得る。事故が火災又は爆発なしにガス放出を生じる場合及び熱対流による影響がない場合には、都市領域においては、保護物質含有煙ガスの形成のための火災を補助的に誘発し、最も危険にさらされた土地の上に及びそこから離れて前記ガス雲を浮上させる熱揚力を有するガス雲を提供するのに役立ち得る。
【００３０】
ヒドロキシルラジカルの生成が照射によって刺激される保護物質エアロゾルで富化された局地的対流圏体積要素は慣用の触媒系をなし、旧式の自動車の排気ガスを浄化するのに役立ち得る。本発明のエアゾールの微細分散効果は、固定床触媒の効果よりもよい。それは自動車の排気ガスが出た後も該エアゾールが煙ガス雲中で効果を維持できるからである。それによってスモッグ成分であるオゾン、NOｘ及びペルオキシアセチルニトレートは、形成されたヒドロキシルラジカルによって分解されるか、又はOHラジカルの日中濃度が通常の濃度よりも著しく高い環境において全く形成されることはない。酸化結合の鉄を含有する保護物質エアロゾルは、クラッチやブレーキパッドの磨耗に由来する発癌性アンチモン及び有毒性鉛を、降雨がこれらを流し去り且つこれらが保護物質粒子共に堆積するか又は雨水と共に下水に流し去られてた後も安全に結合する。空中から植物、建造物及び土壌の表面に落下した保護物質エアロゾルも、照射によりヒドロキシルラジカルを生成し続け且つその浄化機能を継続し得る。
【００３１】
保護物質を生成する煙ガスの放出は、例えば、触媒を使用する代わりに保護物質を含有する煙ガスを生成する燃料が触媒の代替物として広い用途を見出し得るように、これらの個々の燃料について主として日中使用される自動車に対して燃料税の省略又は緩燃料税軽減を導入することによって助成され得る。これらの自動車には、特にガソリンエンジンを有する自動車に規定されている自動車に排ガス浄化用触媒装置を設置することが必要でないであろう。
【００３２】
温暖期における持続的気候の安定化を達成するために並びに食糧生産量及び再生可能エネルギー源を増やすためには、海洋上の不可欠要素及び保護物質に富む対流圏体積要素のみを使用することで十分である。従って、海洋上の対流圏体積要素の不可欠要素及び／又は保護物質による富化の制御及び監視が特に重要であるが、それは不可欠要素の添加が増大するにつれて、炭素循環の非地球部分における装入量が増大し、それによって炭素循環の過渡的平衡の持続的な安定性が確保されるためである。
【００３３】
従って、炭素循環におけるこの部分の炭素負荷の増大には、海洋上の本発明の対流圏体積要素の富化により生じる植物性プランクトンの大量増殖によって対流圏から取り出される炭素負荷が十分な程度まで置換されねばならない。移行段階では、代替は化石エネルギー源の燃焼によって行い得る。その後は、植物性プランクトンの生産増加により上昇する産物、すなわち油母及びメタンハイドレートの堆積物が、人為的物質経済のエネルギー生産に統合されることになる。すなわち、その他の場合には、対流圏の二酸化炭素濃度の低下によって、気候が寒冷期へ転じる危険性がある。
【００３４】
不可欠要素及び保護物質による海洋の対流圏体積要素の富化の結果として、安定した炭素の一時的な平衡を保持するために人為的介入によって変更し得る炭素循環の系成分は、以下のとおり下線で強調されている：
(1) 供給源からの二酸化炭素負荷：
再生可能エネルギー源の燃焼及び火山の噴気 → (2)
(2) 二酸化炭素の低下：
植物性プランクトンにおける吸収二酸化炭素負荷(load)、石灰石堆積としての風化プロセスにおける地理学的結合及び地殻とマントルの石灰石堆積侵食 → (3a)及び(3b)
(3a) 食糧ピラミッドへの植物性プランクトン負荷
(3b) 海洋堆積物発酵への植物性プランクトン負荷 → (4)
(4) 堆積物発酵からの油母及びメタンハイドレート堆積物負荷 → (5)
(5) 人為的物質循環に対する堆積物分解による油母及びメタンハイドレート堆積物負荷 → (6)
(6) 人為的エネルギー生産に対する燃焼のための油母及びメタンハイドレート堆積物負荷→ (1)
多数の検査パラメーターが、導入された高い炭素負荷による炭素循環の一時的な平衡の安定性を制御することを可能にする。これらの検査パラメーターは、直接に影響を受けた生態系及び影響を受けたその他の環境体系から得られることが好ましい。炭素負荷率の調節は、本発明の対流圏体積要素及び／又は保護物質の中の不可欠要素及び／又は保護要素物質の含有量を高めるか又は下げることによって行われる。これは、本発明に従って空域を介して分配される添加剤の連続的又は散発的な投与によって並びに実際の状態及び記録されたそれぞれのパラメーターの変化に厳密に依存するそれぞれの場所の位置を調べることによって行われる。そのようなパラメーターとしては、例えば下記のものがある：
−  対流圏内及び対流圏上の種々の高さで測定されるメタン及びジメチルスルフィドの地域、半球及び地球の含有量；
−  空気中、植物上／植物内、地上／地中及び水中の保護物質及び／又は不可欠要素の地域及び半球の含有量；
−  対流圏体積要素における雲の平均被覆；
−  空中及び海洋中、地球上、半球及び対流圏体積要素内で測定された二酸化炭素含有量：
−  対流圏体積要素の下の植物性プランクトンの濃度；
−  種々の深さにおける対流圏体積要素の下の海水の酸素含有量；
−  種々の深さにおける対流圏体積要素の下の海水中の混濁物含有量；
−  種々の深さにおける対流圏体積要素の下の海洋中の堆積率；
−  対流圏体積要素の下の生態系の調査；
−  対流圏内、地表及び海面の地球温度の測定。
【００３５】
対流圏体積要素中の不可欠要素及び／又は保護物質の濃度、対流圏体積要素の体積及び対流圏体積要素で覆われる表面は、炭素装填量に対して影響を及ぼす。不可欠要素及び／又は保護物質を装填した対流圏体積要素のパラメーターに影響を及ぼす可能な方法が、かなりの種類存在する。この場合、煙を有する対流圏体積要素に放出される物質の平均の配分、滞留期間及び濃度は重要な変量である。調節できるものの幾つかの例を下記に示す：
−  煙ガスが放出される場所；
−  煙ガスが放出される面積；
−  煙ガスが放出される陸地又は海面の上の高度；
−  煙ガス中の物質の濃度；
−  放出される煙ガスの用量；
−  放出される物質と煙ガスとの組成；
−  煙ガスが放出される間隔；
−  煙ガス中の物質の粒子のサイズ。
【００３６】
煙ガス中のエアロゾルの粒子サイズに関して、二次エアロゾル粒子の直径がその沈降速度に対して本質的且つ決定的な影響を及ぼすことから、二次粒子のサイズが好ましい測定量である。二次粒子は、凝集した一次粒子からなる。二次粒子の直径は、煙ガス中のエアロゾル濃度の関数である。エアロゾル濃度それ自体は、燃料中のエアロゾル形成可燃性物質の濃度の関数である。すなわち、この濃度が高ければ高いほど、煙ガス中の二次粒子は粗く且つ対流圏中により早く落下するであろう。
【００３７】
同様の調節メカニズムは、事故に適用し得る添加剤の用量について使用し得る。これらの調節メカニズムは、例えば、原子力発電所の事故の場合に、核燃料物質融解物の放射温度及び／又は熱対流カラムの高さから及び／又は該カラムの放射能照射強度から極めて正確に評価し得る雲に一定に供給される汚染物質負荷に関するデータの状態に従って適応される。放射能照射強度のスペクトル及び使用された核燃料のタイプについての知見から、放出物中の存在する活性複合物(composite)を最終的に特定することができる。これらの基準はまた、保護物質の必要な負荷量の決定にも適している。さらに、場合によっては、これらの保護物質をすべて使用すべきであるか又はその特定の画分のみを使用すべきであるかを決定することができる。
【００３８】
不可欠要素の含有量が増大した対流圏体積要素は、海又は地面全体にわたって不可欠要素の分配が持続的且つ広範囲に及ぶという特別な利点を有する。海洋に直接放出される鉄塩の形で不可欠要素を放出させた試験は、狭い領域でのみ植物性プランクトンの増殖を促進することができた。
【００３９】
粉塵抽出による空気浄化の公知の処理プロセスによって有害ガスを中和する仕事を遂行した後に太陽光又は人工光源の影響下でヒドロキシルラジカルを形成するチタン及び／又は鉄を含有する煙ガスのエアロゾルを利用することによって処理されている空気から、本発明に従って煙ガス（これは密閉建造物中に放出されている）を分離することもできる。この方法を使用することによって、この煙ガスを、有害ガスを含有する排気又は新鮮な空気を浄化するために使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明における不可欠要素及び／又は保護物質による海洋上の対流圏体積要素の富化により、人類を脅かす気候の危機を、永続的原理に基づいて回避することができる。選択された個々の効果は、以下の通りである：
−  対流圏のＣＯ２含有量の低下（気候の寒冷化を招く）；
−  本発明のエアロゾルによって直接影響受けた太陽光反射率の上昇（気候の寒冷化を招く）；
−  植物性プランクトン代謝により高められたジメチルスルフィド放出によって誘発される雲形成による太陽光反射率の上昇（気候の寒冷化を招く）；
−  ヒドロキシルラジカルの産生による対流圏のメタンの分解（気候の寒冷化を招く）；
−  分解が困難な物質、例えばポリ塩化ビフェニル、ハロゲン化ジベンゾジオキシン及びジベンゾフラン、ＤＤＴ、フタル酸エステル、多環芳香族のヒドロキシルラジカル産生による分解；
−  死滅した植物性プランクトンの堆積物の増大（再生可能エネルギー源としての油母及びメタンハイドレート堆積物の形成をもたらす）
−  海水中の植物性プランクトン量の増加による海洋生態系のタンパク質産生の増大（タンパク質及び食糧源の増大）
本発明における不可欠要素及び／又は保護物質による対流圏体積要素の富化は有害な影響を生み出すのか？
対流圏体積要素中に放出されるべき添加剤の生産に必要な混成酸化物及び窒化物は全て毒性がなく、適用濃度で肺又は消化器官に対して悪影響を及ぼさない。これらは環境に対しても有毒作用を生じない。少なくとも、同様の構成の天然粒子が、火山ガス噴出物に含まれるハロゲン化鉄、ハロゲン化ケイ素及びハロゲン化チタンの対流圏加水分解により相当な量で放出され得るが健康障害の原因となるという証拠はない。
【００４１】
鉄を含有する油を燃料とする固定家庭暖房装置の運転についてもこれまで弊害は知られていない。至る所に存在する酸化鉄及び酸化マンガンも、種々の酸化物、窒化物及び窒素酸化物（これらは使用される元素であることが好ましいケイ素、チタン、ジルコニウム及び鉄の燃焼により生じ得る）も毒性を有する。対応するケイ素化合物及びチタン化合物の石英変性物のみが健康に有害であることが証明されている。ケイ素、チタン、シラン、チタン酸エステル及びケイ酸エステルの公知の燃焼により対流圏に放出されたエアロゾルは非晶質である。非晶質二酸化ケイ素エアロゾルから有害な効果が生じることは知られているはない。本発明のエアロゾルの複合物として使用され得るチタン酸塩、鉄酸塩、ジルコン酸塩、二酸化ジルコニウム及び二酸化セリウムもまた、極めて不規則な非結晶性格子構造を有し、化学的／生物学的用語で不活性物質に属する。すなわち、崩壊した結晶及び火山岩の砂質堆積物及び火山灰には、これらの元素が時折、重金属の耐崩壊性画分中にルチル、鋭錐石、板チタン石、チタン鉄鉱、チタン石及びジルコニウムとして濃縮されている。従って、消化器官中に摂取されたこれらの物質の悪影響も知られておらず、しかも予測されていない。
【００４２】
微細粉塵エアロゾルの風によって運ばれる画分による自然負担は、砂漠及び大草原の絶え間ない増加により、本発明の不可欠要素及び／又は保護物質による対流圏体積要素の富化が実行されない場合には世界的に増大するであろう。多くの地域において、自然の風によって運ばれるエアロゾルは、結晶性複合物、特に、吸入した場合に健康に有害な石英及び蛇紋石を含有する。特に、砂漠地帯及び氷堆石地帯からもたらされる自然の微細粉塵エアロゾル（これは場合によっては中央ヨーロッパまで拡散する）は、その石英含有量により健康に有害なものとして分類される。特に、天然の蛇紋石が分布している乾燥地帯から吹いてくる蛇紋石繊維を含有する微細粉塵は、健康に有害であると認識されている。
【００４３】
経済効率データ
特に、不可欠要素及び／又は保護物質により富化された煙ガスを製造するための燃料及び燃料添加剤を製造するのに必要なチタン、ケイ素、リン及び鉄の有機化合物は低コストで大規模に製造することができる。さらに、チタン及び鉄は、地殻内の希少元素ではないが、最も頻繁にある元素に属する。大陸の地殻は地殻１kg当たり42gの鉄平均含有量を有し且つ地殻１kg当たり５gのチタン平均含有量を有する。ドイツ連邦共和国の1992年度統計白書によると、例えば、1990年度の自動車、航空機及びジーゼルエンジンの燃料消費量は、米国だけで約457,000,000トンである。この量の約５分の１が適切な目的に使用されている（例えば、空中輸送、船舶輸送）と仮定すると、約10,000トンのドーピング元素が燃料単位当たりドーピング元素10-4部の中間濃度まで放出されることになるであろう。
【００４４】
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【００４５】
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【００４６】
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【００４７】
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【００４８】
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【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】海洋上の不可欠要素及び保護物質で富化された海洋対流圏容積要素を表す図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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