質問: 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?
回答: 光化学スモッグ

タイトル: 煙霧
また工業地帯や都市部では、特に晴れて風の弱い夜間、逆転層が発達して排出された汚染された汚染物質が閉じ込められ、「煙霧層」と呼ばれる煙霧と清浄な層の境目が生じることがある。これはしばしば日中も残り、遠くの高い所から見ると青空との境目として目視できる。光化学スモッグも煙霧を伴う。日本では1970年代に急増して社会問題となったが、2000年代に再び増加している。国内の観測点のNOxや非メタン炭化水素(NMHC)の濃度が長期的に減少傾向にあるのに対して、Ox濃度やNOx中に占めるNO2の比率が上昇傾向にある。また従来より関西や関東の都市部で夏を中心に濃度上昇がみられたが、国内の排出の影響を受けにくい日本海側や離島部でも、西風が卓越する春や秋を中心に濃度上昇が観測されている。

タイトル: 光化学スモッグ
光化学スモッグ(こうかがくスモッグ)とは、オゾンやアルデヒドなどからなる気体成分の光化学オキシダントと、硝酸塩や硫酸塩などからなる固体成分の微粒子が混合して、周囲の見通し(視程)が低下した状態をいう。光化学オキシダントを主成分とするスモッグ。健康に影響を及ぼすことがある大気汚染の一種。工場や自動車の排出ガスなどに含まれる窒素酸化物や炭化水素(揮発性有機化合物)が、太陽光に含まれる紫外線により光化学反応を起こして変質し、オゾンなどが発生する。夏の暑い日の昼間に多く、特に日差しが強く風の弱い日に発生することがある。

タイトル: 光化学オキシダント
光化学オキシダント(こうかがくオキシダント、英語: photochemical oxidant)は、窒素酸化物や炭化水素の光化学反応において生じる、オゾンやパーオキシアシルナイトレートなどの酸化性物質(オキシダント)の総称である。オキシダント (oxidant) は酸化剤 (oxidizing agent) のこと。強力な酸化作用を持ち健康被害を引き起こす大気汚染物質であり、光化学スモッグの原因となる。

タイトル: スモッグ
後に、ガソリンの原料である石油に多く含まれる硫黄分に由来する硫黄酸化物、排気に含まれる窒素酸化物と炭化水素が太陽光中の紫外線を受けて反応して生成される光化学オキシダントの2つが、その主成分であることが分かった。従来のスモッグは煤煙を主体とし霧を伴っていたが、このスモッグは晴れた日の昼間に発生し霧を伴わなかったのが特徴で、従来のものと区別して「白いスモッグ」「光化学スモッグ」、また初めて大規模な発生が報告されたロサンゼルスの名をとって「ロサンゼルス型スモッグ」と呼ぶようになった。光化学スモッグは光化学オキシダントと呼ばれるオゾンやアルデヒド類(R-CHO)といった気体成分と、排気ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物に由来する硝酸塩や硫酸塩といった固体微粒子からなる。

タイトル: 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。

タイトル: エウロパ (衛星)
太陽からの紫外線と木星磁気圏からの荷電粒子 (イオンと電子) がエウロパの表面の氷に衝突し、水分子を酸素と水素に分解する。こうして生成された成分は吸着され、その後スパッタリングを受けて大気中に放出される。スパッタリングとは、天体の表面に高速の粒子が衝突し、表面にあった粒子がエネルギーを与えられた結果として叩き出されて散逸する現象のことである。紫外線や放射線が衝突することによってこれらの生成物が表面から放出されることもあり、これらの2つの過程の釣り合いで大気が形成されている。酸素分子は寿命が長いため、エウロパの大気では最も多い成分である。表面から大気中に放出された酸素分子は重力に引かれて再び表面に戻った後、水や過酸化水素分子のように固着 (凍結) せず、また表面から脱着して再び放物線軌道を描いて大気中を運動する。

タイトル: エアロゾル
微粒子(分散質)には、液体と固体がある(気体は混ざってしまうのでありえない)。厳密な用語ではないが、液体のエアロゾルを霧やミスト、固体のエアロゾルを煙や粉塵と言う。ただし、タバコの煙など、刺激性の液体のエアロゾルは煙と認識される。地表付近の気象、塵象として、主としてその視程、色などから次のように分類される。地表付近の大気中には生物系粒子もエアロゾルとして存在する。

タイトル: ビタミンD
ビタミンDの生成に効果のある、波長300nm付近の紫外線(UV-B線)は「ドルノ線」と呼ばれる。ヒトにおいては、日焼け止めクリームを使わない場合、午前10時から午後3時の太陽光を少なくとも週に2回、5分から30分の間、顔、手足、背中に浴びることで十分な量のビタミンDが体内で生合成される。日本人に最も多い肌の色スキンタイプIIIで、顔と手のひらだけに紫外線を浴びた場合、7月の北海道札幌市、茨城県つくば市、沖縄県那覇市では、10μgのビタミンD生成に必要な日光浴時間は10~20分であり、12月では、それぞれ139分、41分、14分となり大幅に増加する。紫外線が皮膚に有害となるのは、その約2倍から3倍の時間浴びた場合である。ある種の動物では、毛皮や羽根が紫外線の皮膚への到達を妨げている。

タイトル: イソプレン
イソプレンは多くの種の木によって生産され、大気中に放出される(主な生産者はオーク、ポプラ、ユーカリ、一部のマメ科植物)。植生によるイソプレンの年間放出量は約600 Tgであり、半分は熱帯広葉樹、残りは低木由来である。これはメタン排出量とおよそ同等であり、大気中に放出される全炭化水素の1/3に相当する。放出後、イソプレンは(ヒドロキシルラジカルのような)フリーラジカルおよびより少ない程度のオゾンによって、アルデヒド、ヒドロペルオキシド、有機硝酸塩、エポキシドといった様々な分子種に変換され、これらは水滴と混じり合いエアロゾルや煙霧の形成を助ける。ほとんどの分野ではイソプレン放出はエアロゾル形成に影響を与えると認められているが、イソプレンがエアロゾルを増加させるか減少させるかについては論争がある。

タイトル: 発煙硫酸
濃硫酸も粘稠な液体であるが、発煙硫酸はそれ以上に粘稠である。高含有率の物はイオン液体となるため、水飴状の粘度がある。発煙硫酸中では次のような化学平衡が存在している。また、硫酸と三酸化硫黄とが等モル混合している発煙硫酸(およそ 45 %w/w)の主成分は二硫酸(ピロ硫酸、化学式 H2S2O7)であることが知られている。

タイトル: 紫外線
消費者による「新鮮」もしくは「新鮮に近い」食品の要求により、食品加工手法に非加熱的な方法を使用する要望が増加している。更に、食中毒に対する危険を避けるための食品加工方法の改善要求も存在する。紫外線は、不要な微生物の除去のために、食品生産において使用されている。例えば、フルーツジュースの低温殺菌工程では、強度の強い紫外線の照射が使用されている。この工程の効果はジュースの紫外線吸収度(ビールの法則)に依存する。火災報知機には、紫外線の検知器が用いられる。物質は燃焼する際に特有のスペクトルを放出するが、ほとんどの物質(例えば、炭化水素・金属・硫黄・水素・ヒドラジン・アンモニア等)は紫外線領域と赤外線領域両者に発光スペクトルを持つ。例えば、水素が燃える炎は、185–260 nm の範囲で強く、赤外線領域で弱く発光が存在する。一方、石炭の炎は非常に弱い紫外線と非常に強い赤外線の波長の光を放出する。

タイトル: 太陽
これはコロナ下層から湧き上がる電離高温ガスの塊であり、質量10 kg程度、速度10–1000 km/s、エネルギーは10 J程度にもなる。かつては太陽フレア発生による副次作用と思われていたが、観測の結果CMEがフレアよりも先に起こることもあると判明しており、CME発生の根本原因は解明されていない。コロナ内部でプラズマのガス圧力が高まり、太陽の引力を超える状態になると宇宙空間へ吹き出す現象が起こる。これは太陽風と呼ばれ、1951年にドイツのルートヴィヒ・ビーアマンが彗星の尾が太陽光の圧力以外に何かしらの力を受けていることから予測し、1962年にマリナー2号の観測で実証された。太陽風の密度は粒子が1 cm当たり5個程度、通常速度は300–500 km/s。成分は主にプロトン (H)次いでアルファ粒子 (He)などイオンと電子などの荷電粒子である。

タイトル: トリトンの大気
固体窒素の粒子は、地表から数km上空の対流圏内で雲を形成する。その上では、地表から約30kmの高度までもやが広がっている。これらは、太陽や恒星からの紫外線がメタンに作用して生成される炭化水素やニトリルであると考えられている。1989年、ボイジャー2号は、地表付近で東方向または北東方向に約5から15m/sの速度で吹く風を発見した。その方向は、南極冠上空で南西から北東に広がる暗い筋の観測によって決定された。1989年は南半球が夏だったことから、この風は、南極冠からの固体窒素の昇華に関連していると考えられている。気体窒素は北方に動き、コリオリ力で東方に進路が曲がり、地表付近では高気圧となる。対流圏の風はマイクロメートルの大きさの物体を巻き上げることが可能で、筋を形成する。大気中を約8km上昇し対流圏界面に達すると、風の方向が変化する。極と赤道の温度差に従って、現在は西向きに吹いている。

タイトル: スモーク
スモーク(smoke)は、

タイトル: 放射冷却
このうえ、逆転層ができていて湿度が比較的低いときには、人の視界の高さ以下の地面付近にのみ薄い霧が発生する地霧が見られることもある。霧が発生すると、雲と同じで地面放射を吸収して再放射するため、放射冷却が和らげられる。また、霧が発生しなくても、空気中の水蒸気が飽和に近く、かつ地面付近の温度が0°C以下の場合、霜が発生する。また、地面がやわらかい土で豊富に水分が含まれていると、霜柱が発生する。森では、地面よりも木々の枝葉のほうが温度低下が大きいので、木々だけに霜が降りる樹霜が発生することもある。

タイトル: 活性酸素
活性酸素(かっせいさんそ、英: Reactive Oxygen Species, ROS)とは、大気中に含まれる酸素分子が、より反応性の高い化合物に変化したものの総称である。一般的にスーパーオキシドアニオンラジカル(通称スーパーオキシドイオン)、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素(ペルオキシドイオン)、一重項酸素の4種類とされる。活性酸素は、酸素分子が不対電子を捕獲することによって、スーパーオキシド、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、という順に生成する。スーパーオキシドは酸素分子から生成される最初の還元体であり、他の活性酸素の前駆体であり、生体にとって重要な役割を持つ一酸化窒素と反応してその作用を消滅させる。活性酸素の中でもヒドロキシルラジカルは、極めて反応性が高いラジカルであり、活性酸素による多くの生体損傷は、ヒドロキシルラジカルによるものとされている。

タイトル: 浮島現象
下位蜃気楼である浮島現象は、上冷下暖の2つの空気層があるときに、高密度の冷気層と低密度の暖気層の境界で光の屈折が生じることで起こる。なお、逃げ水も下位蜃気楼であるが特に夏季に多く見られる。

タイトル: フルオランテン
有機物の不完全燃焼により発生する。主な発生源は化石燃料の燃焼、調理、廃棄物の焼却、自動車の排気ガス、タバコの煙などである。ほかに、化石燃料中にも含まれる。

タイトル: 紫外線
ただ近年はこの常識から外れるFar-UVCと呼ばれる「人の目や肌に無害な波長域」が200~230nm、特に222nmを中心に研究されており、有人環境下での殺菌の実現の可能性が高まっている。(2020年9月よりこの波長域を使った市販製品が発売され、国立病院等を中心に2022年段階で4000か所以上で稼働している)紫外線照射に対する生体の防御反応として、人間の体では茶色の色素のメラニンを分泌して皮膚表面に沈着させる(これを「日焼け」という)ことにより、それ以上の紫外線の皮膚組織への侵入を防ぎ、より深い皮膚組織へのダメージを軽減させようとする。この分泌度は人種によって異なっているため、このことが皮膚の色の違いによる人種の区別をもたらしている。市販の日焼け止めローション・クリームも紫外線の進入を防ぐ効果を利用している。これらの製品では、「SPF値」「PA」と呼ばれる紫外線防御効果が記載されている。

タイトル: 大気光
金星探査機ビーナス・エクスプレスは赤外線検知器を積んでおり、金星大気上層で近赤外線の大気発光を検知した。この発光は、一酸化窒素(NO)と、酸素分子によるものである。一酸化窒素生成反応時には紫外線と近赤外線が放出されることがわかっている。紫外線の放射は観測されていたが、このミッションまでは実際に近赤外線の大気発光があるかどうかはわからなかった。

タイトル: 雲
空気中の水蒸気が凝結(凝縮ともいう)されて液体(水)になるか、凍結(凝固)または昇華されて固体(氷)になることで雲が作られる。大気中に含まれる水蒸気の量は環境により異なるが、一定量の大気中に存在できる水蒸気の最大量を(別の表現では湿度(相対湿度)100%のとき=飽和のときの水蒸気の量にあたるが)、飽和水蒸気量と呼び、物理的に定まっている。また、飽和水蒸気量は気温により変化し、冷たい大気ほどその量は少なくなる。例えば、20°Cでは17.2g/m、0°Cでは4.85g/mである。水蒸気を含む湿った大気が冷やされると、湿度100%に達した(気温が露点温度に達した)ところで、その気温における飽和水蒸気量を超えた水蒸気が凝結し(低温下では昇華し)、雲粒が形成される(雲ができる)。なお、水蒸気の凝結・昇華、また水滴の凍結には、微粒子(エアロゾル)の存在が不可欠である。

タイトル: 積雲
特に日射加熱によるものは、日中に雲の形成が始まって昼過ぎにピークに達し、夕方に消えていく経過をとる。湿度が高いときは早朝から雲が生じ、低いときはより遅い時間から生じる。雲底から安定層までの高度差が薄いとき、昇温に伴って雲底の高度(LCLやCCL)が次第に上がり安定層を超え、日中のうちに雲が消えてしまうことがある。海陸風のある沿岸部では、昼は海風が入る沿岸の陸地で、夜は陸風が入る近海の海上で、積雲が発生しやすい。開けた海洋上では積雲の形成が弱く、活動のピークが夜間になることがある。積雲が見えているときは、雲底の高さから持ち上げ凝結高度 (LCL) や対流凝結高度 (CCL) の存在を目で確認できる。夏の平原や海などの開けた場所では、雲底の揃った積雲がはるか遠くで群れるように重なり霞んで見える。積乱雲からの冷気外出流はしばしば下層に収束を作り積雲を発生させる。

タイトル: 日立鉱山の大煙突
日立鉱山のような銅鉱山における煙害とは、主に鉱石中に含まれる硫黄が製錬時に亜硫酸ガスとなって排出されることにより、鉱山周辺の農地や山林に被害を与える現象である。また亜硫酸ガス以外に鉱石や金属が粉末化して排煙中に混じって排出され、それらもまた農地や山林に被害を及ぼす。銅鉱石の場合、鉱石中の硫黄分は20パーセントから35パーセントであり、当時、日立鉱山の鉱石と他の鉱山から買鉱によって入手した鉱石の硫黄分の平均は、約25パーセントであった。この鉱石中の硫黄分のうち、約4分の3が亜硫酸ガスとなって排出された。前述のように1908年(明治41年)11月に本山から大雄院へ製錬機能の移転が始まり、その後大雄院での製錬機能が急ピッチで強化されていく。しかし製錬体制の強化とは対照的に煙害対策は全く進められず、結果として大雄院での生産拡大はそのまま煙害の激化へと繋がることになった。

タイトル: 日没
しかし夜間に火事や噴火、砂塵嵐等が起こった場合には、日出の色は日没の色よりも強くなる。1991年のピナトゥボ山や1883年のクラカタウの噴火では、世界中で日出の色や日没の色が鮮やかになった。日出の直前や日没の直後に、グリーンフラッシュという現象が観測される場合もある。

タイトル: 靄
俗に「霞」と呼ばれる現象の中には、靄や霧にあたるものが多く含まれると考えられる。靄が漂う情景は寂しさと結び付けられることがあり、廃墟に靄が漂っている様子からできた慣用句「寒煙迷離」などもある。

タイトル: 木質燃料
木質燃料は燃やすと大量の煙(ばい煙)を発生させる。煙には有害な微粒子が大量に含まれ、大気汚染の原因の大部分を占める。オーストラリアのメルボルンでは、薪を使った暖房による煙が汚染のうち60%を占める。 燃焼過程でリグニンから生成されるフェノール、フラン、フラノンなどの有機物も大量に放出される。 各種質量分析計(ガスクロマトグラフィー)を使用した最新鋭の分析技術による木質燃料由来のばい煙の成分を分析した結果によると、木質燃料を燃焼させた煙に含まれる汚染物質は、液化石油ガスを燃焼させた際の煙よりも約20倍も毒性が高いことがわかっている。 これらによる大気汚染は健康を害し、喘息や心臓病の罹患率を増大させる。

タイトル: 雨
核爆発により放出される大量の熱やその後の市街地の火災が上昇気流を起こし、大量の粉塵が混じったことで黒色を呈した。長崎市への原子爆弾投下後においても、黒い雨が降っている。

タイトル: Care222
その結果、波長がUV-C 220 nmに近いほどアレルゲンの不活化効果が高く、一般的な紫外光源である水銀紫外線ランプより低い照射量で、スギ花粉のアレルゲンを不活化できている。