スモッグがどのように始まるのかをついに捉える(Study finally captures how smog begins)

2026-08-25 カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)

カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)の研究チームは、都市スモッグ形成の初期段階で生じる極めて短寿命の化学反応を直接観測した。植物が大量に放出するイソプレンと地表付近のオゾンが反応すると、数百分の1秒という短時間で「クリーギー中間体」が生成され、これが大気中の連鎖反応を促して二次有機エアロゾルを形成する。二次有機エアロゾルは都市のヘイズを構成する主要成分の一つで、微小粒子として肺深部に到達する可能性がある。研究チームは、高感度なキャビティリングダウン分光法を用いて、クリーギー中間体の生成・消失を直接追跡し、反応速度を測定した。これにより、従来は反応後に残る安定生成物から推定していた大気化学反応を直接検証できるようになった。研究成果は大気質予測モデルの高度化に役立つと期待され、特に窒素酸化物や揮発性有機化合物など、地表オゾンの前駆物質の排出削減の重要性を示している。

<関連情報>

イソプレンオゾン分解におけるクリーギー中間体の直接測定 Direct measurement of Criegee intermediates in isoprene ozonolysis

Lei Yang,Katia Hatem,Mixtli Campos-Pineda & Jingsong Zhang
Nature Communications  Published:20 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73307-6

スモッグがどのように始まるのかをついに捉える(Study finally captures how smog begins)

Abstract

Isoprene is the most abundant unsaturated hydrocarbon in the troposphere. Carbonyl oxides, also called Criegee intermediates, are highly reactive transient species in the ozonolysis of alkenes that play important roles in tropospheric oxidation. Despite decades of efforts, direct observation of Criegee intermediates in isoprene ozonolysis has not been achieved. Here we show the first direct measurement of Criegee intermediates produced in isoprene ozonolysis. Ultra-violet spectra of Criegee intermediates are captured with cavity ringdown spectroscopy and match oscillatory π* ← π transitions of CH2OO. The in-situ concentration time profiles of Criegee intermediates allow direct kinetic studies and benchmark the isoprene ozonolysis reaction network. The results indicate that CH2OO dominates stabilized Criegee intermediate chemistry in the low-pressure region, while the role of larger stabilized four-carbon Criegee intermediates could be important in tropospheric oxidation.


エテンのオゾン分解におけるクリーギー中間体CH₂OOの直接測定 Direct measurement of the Criegee intermediate CH2OO in ozonolysis of ethene

Mixtli Campos-Pineda,Lei Yang & Jingsong Zhang
Nature Communications  Published:15 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-61739-5

Abstract

The transient species produced from reactions of unsaturated hydrocarbons with ozone, carbonyl oxides, termed “Criegee intermediates”, play a key role in tropospheric oxidation mechanisms. Direct observation and characterization of Criegee intermediates in ozonolysis in situ were proven difficult in decades of efforts. Here, we report the direct measurement of the simplest Criegee intermediate, CH2OO, from ozonolysis of ethene by cavity ring-down spectroscopy in a flow cell reactor. The transient CH2OO is quantified rapidly by near-ultraviolet absorption spectra via its B̃(1A′) ← X̃(1A′) transition. Time profiles of CH2OO produced in ozonolysis under quasi-steady state conditions are observed. These CH2OO concentration profiles benchmark the modeling of the ethene ozonolysis reaction network and mechanism, allowing for determination of the yield and various kinetic data of CH2OO.

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