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  • オゾンとは何か、大気中のどこにあるのか?
  • 大気中のオゾンは人間の健康にどのような影響を与えるのか

オゾンとは何か、大気中のどこにあるのか

オゾン(O3)は、3つの酸素原子からなる反応性の高いガスです。 地球の上層大気オゾン分子(成層圏)と下層大気(対流圏)に存在し、自然界と人工物の両方に存在します。

成層圏のオゾンは、太陽からの紫外線(UV)と酸素分子(O2)の相互作用によって自然に形成されます。

私たちが呼吸している対流圏または地上レベルのオゾンは、主に2つの主要な大気汚染物質である揮発性有機化合物(VOC)と窒素酸化物(NOx)の光化学反応によって形成されます。 これらの反応は、従来、熱や太陽光の存在に依存すると考えられており、その結果、夏季には環境中のオゾン濃度が高くなるとされてきた。 しかし、ここ10年ほどの間に、寒い時期に特定の状況下で高いオゾン濃度が観測されるようになった。米国西部のいくつかの標高の高い地域では、局所的にVOCやNOxが多く排出されており、雪が積もり、気温が氷点下またはそれ以下になったときにオゾンが生成されている。

成層圏のオゾンの一部は対流圏に運ばれ、VOCとNOxの一部は自然に発生しますが、地上レベルのオゾンの大部分は人工的に作られたVOCとNOxの反応の結果です。 VOCの主な発生源は、化学工場、ガソリンポンプ、油性塗料、自動車整備工場、印刷工場などである。 窒素酸化物は、主に高温の燃焼によって発生します。

高濃度の対流圏オゾンは都市部だけで発生するのですか

多くの人が対流圏オゾン濃度が高いのは大都市部だけだと勘違いしていますが、高濃度の対流圏オゾンはどこでも発生する可能性があります。 オゾンの生成は、ロサンゼルス、ヒューストン、アトランタ、ニューヨークなどの大都市だけではありません。 オゾンは、ノースカロライナ州ローリーやオハイオ州シンシナティなどの小都市でも生成され、生成された場所から何百マイルも風下に運ばれて、他の都市部や農村部の環境大気質に影響を与えます。 オゾンが生成される場所では、通常、太陽光が最も強くなる午後の時間帯に濃度のピークが発生します。 しかし、VOCやNOxの主な発生源の風下にある地域では、風によってオゾンとVOCやNOxの前駆物質が発生源から何マイルも離れた場所に運ばれた後、午後から夕方にかけてオゾンのピークが発生することがある。

U.S. counties with high ozone concentrations 図1:2009年にオゾン濃度が高かった米国の郡を示しています。 この地図は、2009年のアメリカの郡別のオゾン濃度を表しており、アメリカ大陸のどこで高い環境オゾン濃度が観測されたかを示しています。 この地図のカラーキーは、大気質指標(AQI)のカテゴリーに基づいています(「患者の被ばくと大気質指標」を参照)。 オレンジ、赤、紫のすべての地域で、2009年にオゾンの8時間環境大気質基準を上回りました。

大気中のオゾンは人の健康にどのような影響を与えるのでしょうか?

オゾンには人の健康に関係する2つの性質があります。 まず、オゾンは紫外線を吸収し、皮膚がんや白内障の原因となる有害な紫外線への暴露を低減します。 2つ目は、吸いこむと呼吸器の中で多くの生体分子と化学反応を起こし、さまざまな健康被害を引き起こすことです。 このコースでは、この2つ目の性質を取り上げます。

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このコースでは、2つ目の性質を取り上げます。

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