2014年9月号 [Vol.25 No.6] 通巻第286号 201409_286012
酒井広平講師による「検定試験問題を解いてみよう」シリーズ 9 温室効果ガス(その2) —3R・低炭素社会検定より—
3R・低炭素社会検定は、持続可能な社会の実現のため、3Rや低炭素社会に関する知識を活かして、実践行動を行う人を育てることを目的としています。【3R・低炭素社会検定 低炭素社会分野試験問題解説集「はしがき」より】
検定試験問題から出題します。
問23次の気体分子の中で、温室効果がないものはどれか?
中級レベル
正答率 69%
- ① パーフルオロカーボン(PFC)
- ② 窒素(N2)
- ③ 水蒸気(H2O)
- ④ 二酸化炭素(CO2)
- ヒント
- 水蒸気(H2O)も温室効果を持っています。
- 答えと解説
-
答え: ②
水蒸気(H2O)、二酸化炭素(CO2)、パーフルオロカーボンは(PFC)は、温室効果を持つ気体です。このうち、水蒸気は広い波長域の赤外線を吸収/放射する最も重要な温室効果ガスであり、地球大気がもつ温室効果の60%程度を担っていると考えられます。しかし、大気中の水蒸気の量は人間活動による直接の影響は少なく主に自然循環によって変動するため、人為的な地球温暖化の原因ではありません。二酸化炭素も自然循環で変動しますが、人為的な活動(化石燃料の燃焼、森林破壊など)によって排出量が急増しており、これが地球温暖化の主要な原因であると考えられます。パーフルオロカーボンは、二酸化炭素に比べ排出量自体は少ないですが、単位排出量あたりでみると非常に強力な温室効果を持つ気体です。
窒素(N2)は大気中に最も多く含まれる気体ですが、温室効果はありません。
問24温室効果ガスの一つであるメタン(CH4)の主要発生源として、最も不適切なものはどれか?
中級レベル
正答率 76%
- ① セメントの製造
- ② 廃棄物の埋立
- ③ 水田での稲作
- ④ 家畜の消化管内での発酵
- ヒント
- CH4は牛などの家畜の消化管内(胃の中)、廃棄物の埋立地、水田土壌など酸素が少ない状態で発生しやすいガスです。
- 答えと解説
-
答え: ①
メタン(CH4)は主に水田や廃棄物の埋立などの酸素が少ない状態(嫌気的条件下)において微生物活動により生成されます。牛などの反すう動物の消化管内ではセルロースを消化(分解)する際に、酸素が少ない状態にあり、CH4が発生します。発生したCH4は、げっぷにより大気中に排出されます。エネルギー分野でも、燃料の燃焼時や燃料の漏出の際にもCH4が排出されますが、農業分野や廃棄物分野の嫌気的条件下で生成されるCH4排出に比べるとその割合は小さくなります(下図参照)。
なお、セメントの製造では炭酸カルシウム(CaCO3、いわゆる石灰石)などの炭酸塩の化学反応によりCO2が発生します(化学式:CaCO3 → CaO + CO2 ↑)。
問25温室効果ガスの一つである一酸化二窒素(N2O)の主要発生源として、最も不適切なものはどれか?
上級レベル
正答率 47%
- ① セメント製造
- ② 硝酸の製造
- ③ 燃料の燃焼
- ④ 農用地土壌への窒素肥料の施用
- ヒント
- NOxや硝酸イオン(NO3−)が関係する場合は、N2Oも発生しやすい環境となります。
- 答えと解説
-
答え: ①
N2Oは一酸化二窒素または亜酸化窒素と呼ばれるガスで、医療用の麻酔としても利用されており、笑気ガスとも呼ばれています。
N2Oの発生源としては、微生物による生物化学反応によるものと燃焼過程もしくは工業プロセスで発生する化学反応によるものがあります。家畜排せつ物や窒素肥料には窒素が含まれており、硝化や脱窒と呼ばれる微生物の生物化学反応により発生します。日本のN2O排出量のおよそ半分は、この農用地土壌への窒素肥料の施用と家畜排せつ物管理(いずれも農業分野)によるものです(下図参照)。また、燃料の燃焼や廃棄物の焼却で40%程度を占めています。その他には、工業プロセスの硝酸の製造過程や、上記した麻酔利用の際にも排出されます。
NOxとN2Oは同じく窒素と酸素が結びついた窒素酸化物です。条件にもよりますが、NOxが排出される環境下ではN2Oも排出されやすい環境下となります。ただし、NOxとN2Oはトレードオフの関係(一方が減れば一方が増える)になることもあります。
問26次の濃度換算で、最も適切なものはどれか?
上級レベル
正答率 47%
- ① 10 ppb = 10,000 ppm = 0.001%
- ② 10 ppm = 100 ppb = 0.001%
- ③ 10 ppb = 100 ppm = 0.001%
- ④ 10 ppm = 10,000 ppb = 0.001%
- ヒント
- ppmは100万分の1、ppbは10億分の1を表します。大気中のCO2やCH4の濃度を示すときにも使用されています。
- 答えと解説
-
答え: ④
- ppbはparts per billionの略で、10億分の1の単位を表します。
- ppmはparts per millionの略で、100万分の1の単位を表します。
- %は100分の1の単位を表します。
- 10 ppm = 10 × 1000 ppb = 10,000 ppb
- 10 ppm = 10 × 0.0001% = 0.001%
- *正答率は第5回3R・低炭素社会検定受験者のものです
- 出典:3R・低炭素社会検定(http://www.3r-teitanso.jp)低炭素社会分野試験問題解説集
温室効果ガスについては、「地球環境モニタリングステーション落石岬20周年 [6]」でも紹介しています。