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气溶胶本文重定向自 气溶胶

气溶胶污染遍及北印度与孟加拉。图片来源:美国国家航空航天局NASA

气悬胶体(aerosol;又称 气溶胶、气溶胶、烟雾质),是指固体液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成的分散体系,其中颗粒物质则被称作悬浮粒子,其粒径大小多在0.01-10微米之间,根据其生成原因可分为自然源及人为源两种。气悬胶体会吸收或散射大气辐射减少到达地表之辐射量,另外也会成为凝结核而影响的性质,进而改变地球的气候

气溶胶的种类

自然源

  • 天然气溶胶:海盐火山灰灰尘等。
  • 生物气溶胶:微粒中含有微生物或生物大分子等生物物质的称为生物气溶胶英语Bioaerosol,其中含有微生物的称为微生物气溶胶。

人为源

人为排放之气溶胶与空气污染相关,常见成分有硫酸盐黑碳等。

气溶胶的观测

气溶胶会吸收或散射特定波长之太阳光,尤其是550nm左右波长之可见光。透过地面观测与太阳常数之比较,可以求得气溶胶光学厚度作为衡量总大气柱内气溶胶浓度之高低。由比尔-朗伯定律

NASA AERONET AOD Beijing 20160317.gif

可得

其中:

  • 为太阳常数。
  • 为地面或卫星观测半径。
  • 气溶胶光学厚度

目前常见的气溶胶观测仪器如下:

太阳光度计

美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心Aeronet页面存档备份,存于互联网档案馆)。

短波旋转辐射仪

旋转辐射仪(MultiFilter Rotating Shadowband Radiometer,MFRSR)为美国国家海洋暨大气总署全球监测部(Global Monitoring Division,GMD)下设立的仪器之一。透过观测不同波段的地面全天及散射辐射通量,可以反演出大气的气溶胶光学厚度。[1]

气溶胶对环境的影响

火山爆发使太阳辐射降低

CFC对臭氧的影响

臭氧天然存在于地球的高层大气中,形成一个气层,可防止一部分紫外辐射照射到地球上。如果这个大气臭氧层变得更稀薄,则会有更多的紫外线到达地球,可能损害作物,恐怕还可能导致人类的皮肤癌发生率增加。

20世纪70年代,美国科学家断定,臭氧的浓度正在缓慢降低。来自气溶胶及其他来源的CFC正在上升到高层大气,在那里被紫外线分解。这种作用释放出氯原子,后者与臭氧形成新的化合物。理论上,大气臭氧在此过程中逐渐减少。

这种研究结果引起广泛的注意,1978年美国政府在大部分产品中禁用CFC气溶胶。两年后,美国声明,它打算首先制止所有产品中CFC产量的增长,然后急速削减生产。气溶胶工业辩驳这种行动,宣称臭氧耗竭论有问题。他们还坚持,美国的行动没有国际合作,损害了美国工业而不解决任何问题。到了1981年底,只有加拿大瑞典挪威美国一起禁止CFC气溶胶。欧洲共同市场各国已贯彻缩减使用碳氟化合物喷射剂。

烟雾对大气影响

烟雾可危害多种物质,包括动植物。化学方法产生的一团烟雾可刺痛眼睛并使呼吸困难。如果烟雾产生于大量烧煤和工业排放气体废物的地区,则这种有害气体通常含有二氧化硫和氮的各种氧化物。汽车排气含有燃料的未完全燃烧部分。

有害物质可传播很远。例如,二氧化硫可与大气水分化合而生成硫酸。然而风可将含酸的云吹走许多千米,然后才以污染性酸雨的形式释放出它的水分。

在阳光强烈和风力轻微的地方,所产生的烟雾危害最大。在这种情况下,大气逆温常在一个地区的上空保持一团静止的空气。在逆温中,重空气位于较轻空气的上面并压住它。阳光使一些汽车排出的烟气变为臭氧。停滞空气中的臭氧增多,可导致很多危害。烟雾的有害作用已成为制定防止污染的法律中的主要因素。

气溶胶产品

在气溶胶产品中,将待喷施的产品用一种称为喷射剂的气体保持着压力。待阀门打开,该气体即将该产品以喷雾或泡沫的形式喷出。

在气溶胶商品中,将气体加压贮存于罐中。该罐封闭后气体充满该产品上面的空间,使用产品时气体即膨胀。随着产品的消耗、压力不断降低。这种类型的气溶胶用于释放大滴的喷雾,如用于洗衣的预去污机、表面杀虫剂和发动机起动器中。欲得均匀的压力,须将产品与喷射剂相混合,后者可以是一种液体,当使用产品时它急速 蒸发到剩余空间中。如果将一种适当的气体在足够的压力下溶解在产品中,也可获得同样的效果。必须蒸发该气体以保持压力。

采用喷射剂的类型取决于产品的最终用途。食品的常用喷射剂必须无味、无毒。如二氧化碳氧化亚氮。非食品气溶胶的最常用喷射剂是烃类,通常是丙烷异丁烷正丁烷的混合物。合成化合物中的氯氟碳化合物(CFC)类成员也已广泛应用。但它们可危害环境。

注释

  1. ^ ESRL Global Monitoring Division. [2016-01-16]. (原始内容存档于2016-01-14).

参考文献

  • Colbeck, Ian, Mihalis Lazaridis (editors). Aerosol Science: Technology and Applications. John Wiley & Sons - Science. 2014. ISBN 978-1-119-97792-6.
  • Hinds, William C. Aerosol Technology 2nd. Wiley - Interscience. 1999. ISBN 978-0-471-19410-1.
  • Hidy, George M. Aerosols, An Industrial and Environmental Science. Academic Press, Inc. 1984. ISBN 978-0-12-412336-6.

延伸阅读

  • Friedlander, Sheldon K. Smoke, Dust and Haze 2e. 2000. ISBN 978-0-19-512999-1.
  • Kulkarni, Pramod; Baron, Paul A.; Willeke, Klaus, Aerosol Measurement - Principles, Techniques, and Applications,页面存档备份,存于互联网档案馆) 2011, John W&S, ISBN 978-0-470-38741-2.
  • Preining, Othmar and E. James Davis (eds.), History of Aerosol Science, Österreichische Akademie der Wissenschaften, ISBN 3-7001-2915-7 (pbk.)
  • Aerosol Education Resources
  • Pruppacher, H. R.; J. D. Klett. Microphysics of Clouds and Precipitation 2nd. Springer. 1996-12-31. ISBN 978-0-7923-4409-4.
  • Seinfeld, John; Spyros Pandis. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change 2nd. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. 1998. ISBN 978-0-471-17816-3.

参看

外部链接


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