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氣溶膠發(fā)生器解讀氣溶膠的形成和種類
更新時間：2018-04-17 點擊次數(shù)：4100次
氣溶膠發(fā)生器解讀氣溶膠的形成和種類
氣溶膠是由固體或液體小質(zhì)點分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系，又稱氣體分散體系。其分散相為固體或液體小質(zhì)點，其大小為10-3cm~10-7cm，分散介質(zhì)為氣體。云、霧、塵埃、未燃盡的燃料產(chǎn)生的煙、氣體中的固體粉塵等等都是氣溶膠。大氣中懸浮均勻分布的相當(dāng)數(shù)量的固體微粒和液體微粒，如海鹽粉粒、灰塵（特別是硅酸鹽）、煙塵和有機(jī)物等多種物質(zhì)，所構(gòu)成的穩(wěn)定混合物，統(tǒng)稱為氣溶膠粒子。氣溶膠的消除，主要靠大氣的降水、小粒子間的碰并、凝聚、聚合和沉降過程。
空氣中的氣溶膠物質(zhì)是一種復(fù)雜的污染物，這既是人為因素造成的，也不排除生態(tài)方面的原因。大氣氣溶膠微粒是人們的感官能直接覺察到的大氣微量成分，它直接妨礙視線、影響人和動物呼吸系統(tǒng)的健康;氣溶膠還是大氣中形成云和降水的先決條件之一。大氣中的懸浮物質(zhì)會對大氣運動造成很多影響，其中包括可見度的變化和云層的分布[1]，同時對雨水的酸度和氣候都有很大的影響。因此，大氣氣溶膠粒子的濃度變化直接影響天氣、氣候和人類生存的環(huán)境的變化。已有研究表明：懸浮顆粒對人類的健康亦會產(chǎn)生重大影響，尤其是氣溶膠中水溶組分對人類健康的影響更大[2]。
1.2.氣溶膠的種類
可以依據(jù)大氣氣溶膠的水溶性組分將大氣氣溶膠分為以下幾種：
1.2.1.硫酸鹽氣溶膠
硫酸鹽氣溶膠主要是由大氣中的SO2，與一些氧化劑，如氫氧基、臭氧等反應(yīng)生成，這些反應(yīng)有氣相和液相之分，其中發(fā)生在液相中的反應(yīng)對硫酸鹽的生成貢獻(xiàn)zui大，達(dá)到2/3。SO2轉(zhuǎn)化成硫酸鹽氣溶膠受很多因素的控制，如氧化劑的濃度、云的pH值、SO2的干/濕沉降速率以及氣象參數(shù)（溫度、相對濕度，風(fēng)速等）。可通過三維化學(xué)/傳輸模型來評估硫酸鹽氣溶膠在的分布特征，清除SO2的過程主要有干/濕沉降和水平對流。SO2在陸地和海洋上的干沉降速率分別為0.6cm/s和0.8cm/s，平均值為0.5cm/s。
大多數(shù)硫酸鹽氣溶膠不是直接由燃燒化石燃料而釋放的，而是由SO2被氧化生成，大氣中的SO2可直接與OH-反應(yīng)生成SO3，SO3又與大氣中的水蒸氣快速反應(yīng)生成H2SO4。而H2SO4的蒸汽壓很低，很容易通過氣——粒轉(zhuǎn)化過程形成細(xì)粒子硫酸鹽氣溶膠。大氣中的粗粒子硫酸鹽氣溶膠主要來自于機(jī)械方式所造成的海水濺射、揚塵、風(fēng)沙和火山灰的一次氣溶膠粒子硝酸鹽氣溶膠。
1..硝酸鹽氣溶膠
硝酸鹽氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分[3]。硝酸鹽氣溶膠有自然和人為兩種來源，但是隨著人類農(nóng)業(yè)活動和工業(yè)活動的加強(qiáng)，現(xiàn)代大氣中硝酸鹽氣溶膠的來源是以人為來源為主，比如大都市中的硝酸鹽氣溶膠的主要來源是汽車尾氣。有研究表明在大都市將近一半的NOx是由機(jī)動車的尾氣所致。HNO3與NH4反應(yīng)生成NH4NO3的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，該反應(yīng)是城市中顆粒態(tài)硝酸鹽和銨鹽氣溶膠的主要生成方式，該反應(yīng)的平衡常數(shù)受相對濕度和溫度的影響，在低溫且相對濕度較低的條件下易生成顆粒態(tài)硝酸鹽。硝酸鹽氣溶膠主要以細(xì)顆粒的形式存在，因此它對人類健康有重要影響，并且硝酸鹽氣溶膠對氣候也有重要影響（如酸雨）。硝酸鹽氣溶膠對人類的影響也有好的一面，如硝酸鹽氣溶的沉降為農(nóng)作物提供了營養(yǎng)物質(zhì)，能使農(nóng)作物增產(chǎn)，可見硝酸鹽氣溶膠給人類帶來有益和有害的雙面影響。
2.銨鹽氣溶膠
銨鹽氣溶膠是大氣中次生氣溶膠的重要組成部分[4]，它們主要由擴(kuò)散到大氣中的氨氣與一些酸性氣體（H2SO4，HNO3）反應(yīng)生成。這些氣體間的反應(yīng)及其轉(zhuǎn)化過程已經(jīng)被廣泛研究。銨鹽氣溶膠是自然界系統(tǒng)中的重要肥料，并控制著氣溶膠和雨水的酸性以及細(xì)顆粒物的生成，這些顆粒物往往會影響人類健康，降低大氣的可見度。NH4能中和大氣中的酸性物質(zhì)，但是銨鹽氣溶膠沉降到生態(tài)系統(tǒng)中時會起到酸化的作用，因此銨鹽氣溶膠對人類的影響有積極的一面，也有消極的一面，如銨鹽氣溶膠的沉降給生態(tài)系統(tǒng)中帶來了營養(yǎng)物質(zhì)，但是過多的沉降會導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化以及生態(tài)系統(tǒng)的酸化。
銨鹽氣溶膠的主要來源有：農(nóng)業(yè)活動、交通工具、廢水處理廠以及制造業(yè)等。銨鹽氣溶膠在大氣中的壽命比較長，如果條件適合，它們能在大氣中遠(yuǎn)距離傳輸。
3.來自海洋的“貴客”
氣溶膠可能是海洋中磷和鐵等營養(yǎng)鹽和痕量金屬的重要來源，在適宜的條件下能夠刺激海洋生物的生產(chǎn)力，但是它們也具有潛在的毒性。預(yù)測氣溶膠沉降對海洋表面的生物活動的可能影響取決于包括氣溶膠的特定組分、海洋的理化性質(zhì)、以及生物所代表的類型等參數(shù)在內(nèi)的復(fù)雜的參數(shù)組。Paytant等人利用實驗室實驗和現(xiàn)場測定相結(jié)合的方法研究氣溶膠對海洋浮游植物的某些影響，他們在紅海北部觀測到的銅的毒性影響的一個來源。他們的研究表明，不同的浮游生物對化學(xué)性質(zhì)不同的氣溶膠會做出各種不同方式的響應(yīng)，并且氣溶膠沉降對海洋生態(tài)系統(tǒng)來說并不總是一種有用的資源。因為在下個世紀(jì)沉降可能會增加，以銅為代表的人為污染在過去的150年里出現(xiàn)了極大的增長（并且會持續(xù)地增長，因為隨著人口的持續(xù)增長會利用更多的資源），氣溶膠將會對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生更加實質(zhì)性的影響。
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