大气气溶胶综述大气气溶胶概述：气溶胶由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分 散体系其分散相为固体或液体小质点，其大小为10・3cm〜10・7cm,分散介质为气体云、 雾、尘埃、未燃尽的燃料产生的烟、气体中的固体粉尘等等都是气溶胶大气中悬浮均匀分布的相当数量的固体微粒和液体微粒，如海盐粉粒、灰尘（特别是硅 酸盐）、烟尘和有机物等多种物质，所构成的稳定混合物，统称为气溶胶粒了气溶胶的消除，主要靠大气的降水、小粒了间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程尺度一般说来，半径小于1微米的粒子，大祁是由气体到微粒的成核、凝结、凝聚等过程所 生成；而较大的粒了，则是rti固体和液体的破裂等机械过程所形成它们在结构上可以是均 相的，也可以是多相的已生成的气溶胶在大气中仍然有可能再参加大气的化学反应或物理 过程液体气溶胶微粒一般呈球形，固体微粒则形状不规则，其半径一般为1（）・3〜102微 米粒径在10J〜101微米的气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理 学等方血具有重要作用小粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所限制，而大粒了的浓度则受沉降作用所限制微粒在 大气中沉降的过程中，受的阻力和重力的作用达到平衡时，各种粒了的沉降速度不同。
分类气溶胶按其来源可分为一次气溶胶（以微粒形式頁接从发生源进入大气）和二次气溶胶 （在大气中由一次污染物转化而生成）两种它们可以來白被风扬起的细灰和微尘、海水溅 沫蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的烟尘等天然源，也可以来白化石和非 化石燃料的燃烧、交通运输以及各种工业排放的烟尘等人为源按粒径的大小分类：%1 总悬浮颗粒物（TSP）：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总 质量，通常称为总悬浮颗粒物Dp（粒径）在100Mm以下，其中多数在10 pm以下，是分散 在大气中的各种粒了的总称1 飘尘：Dp <10pm能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等1 降尘：能用采样罐采集到的大气颗粒物在TSP中直径大于30 U m的粒子由于 白身的重力作用会很快沉降下来，这部分颗粒物称为降尘1 可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子目前国际标准化组织（ISO） 建议将其定为DpWlO umo%1 细粒子：其粒径小于2.5 Um,记为：PM2.5按颗粒物成因分：1•分散性气溶胶：指固态或液态物质经粉碎、喷射形成微小粒子分散在大气 中形成的气溶胶，如海浪分溅、农药喷洒等。
2. 凝聚性气溶胶：由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态微粒而形成的气溶胶 按颗粒物的物理（凝聚）状态分：1. 固态：烟、尘2. 液态：雾3. 固液混合:霾、烟雾化学成分气溶胶的化学组成十分复杂，它含有各种微量金属、无机氧化物、硫酸盐、硝酸盐和含 氧有机化合物等由于来源不同，形成过程也不同，故其成分不一，特别是城市大气受污染 源的影响，气溶胶的成分变动较大但是非城市大气气溶胶的成分比校稳定，大体上与地区 的土壤成分有关大气中二氧化硫转化形成的硫酸盐，是气溶胶的主要成分之一其转化过程尚未完全明 片，已知二氧化硫可在均相条件下（在气相中），或在水滴、碳颗粒和有机物颗粒表面等多 相条件下（在液相或I古I相表面上）转化成三氧化硫，再与水反应•生成硫酸，并和金属氧化物 的微尘反应而生成硫酸盐硫是气溶胶内最重要的元索，其含量能反映污染物的全球性迁移、 传输和分布的状况（见大气微量气体）气溶胶中硝酸盐和有机物的形成机制，尚待研究气溶胶中有钱离子（NH 1）存在，能与 硫酸根离了（SO妁和硝酸根离了（NO媳）生成钱盐至于气溶胶中的有机物，更是许多种类有 机物的复杂混合物，其中包括稀姪、烷坯、芳泾、多环芳坯、醛、酮、酸、醍、酯，以及有 机氮化物和有机硫化物等。
气溶胶来源于土壤的齐种元素（如钳、钠、钾、钞!、帥、辆、铀、硅、侈、钛、针、铝 等），其含量在地区Z间差别不大；而来源于T业区的各种元素（如氯、钩、银、猛、帝、 锌、僦、银、神、锯等），就有较大的地区差别浓度分布气溶胶的浓度，可以用一定体积中微粒的总质量来表示，基本单位是微克/米，也可以 用数密度即单位体积内的粒了数目来表示气溶胶的分布特性通常可用其粒了数H（n）、粒 了表面积（S）、粒了的体积（V）或质量（m）按粒径大小（D）的分布来描述，一般作dn/d lgD、dS/d IgD和dV/d lgD对IgD的分布图，它们基木上呈正态分布对于半径⑴在0.1微米和10微米 之间的粒了，一般用容格（Junge）分布来表示，即：n（r）=Cr式中v近似等于3,C是正比于粒子浓度的常数但是20世纪70年代以來，有人提岀三 模态大气气溶胶的分布（爱根核模、积聚模和粗粒了模）图中还示出它们的粒径范围、主 要质量源以及质量的输入或去除的主要过稈由此可见，爱根核范围的粒了是由高温过程或 化学过稈产生的蒸汽凝结而成;积聚作用范围的粒子是由核模中的粒子凝聚或通过蒸汽凝结 长大而形成，80%以上的大气硫酸盐微粒属于此模；粗粒子则是由液滴熬发、机械粉碎等过 程形成。
细粒了和粗粒了的分界线通常育径为2微米左右从对人体呼吸道的危害看來,10 微米以上的粒了,常阻留在鼻腔和鼻咽喉部；2〜10微米的粒了大部分留在上呼吸道，而2微 米以下的粒了随着粒径的减小在肺内滞留的比率增加,0.1微米以下的粒了随着粒径的减小 在支气管内附着的比率增加半径小于0」微米的粒子,其数密度随离地面高度的增加而减 小，这表明它们来源于地表；但半径0」〜1微米的粒子,其数密度在对流层顶上部随高度逐 渐增加，并且在15〜20公里附近出现极大值，形成平流层内的气溶胶层，这层气溶胶可能是 火山喷岀物气体在平流层中经氧化成I古I体而形成的它虽然只占一大气中气溶胶总量的百分之 几，但对于大气的气温有重要的影响 通过大气遥感可探测气溶胶粒了的平均谱分布特性:由于气溶胶的分散介质是气体，气体的粘度小，分散相与分散介质的密度差很大，质点 相碰时极易粘结以及液体质点的挥发，使气溶胶有其独特的规律性气溶胶质点有相当大的 比表面和表瓯能，可以使一些在普通情况下相当缓慢的化学反丿、、z进行得非常迅速，甚至可以 引起爆炸，如磨细的糖、淀粉和煤等 气溶胶质点能发生光的散射，这是使天空成为蓝 色，太阳落山时成为红色的原因。
在动力性质方面，其布朗运动非常剧烈，当质点小时具有 扩散性质；当质点大时，由于与介质的密度差大，沉降显著因介质是气体，这些动力性质 与气体分子白由路稈有关在电学性质方面，气溶胶粒子没有扩散双电层存在，但可以带电, 其电荷来源于与大气中气体离了的碰撞或与介质的摩擦，所带电荷量不等，且随时间变化; 质点既可带正电也可带负电，说明其电性决定于外界条件在稳定性方面，气溶胶粒了没有 溶胶粒了那样的溶剂化层和扩散双电层,相碰时即发生聚结,生成大液滴（雾）或聚集体（烟）, 此过程进展极其迅速，所以气溶胶是极不稳定的胶体分散体系，但由于布朗运动的存在，也 具有一定的相对稳定性作用：气溶胶是液态或間态微粒在空气中的悬浮体系它们能作为水滴和冰晶的凝结核（见大 气凝结核、大气冰核）、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的重 要组成部分气溶胶粒了能够从两方血影响天气和气候一方面可以将太阳光反射到太空中，从而冷 却大气，并会使大气的能见度变坏另一方瓯却能通过微粒散射、漫射和吸收一部分太阳辐射, 减少地面长波辐射的外逸，使大气升温研究称气溶胶对全球变暧的“冷却效应”很微弱一位挪威科学家表示，他已经估测出 了气溶胶到底能对气候产生多大影响。
气溶胶的危害：气溶胶粒了浓度大时可以导致大气能见度的降低，到达地面的太阳关减少，降低 地表温度，影响植物的生长同时气溶胶能为酸南的形成提供良好的反应条件，这就 促进了酸雨的形成气溶胶不仅对能见度和气候有巨大的作用，而且对人体健康和生活质量也有巨 大的影响人们在呼吸时吸入的不是纯净的空气而是气溶胶，所以，显而易见，在空 气质量不好的地方，如：工业、矿山、被污染的地方的空气对人体祁是有害的一般 而言粒径大于10微米的不能通过呼吸道进入人体，小于0. 1微米的可以在呼吸道白 由的进出，在0. 1〜10微米的可以通过呼吸进入呼吸道在0. 1〜4微米的在肺部沉 积，在0.1〜2. 5微米的沉积最多气溶胶与全球变散布在大气中的气溶胶微粒对太阳光具有反射效应，进而可以“遮蔽”全球变暖的影响 而这位挪威科学家的研究项H的忖的是要综合运用反丿应这种“直接气溶胶效戒”的各类模世 和观测结果，以准确评估这一冷却效应的作用据英国广播公司消息，挪威国际气候和环境研究中心的气候科学家冈纳•迈尔（Gurmar Myhre）在《科学》杂志上报告说，他的研究发现冷却效应并不像此前研究预测的那么强烈 迈尔说，这能清楚地表明到日前为止人类到底给气候带来了多大的改变。
他研究的污染微粒 包括硫酸盐等T业气溶胶、燃烧农业废弃物所排放的硝酸盐以及柴油发动机和H它燃烧形式 所产生的黑碳（煤烟）气溶胶排放的全球模型显示，温室气体造成的全球变暖有大约 10%被它们（气溶胶）的冷却效应消除了参与该项研究的英国气象局气溶胶研究员吉 姆•海伍徳Gim Haywood）解释说，“但利用卫星手段探测到的大气气溶胶的含量却表明， 冷却效应消除了大约20% （的全球变暖）迈尔协调了两种方法，最终得到了一个更为精确的评估数据一一冷却效应接近10% 这一结果比联合国政府间气候变化专家委员会（IPCC）此前所预测的要弱硫酸盐和有机碳 反射太阳辐射，而黑碳在很大稈度上却会吸收太阳辐射他解释说模型考虑到了黑碳 （排放）增幅多于其它两种气溶胶的情况但基于观测的方法却难以将其考虑在内，因为我 们貝有针对当前状况的观测数据，而且不是在人类活动开始Z前的这将对以后的气候预测 产生影响海伍徳说不过，气溶胶对气候的影响远不II：于此气溶胶微粒会改变云层，增加大气中液滴浓度， 从而增加云量边尔说，这种“间接气溶胶效应”引起的遮蔽或者冷却作用仍然存在“很多 不确定”海伍徳对此表示同意气溶胶对云量的影响让我们很伤脑筋，”他说，“这给 我们的数据采集留下了一个大空白。
他和英国气彖局的同事已经开始研究是否可以利用气 溶胶来有意地遏制全球变暖在最近的一项研究中，他通过气候模型来预测，利用海盐颗粒增加云层的反照率这 种故意使云层变亮的手段将对全球气温产生什么样的影响研究小组发现，全球变暖将被延 缓多达25年，但他们同时发现，这种方法也会带来很多不利影响研究人员说，其中最严 重的示果就是，南美地区的降雨量将大幅减少，这很可能会加速亚马逊雨林的枯萎，给这一 tit界主要碳汇造成损失采用这种方法，你必须非常谨慎地选择云层海伍徳说迈尔 指出，同温室气体相比，气溶胶对气候的影响最终将变得无足轻重气溶胶的寿命很短，而温室气体的寿命却很长——二氧化碳可以存在100多年 他说，“在将来，温室气体才是全球变暖真正的大问题它们的影响将越来越重要。