大气气溶胶的认识

1、我对大气气溶胶研究的认识气溶胶是液态或固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。雾、烟、霾、轻 雾（霭）、微尘和烟雾等,都是天然的或人为的原因造成的大气气溶胶。 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10-3cm10-7cm,分散介质为气体。天空中的云、雾、尘埃，工 业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟， 采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕 和毒烟等

2、都是气溶胶的具体实例。分类气溶胶按其来源可分为一次气 溶胶（以微粒形式直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。它们可以来自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，也可以来自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。一般说来,半径小于1 微米的粒子，大都是由气体到微粒的成核、凝 结、凝聚等过程所生成；而较大的粒子，则是由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

3、球形，固体微粒则形状不规则，其半径一 般为10-3102微米。粒径在10-1101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面具有重要作用。小 粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所限制，而大粒子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，各种粒子的沉降速度不同。比较合理的原则是照顾到分散相的特点和制备条件，常将气溶胶分成三大类：雾，指液体粒子的凝聚性气溶胶和分散性气溶胶；尘， 指固态粒子的分散性气溶胶；烟，指固态粒子的凝聚性气溶胶。对大气气溶胶的定义与通常有三种:定义 1 ：悬浮在大气中的固态粒子或液态小滴物质的统称。定义 2：悬浮在

4、大气中的固态粒子或液态小滴物质的统称。定义 3：空气中的液态或固态微粒悬浮物。大气气溶胶有着众多的自然源和人为源,例如火山的喷发,海水的溅 沫,地面的扬尘,生物体的燃烧以及人类活动,燃料的使用等过程产生 的各种颗粒物。但由于它在大气中的停留时间较短,其特性随空都有 明显的变化,因此到目前为止,我尚且还缺少足够的数据来研究大气 气溶胶对气候系统的确切影响。根据目前的研究结果,由气溶胶引起 的全球平均辐射强迫和温室气体引起的辐射强迫量级相等却相反, 气溶胶引起的温度降低有可能局部抵消由于温室气体引起的全球 温度升高。但相对于温室气体的研究来说,有关气溶胶辐射强迫信在 低或者很低的水平1 ,因此这还

5、是一个需要进一步加强研究的领域 气溶胶对气候和环境的辐射效应研究基本上是从20 世纪90 年代开 始的,主要包含两部分内容:一是不同地区气溶胶对周围环境的辐射 效应研究,主要局限于局地范围和特定的气溶胶类型;二是气溶胶气 候效应的模式研究,主要从局域和全球尺度对气溶胶的气候效应进 行模拟研究,以阐明气溶胶对气候变化的影响。在研究局地气溶胶辐 射效应方面,兰州大学作了大量的研究工作。兰州是中国主要的重业 城市,由于其特殊的地理环境,兰州市的大气环境污染是一个非常出 的问题,20 世纪 80 年代开始兰州大学就开展了光化学烟雾等方面的 研究工作,90 年代开始关注气溶胶对环境的辐射效应,对城市边界

6、层 气溶胶的辐射效应进行了很有成效的研究工作,并建立了兰州城市 气溶胶光学特性参数化方案,文献 21 对此有详细论述。李子华等 63 ,64 对重庆气溶胶辐射特性也进行了详细研究。沈志宝、魏丽等65 67 根据“黑河地区地2气相互作用观测试验研究” (HEIFE)的地面 辐射和大气浑浊度观测资料,配合同期 AVHRR 卫星观测资料,研究 了大气沙尘辐射特性以及大气沙尘对地面辐射收支的影响。张瑛 等68 还研究了不同比例、不同尺度、不同混合方式情况下硫酸盐和 碳黑气溶胶的辐射效应。在城市大气中, 由于汽车尾气和燃煤排放 出大量污染气体可通过气2粒转化过程形成二次气溶胶,由于其粒 子小、平均寿命长

7、已对城市大气环境产生显著影响。首先微米级的 气溶胶粒子对人的呼吸系统产生重要影响, 危害人类健康, 其次 高浓度的气溶胶可以降低大气的能见度从而影响飞机的正常起 落。M art inu s EIWo lf对人类活动排放到对流层颗 粒物进行了研究。在其列出的清单中估算了直接颗粒物的排放和从 大气中化学反应在而产生的二次颗粒物特别是SO 2。全球范围内 人为源排放的直径小于10Lm的颗粒物为345t.a,包括次生的NO -3和有机物。这些进入对流层的粒子中大约35%是从排放的SO 2 氧化而来的硫酸盐。世界范围内的排放主要是由化石燃料的燃烧, 尤其是煤和生物质的燃烧决定的。这种排放到2040 年将会增长 115 211倍，大部分来源于化石燃料的燃烧。发展中国家增长将 会最大, 尤其是印度和中国。现在人为源的排放与自然源排放相比 只占很小的比例。但到2040 年人类造成的组分将能和自然源相当。 这些增长将通过增加辐射散射的直接影响和改变云的反照率和覆 盖率的间接影响增加对气候强迫的负面影响。这些强迫在空间上是 不一致的, 并将与温室气体引起的气候强迫叠加。尽管气溶胶粒子 对气候和环境质量有重要影响, 但在目前的全球气候与环境模型 中对气溶胶的影响的考虑不足。其原因是缺乏关于气溶胶综合性 的全球数据; 缺乏对与