エアロゾルの生成と動態

エアロゾル粒子が核生成によって生成され、成長し、凝集し、除去されることで、大気中の粒子集団がどのように形成されるかを説明する。

Definition

エアロゾルの生成と動態とは、エアロゾル粒子を生成し、その数と粒径分布の時間的変化を支配する微物理学的プロセスを研究することである。

Scope

ガスから粒子への核生成による新規粒子形成、ナノ粒子の凝縮成長、ブラウン凝集、エアロゾル粒径分布のモード構造、乾性沈着と湿性除去、および進化する粒子集団を支配する一般動態方程式を対象とする。

Core questions

• 大気中の蒸気から新しい粒子はどのように核生成されるのか？
• 核生成モード、蓄積モード、粗大モード間で粒子を移動させるプロセスは何か？
• エアロゾルはどのように大気から除去されるのか？

Key theories

エアロゾルの一般動態方程式

核生成、凝縮、凝集、除去を組み合わせてエアロゾル集団の進化を予測する、粒子サイズ分布の連続方程式。

Mechanisms

硫酸などの低揮発性蒸気がクラスターを形成し、核生成障壁を乗り越えると新しい粒子が形成され、その後、追加の蒸気の凝縮によって成長する。凝集は小さな粒子を結合させ、数をより大きなサイズに移行させ、特徴的な核生成モード、アイケンモード、蓄積モード、粗大モードを生成する。除去は、最大の粒子と最小の粒子にとって重要な乾性沈着と、蓄積モード粒子の寿命を支配する雲や降水中の湿性除去によって起こる。

Clinical relevance

粒子の動態は、健康、視程、および気候に影響を与える雲凝結核の供給に関連する浮遊粒子の濃度とサイズを決定する。

History

エアロゾル集団の動態は20世紀後半に定式化され、1990年代以降の野外調査、特にKulmalaとその同僚による調査は、新規粒子形成が広範な大気現象であることを確立した。

Key figures

• Markku Kulmala
• John Seinfeld

Seminal works

• kulmala2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

新規粒子形成とは何か？

硫酸などの微量蒸気が核生成して微小なクラスターとなり、その後成長する際に、新しいエアロゾル粒子が自発的に生成されることである。これは大気中の粒子数の主要な発生源である。