Образование и динамика аэрозолей

Как аэрозольные частицы зарождаются путем нуклеации и растут, коагулируют и удаляются, формируя популяцию атмосферных частиц.

Definition

Образование и динамика аэрозолей — это исследование микрофизических процессов, которые создают аэрозольные частицы и управляют временной эволюцией их количества и распределения по размерам.

Scope

Охватывает образование новых частиц путем нуклеации из газовой фазы, конденсационный рост наночастиц, броуновскую коагуляцию, модальную структуру распределений аэрозолей по размерам, сухое осаждение и влажное вымывание, а также общее динамическое уравнение, которое описывает эволюцию популяции частиц.

Core questions

• Как новые частицы нуклеируются из атмосферных паров?
• Какие процессы перемещают частицы между нуклеационной, аккумуляционной и грубодисперсной модами?
• Как аэрозоли удаляются из атмосферы?

Key theories

Общее динамическое уравнение для аэрозолей

Уравнение непрерывности для распределения частиц по размерам, которое объединяет нуклеацию, конденсацию, коагуляцию и удаление для прогнозирования эволюции популяции аэрозолей.

Mechanisms

Новые частицы образуются, когда пары с низкой летучестью, такие как серная кислота, образуют кластеры и преодолевают барьер нуклеации, а затем растут за счет конденсации дополнительных паров. Коагуляция объединяет мелкие частицы, смещая количество в сторону больших размеров и создавая характерные нуклеационные, айткеновские, аккумуляционные и грубодисперсные моды. Удаление происходит посредством сухого осаждения, важного для самых крупных и самых мелких частиц, и посредством влажного вымывания в облаках и осадках, которое доминирует в продолжительности жизни частиц аккумуляционной моды.

Clinical relevance

Динамика частиц определяет концентрацию и размер взвешенных частиц, имеющих отношение к здоровью, видимости и образованию ядер конденсации облаков, влияющих на климат.

History

Динамика популяций аэрозолей была формализована в конце двадцатого века, а полевые кампании с 1990-х годов, особенно те, которые проводились под руководством Кульмалы и его коллег, установили образование новых частиц как широко распространенное атмосферное явление.

Key figures

• Markku Kulmala
• John Seinfeld

Seminal works

• kulmala2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Что такое образование новых частиц?

Это спонтанное образование свежих аэрозольных частиц, когда следовые пары, такие как серная кислота, нуклеируются в крошечные кластеры, которые затем растут, что является основным источником количества атмосферных частиц.