气溶胶的形成与动力学

气溶胶粒子如何通过成核作用诞生、生长、凝结并被清除，从而塑造大气粒子群。

Definition

气溶胶的形成与动力学是研究产生气溶胶粒子并控制其数量和粒径分布随时间演变的微观物理过程的学科。

Scope

涵盖了通过气-粒成核作用形成新粒子、纳米粒子的凝结生长、布朗凝结、气溶胶粒径分布的模态结构、干沉降和湿清除，以及控制粒子群演变的通用动力学方程。

Core questions

• 新粒子如何从大气蒸汽中成核？
• 哪些过程使粒子在成核模态、积聚模态和粗粒子模态之间移动？
• 气溶胶如何从大气中清除？

Key theories

气溶胶通用动力学方程

一个粒子尺寸分布的连续性方程，结合了成核、凝结、凝结和清除，以预测气溶胶群体的演变。

Mechanisms

当硫酸等低挥发性蒸汽聚集并克服成核势垒时，新粒子形成，然后通过额外蒸汽的凝结而生长。凝结作用使小粒子合并，将数量转移到更大的尺寸，并产生特征性的成核模态、艾特肯模态、积聚模态和粗粒子模态。清除作用通过干沉降发生，这对于最大和最小的粒子很重要；通过云和降水中的湿清除发生，这主导了积聚模态粒子的寿命。

Clinical relevance

粒子动力学决定了与健康、能见度以及影响气候的云凝结核供应相关的空气中粒子的浓度和大小。

History

气溶胶群体的动力学在20世纪后期被正式确立，自1990年代以来，特别是Kulmala及其同事领导的野外活动，将新粒子形成确立为一种普遍的大气现象。

Key figures

• Markku Kulmala
• John Seinfeld

Seminal works

• kulmala2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

什么是新粒子形成？

它是当硫酸等微量蒸汽成核形成微小簇，然后生长时，自发产生新鲜气溶胶粒子的过程，这是大气粒子数量的主要来源。