气溶胶的物理性质

发布网友发布时间：2022-05-25 14:11

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美国科学家莱尔·达维·古德休制造气溶胶：凡分散介质为气体的胶体物系成为气溶胶。它们的粒子大小约在100~10000纳米之间，属于粗分散物系。气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗粒，有的来源于自然界，如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等：有的是由于人类活动，如煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质，以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。当气溶胶的浓度达到足够高时，将对人类健康造成威胁，尤其是对哮喘病人及其他有呼吸道疾病的人群。空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒，这可能会导致一些地区疾病的流行和爆发。
气溶胶粒子具有分布不均匀、变化尺度小、复杂性的特点，多集中于大气的底层，对云的凝结核、雨滴、冰晶形成，进而对降水的形成起重要作用。气溶胶甚至可以改变云的存在时间，能够在云的表面产生化学反应，决定降雨量的多少，影响大气成分。
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面能，可以使一些在普通情况下相当缓慢的化学反应进行得非常迅速，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自由路程有关。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子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，气溶胶粒子没有溶胶粒子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。描述气溶胶粒度的常用术语是当量直径，即粒子直径的可测量指标。被测的不规则粒子的当量直径就是与之有相同物理性质的球形粒子的直径。一般有空气动力学当量直径、迁移率当量直径、质量当量直径、表面当量直径、扩散当量直径等等。例如，空气动力学直径是与不规则粒子有着相同沉降速率的单位密度（1000kg/m3或1g/cm3）的球形粒子的直径。
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球形，固体微粒则形状不规则，其半径一般为0.001～100微米。粒径在10-1～101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面具有重要作用。
小粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所*，而大粒子的浓度则受沉降作用所*。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。