В метеорологии самые мелкие частицы называют ядрами Айткена. Их появление в атмосфере связано с однородной гомо-или гетеромолекулярной нуклеацией - образованием новых относительно устойчивых частиц из газообразных предшественников. Примером таких процессов может служить образование мельчайших час¥и сажи при горении природного газа или частиц голубоватой дымки, возникающей часто над массивами хвойных лесов в жаркую безветренную погоду в результате окисления выделяемых растениями терпеновых углеводородов С10Н16.[ ...]
Вторую моду образуют аэрозоли, иногда называемые частицами Ми (по имени исследователя, создавшего теорию рассеяния света такими частицами). Они возникают главным образом за счет коагуляции уже существующих частиц ядерной моды или их роста в результате гетерогенной конденсации различных газов (например, паров воды). Поэтому эту моду называют также коагуляционной или конденсационной.[ ...]
Частицы с радиусами более 1 мкм появляются в атмосфере чаще всего в результате процессов разрушения (дисперсии) конденсированной фазы. Это продукты эфлоресценции (испарения воды брызгами морской воды), мелкая фракция вулканического пепла, выбрасываемого в атмосферу при взрывном диспергировании расплавленной магмы за счет спонтанного выделения из нее пузырьков газа, а также поднимаемая ветром в атмосферу минеральная пыль. Преимущественно к дисперсионной моде относятся также биогенные по своему характеру частицы - главным образом фрагменты растительных тканей.[ ...]
Таким образом, атмосферный аэрозоль - продукт сложной совокупности химических, физических и биологических процессов. Основные пути его образования показаны на рис. 4.1.[ ...]
Абсолютная величина счетной и массовой концентрации аэрозолей лежит в широких интервалах: в фоновых районах число частиц обычно находится на уровне 103 частиц в 1 см3 (см 3), а в воздухе городов оно достигает 106-108 см 3. Массовая концентрация их в городском воздухе может превышать 350 мкг/м3, тогда как над открытыми районами океанов она лежит в пределах 20-90 мкг/м3. Характерное для воздуха негородских районов распределение частиц по их числу и массе в зависимости от среднего радиуса представлено на рис. 4.2.[ ...]
Важной характеристикой, определяющей многие фундаментальные свойства аэрозолей, является площадь поверхности образующих их частиц. Вследствие недостаточной изученности этой характеристики при описании свойств и поведения атмосферного аэрозоля обычно прибегают к упрощенному представлению: считают, что частицы имеют сферическую форму, поверхность их однородна, плотность равномерна. Однако электронная микроскопия отчетливо демонстрирует их разнородность: собираемые в тропосфере пробы обычно одновременно содержат сложные агрегаты (длинные цепочки и "звездочки"), иглы и волокна, многогранники и пластинки. Поверхностное распределение аэрозолей, собранных в определенном районе, часто носит полимодальный характер, отражающий различные источники и механизмы образования составляющих их частиц (рис. 4.3).[ ...]
Важно отметить, что поверхность твердых частиц малого размера практически не обводнена. Специальными экспериментами было установлено, что из общего числа частиц с радиусами менее 0,4 мкм (на их долю приходится около 90 % суммарной поверхности тропосферного аэрозоля) обводняется не более 2 %. Это объясняется тем, что конденсация молекул воды на поверхностях с большой кривизной требует большого пересыщения воздуха водяным паром. На более крупных частицах второй моды могут находиться заметные количества воды, а частицы с радиусом более 1 мкм обычно сильно обводнены.[ ...]
Масса тонкодисперсного аэрозоля оценивается величиной около 0,05 Гт, а скорость его образования - около 5 Гт/год. Это означает, что полное обновление происходит примерно 100 раз в год.[ ...]
В тропосфере с высотой, как это видно из рис. 4.4, содержание аэрозолей уменьшается. Вертикальный профиль концентрации частиц в различного рода моделях обычно задается в виде экспоненциальной зависимости = А 0 ехр( г/Н0). Здесь — концентрация частиц на высоте 2, - их приземная концентрация, а Н0 - экспериментально определяемый параметр, зависящий как от природы частиц, так и от условий их существования (главным образом - от турбулентности атмосферы).[ ...]
В аэрозольной модели тропосферы принят следующий средний состав частиц: до высоты 3 км 50 % приходится на долю сульфатов (в основном, в форме среднего сульфата аммония), 35 % - частиц почвенного происхождения, состоящих (в %) из вЮ2 (53), А1203 (17), Ре203 (7) и прочих компонентов (23), и 15 % морской соли (главный компонент - КаС1). Выше 3 км 60 % частиц составляют сульфаты, а 40 % имеют почвенное происхождение. В реальной атмосфере химический состав и распределение частиц по высоте часто значительно отличаются от приведенных и зависят как от деятельности местных источников атмосферного аэрозоля, так и от особенностей атмосферного переноса в тех или иных регионах земного шара.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Пути образования и удаления, а также модальное распределение частиц тропосферного аэрозоля (по Уитби и Кантреллу, 1976) |
 |
| Поверхностное рас- $ |
 |
| Зависимость скорости сухого осаждения аэрозоля от размеров частиц при разных скоростях ветра и (м/с) |
 |