Оглавление [Скрыть]
- 1 Аэрозоль
- 1.1 Определение и классификация аэрозолей
- 1.2 Влияние аэрозолей на климат
- 1.3 Корабельные следы
- 1.4 Потепление и охлаждение
- 1.5 Аэрозоли в помещениях
- 1.6 Распределение частиц по размерам
- 1.7 Физика аэрозольных частиц
- 1.8 Динамика аэрозолей
- 1.9 Режимы динамики
- 1.10 Разделение на разделы
- 1.11 Активация аэрозолей
- 1.12 Решение общего динамического уравнения
- 1.13 Обнаружение аэрозолей
- 1.14 Осаждение аэрозолей в дыхательной системе
- 1.15 Фракции аэрозолей
- 1.16 Критерии отбора по размеру
- 1.17 Стандарты и рекомендации
- 1.18 Полный текст статьи:
- 2 Аэрозоль
Аэрозоль
-
Определение и классификация аэрозолей
- Аэрозоль — это взвесь мелких твердых частиц или капель жидкости в воздухе или другом газе.
- Аэрозоли могут образовываться естественным или антропогенным путем.
- Термин “аэрозоль” обычно относится к смеси частиц, а не к отдельным частицам.
- Природные аэрозоли включают туман, дымчатость и пыль.
- Антропогенные аэрозоли включают загрязнители воздуха, туман от гидроэлектростанций, орошения, запахи, дым, пыль, пестициды и медицинские препараты.
-
Влияние аэрозолей на климат
- Вулканический аэрозоль отражает солнечный свет и понижает температуру.
- Пыль пустыни поглощает тепло и препятствует образованию грозовых облаков.
- Сульфатные аэрозоли влияют на поведение облаков.
- Аэрозоли поглощают загрязняющие вещества, что может нанести ущерб окружающей среде и здоровью человека.
-
Корабельные следы
- Облака, образующиеся вокруг выхлопных газов судов, называются корабельными следами.
- Молекулы воды собираются вокруг частиц выхлопных газов, образуя затравку облака.
- Облака растягиваются по длинной узкой дорожке, напоминающей длинные нити над океаном.
-
Потепление и охлаждение
- Потепление, вызванное парниковыми газами, частично компенсируется охлаждающим эффектом аэрозолей.
- В 2020 году правила сократят выбросы диоксида серы на 80%, что приведет к глобальному шоку.
-
Аэрозоли в помещениях
- Аэрозоли в диапазоне 20 мкм долго сохраняются в помещениях с кондиционированным воздухом.
- Такие аэрозоли могут способствовать развитию пандемии, как в случае с COVID-19.
-
Распределение частиц по размерам
- Монодисперсные аэрозоли описываются одним числом — диаметром частиц.
- Полидисперсные аэрозоли имеют сложное распределение частиц по размерам.
- Распределение частиц определяется относительным количеством частиц в каждом интервале размеров.
- Частотная функция описывает распределение частиц по размерам.
-
Физика аэрозольных частиц
- Конечная скорость частицы в жидкости зависит от числа Рейнольдса и формы частицы.
- Закон Стокса описывает сопротивление движению сферической частицы.
- Аэродинамический диаметр частицы неправильной формы определяется как диаметр сферической частицы с той же скоростью осаждения.
-
Динамика аэрозолей
- Динамика аэрозолей объясняет эволюцию популяций частиц.
- Концентрация частиц меняется под действием внешних и внутренних процессов.
- Общее динамическое уравнение аэрозоля описывает изменение численной плотности частиц.
-
Режимы динамики
- Число Кнудсена определяет три режима динамики: свободномолекулярный, непрерывный и переходный.
- В свободномолекулярном режиме частицы взаимодействуют с газом как молекулы.
- В непрерывном режиме частицы взаимодействуют с газом как жидкость.
- В переходном режиме частицы взаимодействуют с газом как смесь молекул и макроскопических сил.
-
Разделение на разделы
- Теория разделения аэрозоля описывает конденсацию и испарение частиц.
- Нуклеация — процесс образования аэрозольной массы из газообразного предшественника.
- Гетерогенное зарождение происходит на поверхностях ранее существовавших частиц.
- Гомогенное зарождение происходит при высоком пересыщении и отсутствии подходящих поверхностей.
-
Активация аэрозолей
- Вода активирует частицы аэрозолей, образуя облачные капли.
- Мелкие частицы требуют более высокой влажности для равновесия.
-
Решение общего динамического уравнения
- Общих решений не существует.
- Используются методы: моментный, модальный/секционный, квадратурный метод моментов, метод Монте-Карло.
-
Обнаружение аэрозолей
- Аэрозоли измеряются на месте или дистанционно.
- Методы измерения на месте: AMS, DMA, EAS, APS, AAC, WPS, MOUDI, CPC, ELPI, APM, CPMA.
- Методы дистанционного зондирования: солнечный фотометр, лидар, спектроскопия изображений.
-
Осаждение аэрозолей в дыхательной системе
- Частицы оседают в верхних дыхательных путях, трахее, бронхиолах или альвеолах.
- Изобретены аэрозольные пробоотборники для отбора частиц в определенных отделах дыхательной системы.
-
Фракции аэрозолей
- Вдыхаемая фракция зависит от скорости и направления ветра, распределения частиц по размерам.
- Грудная фракция зависит от осаждения частиц в верхних дыхательных путях.
- Вдыхаемая фракция зависит от осаждения частиц в альвеолярной области.
-
Критерии отбора по размеру
- PM10: частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм.
- PM2,5: частицы с аэродинамическим диаметром 2,5 мкм.
- PM10 соответствует “торакальной конвенции”, PM2,5 – “конвенции о вдыхании с высокой степенью риска”.
-
Стандарты и рекомендации
- Агентство по охране окружающей среды США заменило старые стандарты на PM10 и PM2,5.
- Международная ассамблея по исследованию аэрозолей и Американская ассоциация по исследованию аэрозолей предоставляют дополнительную информацию.