无处不在的气溶胶

无处不在的气溶胶

作者：杨俊梅 申东东 蔡兆鑫 封秋娟

来源：《科学之友》2022年第12期

气溶胶在大气中无处不在，是一种悬浮在空气或其他气体介质中的气态分散系统，能够以

固态或液态颗粒存在。由于来源和形成原因等差异，气溶胶粒子尺度分布范围较广，大小通常

位于0.01～100微米。气溶胶在自然界中的存在形式主要包括烟、雾、微尘颗粒、霾等。受人

为和生态因素的共同影响，气溶胶是空气中一种较为复杂的污染物。气溶胶颗粒能够直接被人

体感官察觉到，它的存在对人类视觉和呼吸系统有较大影响。

按照来源分类，气溶胶可分为一次气溶胶和二次气溶胶，其中一次气溶胶是指产生后直接

进入大气中，二次气溶胶是指发生以后又经过污染物的转化而形成。此外，气溶胶按来源还可

分为天然源和人为源。天然源包括风吹过后产生的微尘、森林燃烧后的烟尘、火山喷发生成的

火山灰等散落物或者海水蒸发生成的盐粒子等。人为源则指的是由交通运输或工业生产排放到

大气的烟尘、化石或非化石燃料的燃烧等。

山西气溶胶光学厚度分布图

按照气溶胶粒子的物理性质，烟和尘为固态气溶胶，雾为液态气溶胶，烟雾为固液混合态

气溶胶。按照粒子尺度的不同，气溶胶可分为总悬浮颗粒物、飘尘、降尘和可吸入粒子四类，

总悬浮颗粒物是指粒径小于100微米，分散在大气中的气溶胶粒子。飘尘是指粒径在10微米

以下，能长时间在大气中漂浮的气溶胶粒子。降尘是指粒径大于10微米，在重力作用下能沉

降的颗粒。可吸入粒子是粒径小于10微米，能进入呼吸系统的微粒。根据化学成分的不同，

气溶胶又可分为硫酸盐、硝酸盐、有机物和微量元素等几种类型。

通过吸收和散射太阳辐射，气溶胶粒子能够影响地球和大气系统能量平衡，进而对全球气

候系统产生影响，即直接气候效应。气溶胶粒子还可以作为云凝结核或者大气冰核对云微物理

结构产生影响，进而改变云的特性如形状、云量、寿命等来间接对云的辐射特性和降水产生影

响，即间接气候效应。

在气溶胶和降水相互作用的研究中，科学家们发现了硫酸盐型气溶胶和黑碳型气溶胶能够

明显改变降水强度和分布。这两种气溶胶均为吸湿性气溶胶，来源主要包括工业生产、生物质

燃烧和化石燃烧。吸湿性气溶胶的增加对大气温度和太阳辐射均有影响，可以改变大气环流和

降水。

作为云和降水过程中的重要环节，气溶胶由于其来源复杂，不同区域气溶胶特性差异很

大，使得各地云滴数浓度、谱分布、冰雪晶数浓度等微物理性质和降水不同，进而导致了气溶

胶和云相互作用很难被量化。因此，气溶胶间接效应的研究具有很大的不确定性。

气溶胶粒子增加造成能见度降低是其对天气的直接影响，也是灰霾天气形成的原因之一。

气溶胶观测设备

气溶胶粒子的来源主要包括汽车尾气、工业生产和加工中排出的烟雾以及由它转化成的二

次污染物。如果能改进燃烧方式，使用少污染甚至是无污染的清洁能源，提高除尘器工作效

率，植树造林，将对有效控制气溶胶污染具有重要作用。