氣溶膠

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氣膠污染遍及北印度與孟加拉。圖片來源:美國太空總署NASA

氣懸膠體(aerosol;又稱 氣溶膠、氣膠、煙霧質),是指固體液體微粒穩定地懸浮於氣體介質中形成的分散體系,其中顆粒物質則被稱作懸浮粒子,其粒徑大小多在0.01-10微米之間,根據其生成原因可分為自然源及人為源兩種。氣懸膠體會吸收或散射大氣輻射減少到達地表之輻射量,另外也會成為凝結核而影響的性質,進而改變地球的氣候

氣溶膠的種類[編輯]

自然源[編輯]

人為源[編輯]

人為排放之氣溶膠與空氣污染相關,常見成份有硫酸鹽黑碳等。

氣溶膠的觀測[編輯]

氣膠會吸收或散射特定波長之太陽光,尤其是550nm左右波長之可見光。透過地面觀測與太陽常數之比較,可以求得氣膠光學厚度作為衡量總大氣柱內氣膠濃度之高低。由比爾-朗伯定律

NASA AERONET AOD Beijing 20160317.gif

可得

其中:

  • 為太陽常數。
  • 為地面或衛星觀測半徑。
  • 氣膠光學厚度

目前常見的氣膠觀測儀器如下:

太陽光度計[編輯]

美國太空總署戈達德太空飛行中心Aeronet頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)。

短波旋轉輻射儀[編輯]

旋轉輻射儀(MultiFilter Rotating Shadowband Radiometer,MFRSR)為美國國家海洋暨大氣總署全球監測部(Global Monitoring Division,GMD)下設立的儀器之一。透過觀測不同波段的地面全天及散射輻射通量,可以反演出大氣的氣膠光學厚度。[1]

氣溶膠對環境的影響[編輯]

火山爆發使太陽輻射降低

CFC對臭氧的影響[編輯]

臭氧天然存在於地球的高層大氣中,形成一個氣層,可防止一部分紫外輻射照射到地球上。如果這個大氣臭氧層變得更稀薄,則會有更多的紫外線到達地球,可能損害作物,恐怕還可能導致人類的皮膚癌發生率增加。

20世紀70年代,美國科學家斷定,臭氧的濃度正在緩慢降低。來自氣溶膠及其他來源的CFC正在上升到高層大氣,在那裏被紫外線分解。這種作用釋放出氯原子,後者與臭氧形成新的化合物。理論上,大氣臭氧在此過程中逐漸減少。

這種研究結果引起廣泛的注意,1978年美國政府在大部分產品中禁用CFC氣溶膠。兩年後,美國聲明,它打算首先制止所有產品中CFC產量的增長,然後急速削減生產。氣溶膠工業辯駁這種行動,宣稱臭氧耗竭論有問題。他們還堅持,美國的行動沒有國際合作,損害了美國工業而不解決任何問題。到了1981年底,只有加拿大瑞典挪威美國一起禁止CFC氣溶膠。歐洲共同市場各國已貫徹縮減使用碳氟化合物噴射劑。

煙霧對大氣影響[編輯]

煙霧可危害多種物質,包括動植物。化學方法產生的一團煙霧可刺痛眼睛並使呼吸困難。如果煙霧產生於大量燒煤和工業排放氣體廢物的地區,則這種有害氣體通常含有二氧化硫和氮的各種氧化物。汽車排氣含有燃料的未完全燃燒部分。

有害物質可傳播很遠。例如,二氧化硫可與大氣水分化合而生成硫酸。然而風可將含酸的雲吹走許多千米,然後才以污染性酸雨的形式釋放出它的水分。

在陽光強烈和風力輕微的地方,所產生的煙霧危害最大。在這種情況下,大氣逆溫常在一個地區的上空保持一團靜止的空氣。在逆溫中,重空氣位於較輕空氣的上面並壓住它。陽光使一些汽車排出的煙氣變為臭氧。停滯空氣中的臭氧增多,可導致很多危害。煙霧的有害作用已成為制定防止污染的法律中的主要因素。

氣溶膠產品[編輯]

在氣溶膠產品中,將待噴施的產品用一種稱為噴射劑的氣體保持着壓力。待閥門打開,該氣體即將該產品以噴霧或泡沫的形式噴出。

在氣溶膠商品中,將氣體加壓貯存於罐中。該罐封閉後氣體充滿該產品上面的空間,使用產品時氣體即膨脹。隨着產品的消耗、壓力不斷降低。這種類型的氣溶膠用於釋放大滴的噴霧,如用於洗衣的預去污機、表面殺蟲劑和發動機起動器中。欲得均勻的壓力,須將產品與噴射劑相混合,後者可以是一種液體,當使用產品時它急速 蒸發到剩餘空間中。如果將一種適當的氣體在足夠的壓力下溶解在產品中,也可獲得同樣的效果。必須蒸發該氣體以保持壓力。

採用噴射劑的類型取決於產品的最終用途。食品的常用噴射劑必須無味、無毒。如二氧化碳氧化亞氮。非食品氣溶膠的最常用噴射劑是烴類,通常是丙烷異丁烷正丁烷的混合物。合成化合物中的氯氟碳化合物(CFC)類成員也已廣泛應用。但它們可危害環境。

註釋[編輯]

  1. ^ ESRL Global Monitoring Division. [2016-01-16]. (原始內容存檔於2016-01-14). 

參考文獻[編輯]

延伸閲讀[編輯]

  • Friedlander, Sheldon K. Smoke, Dust and Haze 2e. 2000. ISBN 978-0-19-512999-1. 
  • Kulkarni, Pramod; Baron, Paul A.; Willeke, Klaus, Aerosol Measurement - Principles, Techniques, and Applications,頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) 2011, John W&S, ISBN 978-0-470-38741-2.
  • Preining, Othmar and E. James Davis (eds.), History of Aerosol Science, Österreichische Akademie der Wissenschaften, ISBN 3-7001-2915-7 (pbk.)
  • Aerosol Education Resources
  • Pruppacher, H. R.; J. D. Klett. Microphysics of Clouds and Precipitation 2nd. Springer. 1996-12-31. ISBN 978-0-7923-4409-4. 
  • Seinfeld, John; Spyros Pandis. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change 2nd. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. 1998. ISBN 978-0-471-17816-3. 

參看[編輯]

外部連結[編輯]