气溶胶的来源及造成的影响

相形2019-06-03

气溶胶的来源

气溶胶按其来源可分为一次气溶胶和二次气溶胶两种。它们可以来自被风扬起的细灰和微尘、海水溅沫蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的烟尘等天然源,也可以来自化石和非化石燃料的燃烧、交通运输以及各种工业排放的烟尘等人为源。

自然产生

天然气溶胶:云、雾、霭、烟、海盐等。

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生物气溶胶:微粒中含有微生物或生物大分子等生物物质的称为生物气溶胶,其中含有微生物的称为微生物气溶胶。

人类产生

工业化气溶胶:有杀虫剂、消毒剂和卫生消毒剂、洗涤剂和清洁剂、蜡、油漆和发胶。

食用气溶胶:搅拌过的奶油。


气溶胶造成的影响

全球变暖

雾、烟、尘埃等是最常见的自然气溶胶。通过对密封装置的加压,可从各种各样的物质中产生气溶胶,其中包括杀虫剂、油漆、喷发定型剂等。这种物质与一种易于液化的气体混合,一旦释压,后者会产生推进作用。

人们普遍担心,由于加入氟化物的碳氢化合物比空气轻,因而会在大气层中引起一系列反应,从而破坏臭氧层。因臭氧层保护地球上的生物免受紫外线的辐射,因此制定了一些措施,禁止在气溶胶中使用加入氟化物的碳氢化合物。

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研究称气溶胶对全球变暖的“冷却效应”很微弱。一位挪威科学家表示,他已经估测出了气溶胶到底能对气候产生多大影响。

散布在大气中的气溶胶微粒对太阳光具有反射效应,进而可以“遮蔽”全球变暖的影响。而这位挪威科学家的研究项目的目的是要综合运用反应这种“直接气溶胶效应”的各类模型和观测结果,以准确评估这一冷却效应的作用。

在最近的一项研究中,他通过气候模型来预测,利用海盐颗粒增加云层的反照率这种故意使云层变亮的手段将对全球气温产生什么样的影响。

研究小组发现,全球变暖将被延缓多达25年,但他们同时发现,这种方法也会带来很多不利影响。研究人员说,其中最严重的后果就是,南美地区的降雨量将大幅减少,这很可能会加速亚马逊雨林的枯萎,给这一世界主要碳汇造成损失。

“采用这种方法,你必须非常谨慎地选择云层。”海伍德说。迈尔指出,同温室气体相比,气溶胶对气候的影响最终将变得无足轻重。

“气溶胶的寿命很短,而温室气体的寿命却很长——二氧化碳可以存在100多年。”他说,“在将来,温室气体才是全球变暖真正的大问题。它们的影响将越来越重要。”


环境污染

霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10公里的空气普遍混浊现象,这里的干尘粒指的是干气溶胶粒子。一般情况下,当能见度在1~10公里时可能既有干气溶胶的影响,也可能有水滴的贡献,且不易区分,所以就被称为“雾-霾”现象。

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由于在实际的大气中没有气溶胶粒子作为云雾的凝结核,无法形成雾,所以雾和霾的背后都与气溶胶粒子有关。

造成大气污染的空气气溶胶有烟雾、硫酸雾及光化学烟雾等。微粒物主要来源于工业生产、加工过程、各种锅炉或炉灶排出的烟尘以及汽车排出的污染物及由它转化成的二次污染物。

气溶胶在气体介质中作布朗运动,不因重力作用而沉降,因此,可长期悬浮于空气之中。气溶胶粒子可通过呼吸道,侵入人体,对人体健康造成危害。因此,应该通过改进燃烧方式,采用无污染或少污染能源,提高除尘器效率以及植树造林等措施,加强对微粒的控制。

工业城市上空的烟雾和工厂、矿井中的烟尘对人体健康危害极大,还有破坏大自然的酸雨以及易引起爆炸的粉尘,都和气溶胶有关。


农业影响

气溶胶对气候和环境的影响,必将影响植被的生长及农业生产。大气气溶胶包括的种类繁多,按成分来源,可将气溶胶分为人为源气溶胶和白然源气溶胶。

大气气溶胶对植物的影响,一般通过改变植物光合有效辐射的数量和质量或气候因了来影响植物的生长发育,即大气中的气溶胶粒了吸收、散射太阳辐射,使地面接受太阳辐射减少,导致植物PAR随之减少,造成农作物生长受阻。

Lianhong Gu等根据全球第一生产力模型提出气溶胶的散射对陆地生态系统生产力有有利影响,像散射辐射导致林冠高效率的有效光能利用,还会降低林冠光合作用饱和度。

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Chameides等根据中国气溶胶光学厚度及其对总辐射削弱的估算结果,结合作物生长模式,初步评估了气溶胶对南京地区冬小麦和水稻产量的影响。结果显示,辐射的降低与产量的降低呈1:1的线性关系,产量大约降低5%-30%。

但Roderick等得出中等气溶胶浓度和中等云量情况下净植被生产力(NPP)最高的研究结论,认为气溶胶的增加一定程度上提高NPP。

后来Cohan等利用两个冠层光合作用模式分析了中纬度地区夏季光合有效辐射减少和漫射辐射增加给植被生产力造成的综合影响时发现,不同地区因气溶胶光学厚度和云量的不同,对植被生长可能有害,但亦可能有利。

Dev Niyogi通过观测试验,研究气溶胶沉降对不同植被包括树木、作物和草地的碳同化的影响,分析指出了不同漫射光比例和云量时,对3种植被碳同化的影响程度也不同。


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