多化学组分对气溶胶的影响
气溶胶的化学成分与环境影响
气溶胶的化学成分与环境影响随着人类社会的不断发展，环境问题越来越引起人们的关注。
而在环境问题中，气溶胶的成分与相关影响也逐渐被人们所重视。
气溶胶（aerosol）是指在空气中悬浮的由固体和/或液体颗粒组成的混合体系。
气溶胶的大小可以从纳米到亚毫米不等，分布在大气中的高度也不同。
相较于其他污染物，气溶胶的组分与源头极为多样化，其中包含了颗粒、气体、液体等，形成了非常复杂的混合物。
因此，了解气溶胶成分与成因原理对于减轻环境污染至关重要。
一、气溶胶的成分1. 碳：碳是气溶胶中最常见的成分之一，不同来源呈现出不同的化学形态。
例如，与燃烧有关的黑碳（BC）、溅射碳（SOA）以及积累碳（OA）等。
其中，BC是一种典型的人工来源气溶胶物种，由于其吸收太阳辐射能力极高，因此也是全球变暖的罪魁祸首之一。
2. 硫：硫（S）也是气溶胶中常见的组分之一，它与二氧化硫（SO2）的来源紧密相关。
通过不同机制（如科雷奇剥蚀和海盐喷溅等）而被排放到大气中，之后在大气中氧化，生成硫酸与硫酸铵等化合物。
与硫相关的物质还包括硫酸脂等，它们通常是人工污染源排放物的产物。
3. 氮：氮（N）是气溶胶中最丰富的元素之一。
氮的来源主要包括交通污染、人造肥料、排放物的燃烧等。
在大气中，氮氧化与挥发是氮至少有可能的化学途径。
氮化物发生的反应会导致氮含量的降低。
4. 矿物：矿物颗粒是气溶胶中最大的一类颗粒，由尘卷贝分解制成。
矿物颗粒的尺寸通常为数十至数百微米。
它们与其他气溶胶相比，具有较低的气溶胶光学活性和资料强度。
但是，在空气质量方面，它们的至关重要。
二、气溶胶的环境影响气溶胶的化学成分与环境影响密不可分。
不同的气溶胶成分与来源，会导致不同的环境影响。
以下我们将从气候影响和空气污染两个方面来分析气溶胶的环境影响。
1. 气溶胶与气候变化气溶胶对全球气候变化的影响是非常复杂的。
它们可以通过吸收或反射太阳辐射，使大气对于太阳能的吸收改变。
此外，气溶胶所含有的湍流水分子还会影响云的形成与演变，从而改变云辐射特性和热力作用，进而影响气候。
002.6大气环境化学 -气溶胶化学.大气颗粒物
空气动力学等效直径（Dp） 在气流中，如果所研究的颗粒物（任意密度
和形状）与一个单位密度的球形颗粒物的空气 动力学效应相同，则这个球形颗粒物的直径就 定义为所研究颗粒物的Dp。
Dp DgK p o
Dp表示所研究的粒子有相同终端降落 速度的密度为1的球体。
气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成的。 气体经过化学反应，向粒子转化过 程从动力学角度 上分为四个阶段
均相成核或非均相成核，形成细粒子分散在空气中 在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大 由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大 通过干沉降(重力沉降或与地面碰撞后沉降)和湿沉
降(雨除和冲刷)过程而清除
nm
PM2.5 PM10 100 m m 1 m m 10 m m
Whitby的三模态模型
<0.05μm, 爱根核模(aitken) 0.05μm≤Dp≤2μm, 积聚模(accumulation mode) >2μm，粗粒子模(coarse particle mode)
热蒸汽 冷凝
风沙
0.5~2.5
天 森林火灾
然 海盐粒子
来 火山灰
源
H2S、NH3、NOx、HC 转化
0.01~0.5 3.0
0.25~1.5 3.45~11.0
小计
7.21~18.5
沙石（农业活动）
人 露天燃烧
为
直接排放 来
源
SO2、NOx、HC 转化
小计
总计
0.5~2.5 0.02~1.0 0.1~0.9 1.75~3.35 2.37~7.55 9.58~26.05
可吸入粒子(inhalable particles或IP)，易于通过 呼吸过程而进入呼吸道的粒子, 国际标准化组织 (ISO)建议将IP定为粒径DP≤10 μm的粒子
大气颗粒物
技术目录
一、电站锅炉烟气排放控制关键技术
1、燃煤电站锅炉石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫技术：采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，在吸收塔内， 吸收剂浆液与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙（或氢氧化钙）以及鼓入的氧化空气进行 化学反应从而被脱除，最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。该技术的脱硫效率一般大于95%，可达 98%以上 ； SO2排放浓度一般小于100mg/m3，可达 50mg/m3以下。单位投资大致为150~250元/kW；运行成本一般低于 1.5 分/kWh。适用于燃煤电站锅炉。
研究表明，颗粒物的元素成分与其粒径有关。对Cl、Br、I等卤族元素，来自海盐的Cl主要在粗粒子中，而 城市颗粒物的Br主要存在于在细粒子中。来自地壳的Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti和Sc等元素主要在粗粒子 中，而Zn、Cd、Ni、Cu、Pb和S等元素大部分在细粒子中 。
颗粒物成分与其来源有关，可以根据污染物组分与颗粒物组分对比，来判断颗粒的来源 。
化学组成
大气颗粒物的化学成分包括：无机物、有机物和有生命物质。
一、无机物
用X一荧光光谱对PM2.5~10气溶胶样品进行元素分析，目前已发现的化学元素主要有铝(Al)、硅(Si)、钙 (Ca)、磷(P)、钾(K)、钒（V）、钛(Ti)、铁(Fc)、锰(Mn)、钡(Ba)、砷(As)、镉(Cd)、钪(Sc)、铜(Cu)、氟 (F)、钴(Co)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(zn)、锆(Zr)、硫(S)、氯(C1)、溴(Br)、硒(Se)、镓(Ga)、锗(GO、铷 (Rb)、锶(Sr）、钇(Y)、钼(Mo)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、锡(Sn)、锑(Sb)、碲(Te)、碘(I)、铯(CS)、镧 (La)、钨(W)、金(Au)、汞(H)、铬(Cr)、铀(U)、铪(H0）、镱(Yb)、钍(Th)、铕(Ta)、铽(Tb)等。细颗粒物中 还有各种化合物及离子、硫酸盐、硝酸盐等 。
气溶胶【范本模板】
气溶胶本节内容要点：气溶胶的定义、分类、源、汇、粒径分布、气溶胶粒子的化学组成、气溶胶的危害、气溶胶污染源的推断等1）气溶胶的定义和分类气溶胶(aerosol)是指液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。
微粒的动力学直径为0。
002～100μm。
由于粒子比气态分子大而比粗尘颗粒小，因而它们不象气态分子那样服从气体分子运动规律，但也不会受地心引力作用而沉降，具有胶体的性质,故称为气溶胶。
实际上大气中颗粒物质的直径一般为0.001～100μm;大于10μm的颗粒能够依其自身重力作用降落到地面，称为降尘；小于10μm的颗粒，在大气中可较长时间飘游,称为飘尘。
按照颗粒物成因不同，可将气溶胶分为分散性气溶胶和凝聚性气溶胶两类。
分散性气溶胶是固态或液态物质经粉碎、喷射，形成微小粒子，分散在大气中形成的气溶胶。
凝聚性气溶胶则是由气体或蒸汽(其中包括固态物升华而成的蒸汽）遇冷凝聚成液态或固态微粒，而形成的气溶胶。
例如二氧化硫转化成硫酸或硫酸盐气溶胶的过程如下：●二氧化硫气体的氧化过程● 气相中的成核过程(液相硫酸雾核）在过饱和的H2SO4蒸气中，由于分子热运动碰撞而使分子(n个）互相合并成核,形成液相的硫酸雾核.它的粒径大约是几个埃。
硫酸雾核的生成速度，决定于硫酸的蒸气压和相对湿度的大小。
●粒子成长过程硫酸粒子通过布朗运动逐渐凝集长大.如果与其他污染气体（如氨、有机蒸气、农药等）碰撞,或被吸附在空中固体颗粒物的表面，与颗粒物中的碱性物质发生化学变化，生成硫酸盐气溶胶。
根据颗粒物的物理状态不同，可将气溶胶分为以下三类:(1）固态气溶胶--烟和尘；(2）液态气溶胶--雾；(3)固液混合态气溶胶——烟雾(smog)。
烟雾微粒的粒径一般小于1 μm （见表2—13)。
气溶胶按粒径大小又可分为：(1)总悬浮颗粒物（total suspended particulates或TSP），用标准大容量颗粒采样器（流量在1.1～1。
大气气溶胶PPT课件
气溶胶分类（大气科学按粒径）
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气溶胶的源和汇
6
气溶胶粒子对人体的危害
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大气气溶胶的浓度
粒子浓度是表征大气气溶胶特性的一个重要的物理量 数浓度、质量浓度、化学成分的质量浓度、面积浓度和体
积浓度 数浓度指单位体积空气中悬浮的粒子数，通常用个/cm3为
单位。质量浓度指单位体积空气中悬浮粒子的质量，用 mg/m3或ug/m3为单位 气溶胶粒子的浓度变化范围很大，受地理、气象和地域经 济结构不同的影响有很大差异。通常认为气溶胶本底的质 量浓度约为10ug/m3，数密度约为300个/cm3
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大气气溶胶的浓度
气溶胶浓度有明显的季节变化和日变化。 春季高于夏季，采暖季高于非采暖季。 日变化与近地面有大气逆温层的生消有关。
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大气气溶胶浓度随粒径的分布
大气气溶胶的浓度是 随其粒径不同而变化 的，就数浓度而言， 通常随尺度增加而减 小
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浓度分布函数
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粒子浓度随尺度分布的经验关系
次生气溶胶是指由微量气体通过成核与凝结转化为粒子。
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气溶胶粒子的成核作用
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气溶胶粒子的均相成核
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气溶胶粒子的非均相成核
当有外来粒子作为核心时，蒸汽分子凝结在该核心表面的 过程称为非均相成核
水溶性物质存在，或有现成的亲水性粒子存在时，常比纯 水更加容易成核、形成胚芽
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气溶胶的化学成分分析
气溶胶的化学成分分析气溶胶是指在空气中悬浮的固体或液体颗粒物质，其中一些颗粒物质具有化学反应活性，对环境和人类健康带来负面影响。
气溶胶的化学成分分析是研究气溶胶的主要方法之一，可以为环境保护及其它领域的科学研究提供依据。
一、气溶胶的来源和成分气溶胶的来源很广泛，包括自然源和人为活动源。
自然源气溶胶主要有海洋气溶胶、沙尘气溶胶、火山气溶胶以及生物气溶胶等。
人为活动源气溶胶则主要来自交通、工业、农业和个人活动等。
不同来源的气溶胶也有着不同的化学成分，其中主要包括有机物、无机物和金属元素等。
有机物是气溶胶中主要组成部分之一，主要来源于人类活动和自然生化反应。
有机物包括苯系化合物、多环芳烃、脂肪酸、脂质以及生物质燃烧产生的气体和颗粒物等。
其中，多环芳烃是一种致癌物质，长期暴露会增加人类患癌症的风险。
无机物是气溶胶中另一个主要组成部分，包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐、钙盐、钾盐等。
其中，硫酸盐和硝酸盐是大气酸性成分，会对土壤和水体产生负面影响。
金属元素也是气溶胶中重要的组成部分之一。
主要包括铁、锰、镍、铬、铅等。
不同金属元素的存在对环境的影响也不同，如铅是一种有毒物质，可以通过空气、水和食物被人体吸收进入，长期暴露会导致神经系统受损、贫血等疾病。
二、气溶胶的化学成分分析方法气溶胶的化学成分分析需要用到多种分析方法，主要包括质谱法、光谱法、电化学法、比色法及化学分析法等。
质谱法是一种精确分析化学成分的方法，可以对气溶胶中的化合物进行分析。
常见的质谱法有飞行时间质谱（TOF-MS）和高分辨质谱（HRMS）等。
TOF-MS是一种精密的质谱技术，可以实现高分辨率和高扫描速度的分析。
HRMS则是一种通过高温灰化及后处理方法进行质谱分析的技术，分析结果精度高，适用于各种复杂的气体和颗粒物质。
光谱法是一种测量物质光谱的技术，包括红外光谱、紫外光谱和拉曼光谱等。
这些光谱分析方法可以对气溶胶样本进行分析，确定它们的组成成分及相对含量。
大气气溶胶的源识别和检测方法
气溶胶中有毒有机物的源识别方法
在大气气溶胶污染研究中,由于有机污染物对人 体的直接及间接的危害性,使其成为最重要的研究内 容。在气溶胶物质来源的有机化学研究中,现主要采 用三种方法:统计学法、分子标志物方法和碳同位素 方法
1· 统计学方法
统计学方法主要是对不同源所释放出的气溶胶中有 机污染物进行研究,通过统计学寻找之间的差异性和标 志组分,以用来对日常测试点有机污染物来源评价。
用颗粒物的化学组成，如无机元素或有机 碳氢化合物，应用受体模型，通过各种计算 技术与方法（如富集因子法、化学元素平衡 法、聚类分析法、因子分析法、主成分分析、 目标变换因子分析等多变量分析法与类型识 别技术等），以获得某观测点（即受体）大 气颗粒物贡献量的大小（贡献率或分担率）。 目前应用受体模型进行污染源识别较多的方 法有富集因子法、化学元素平衡法及因子分 析法。
2· 分子标志物方法
分子标志物(Molecular Markers),又称生物标志物被 广泛用于有机地球化学领域,在石油成因与演化等方面的 研究中发挥了很大作用,70年代末被引入环境科学研究中。 所谓分子标志物,是指可用于来源相关关系研究的指 标化合物,它们具有确定的化学结构,直接或间接地与母源 的变化作用有关。这种母源可以是生物成因、地质成因或 人工合成物质。Si-moneit首先将分子标志物引入大气气 溶胶有机质的研究中,主要参数是:CPI指数)、Wax Cn(植 物脂碳数)、CPI Wax(Wax C10-Wax C35之间奇碳数相对浓 度总和之比)、FI/P(荧蒽/芘)等。
2.二次有机气溶胶的来源(Sources of sec oned organic aerosols)
挥发性有机物从气相到颗粒相的转化主要有3种机制:
第一,可挥发有机物在浓度超过饱和蒸汽压时,低 饱和蒸气压的有机物凝结在颗粒物上形成二次气溶胶. 第二,气态有机物在颗粒物表面以物理或化学过程 吸附或吸收在颗粒物的内部,此过程可发生在亚饱和状 态. 第三,气态有机物在大气环境中发生氧化生成低挥 发性物质,进而生成二次颗粒物.
北京乡村地区分粒径气溶胶OC及EC分析
北京乡村地区分粒径气溶胶OC及EC分析颜鹏;郇宁;张养梅;周怀刚【摘要】Carbonaceous aerosols constitute major component of atmospheric aerosols. In Feburay, May, July and September of 2004, size resolved aerosol sampling measurements are conducted respectively at Shangdianzi Regional Atmospheric Background Monitoring Station which is in the suburb of Beijing, to represent the four seasons of the year. OC, EC are analyzed in the lab with Sunset OC/EC Analyzer (NIOSH TOT method, Sunset Lab, USA). The seasonal variations and size distributions of OC and EC composition are characterized, and correlations between OC and EC are discussed as well. The analysis shows that the mean concentration of OC for TSP (Total Suspend Particles) at Shangdianzi Station in the four seasons ranges from 7. 5 μg · m-3 to 31. 5μg · m-3, and EC ranges from 1. 4 μg · m-3 to 6. 6 μg· m-3. As to PM2. 1(particles with aerodynamic diameter less than 2. 1 μm), the mean concentrations are from about 4. 0 μg · m-3 to 19. 1 μg · nT3 for OC, and from about 0. 8μg · m-3 to 4. 3 μg · m-3 for EC. The significant seasonal variations of mean OC, EC at Shangdianzi are found with the highest OC and EC concentration appearing in winter and lowest in summer. The size distributions of OC and EC at the Shangdianzi Station shows obvious seasonal differences, with OC and EC peak size at 0. 65-2.1 μm during the winter, summer and fall time, and shifts to 2.1-4. 7 μm during the spring time. In summer and fall, the OC and EC are mostly concentrated in the fine particles (withparticle size less than 2. 1 μm). In spring, the size distributions of OC and EC are quite different, where there is a significant enhancement OC, EC mass contents in the coarse particles, which is related to the collision of carbonaceous aerosols with dust particles rich in the spring atmosphere. The mass of organic matter ([OM] = 1. 4[OE]) in PM2.1 accounts for about 43%-80% of the total mass of OM, and EC in PM2.1 accounts for 54%-70% of total EC. The average ratio of OC and EC for the whole period of sampling is about 4. 0-6. 0, which is similar with the reported values obtained at many urban sites of China, when considering the difference between the OC, EC laboratory analysis methods. The square correlation coefficients (R2) between OC and EC in winter, spring and fall are 0. 84, 0. 81, and 0. 73 respectively. However, the correlation coefficient is lowest in summer, with R2 about 0. 49. This seasonal pattern of correlations indicates the complications for sources and production or removal processes of the carbonaceous aerosols in summer time in that region.%利用北京上甸子区域大气本底站2004年观测的分粒径大气气溶胶资料,分析了气溶胶中有机碳(OC)及元素碳(EC)的质量浓度水平、季节变化、尺度分布特征、OC与EC比值及其相关性.结果显示:上甸子站总悬浮颗粒物(TSP)中OC平均质量浓度为7.5～31.5 μg· m-3,EC质量浓度为1.4～6.6 μg· m-3; PM2.1(粒径小于2.1μm)中OC质量浓度为4.0～19.1 μg· m-3,EC质量浓度大约为0.8～4.3 μg· m-3.冬季OC及EC质量浓度明显高于其他季节,其中冬、夏、秋季OC及EC峰值粒径出现为0.65～2.1μm,但在春季峰值粒径移至2.1～4.7 μm.观测期间,OC与EC质量浓度比值平均为4～6,该比值略高于文献报道的我国一些城市地区的观测结果.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2012(023)003【总页数】9页(P285-293)【关键词】气溶胶;有机碳;元素碳;尺度分布【作者】颜鹏;郇宁;张养梅;周怀刚【作者单位】中国气象局气象探测中心,北京1000812;中国气象科学研究院,北京100081;北京市环保局环境监测站,北京100080;中国气象科学研究院,北京100081;上甸子大气本底监测站,北京101507【正文语种】中文利用北京上甸子区域大气本底站2004年观测的分粒径大气气溶胶资料，分析了气溶胶中有机碳（OC）及元素碳（EC）的质量浓度水平、季节变化、尺度分布特征、OC与EC比值及其相关性。
气溶胶知识讲解
气溶胶本节内容要点：气溶胶的定义、分类、源、汇、粒径分布、气溶胶粒子的化学组成、气溶胶的危害、气溶胶污染源的推断等1）气溶胶的定义和分类气溶胶(aerosol)是指液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。
微粒的动力学直径为0.002～100μm。
由于粒子比气态分子大而比粗尘颗粒小，因而它们不象气态分子那样服从气体分子运动规律，但也不会受地心引力作用而沉降，具有胶体的性质，故称为气溶胶。
实际上大气中颗粒物质的直径一般为0.001～100μm；大于10μm的颗粒能够依其自身重力作用降落到地面，称为降尘；小于10μm的颗粒，在大气中可较长时间飘游，称为飘尘。
按照颗粒物成因不同，可将气溶胶分为分散性气溶胶和凝聚性气溶胶两类。
分散性气溶胶是固态或液态物质经粉碎、喷射，形成微小粒子，分散在大气中形成的气溶胶。
凝聚性气溶胶则是由气体或蒸汽(其中包括固态物升华而成的蒸汽)遇冷凝聚成液态或固态微粒，而形成的气溶胶。
例如二氧化硫转化成硫酸或硫酸盐气溶胶的过程如下：●二氧化硫气体的氧化过程● 气相中的成核过程(液相硫酸雾核)在过饱和的H2SO4蒸气中，由于分子热运动碰撞而使分子(n个)互相合并成核，形成液相的硫酸雾核。
它的粒径大约是几个埃。
硫酸雾核的生成速度，决定于硫酸的蒸气压和相对湿度的大小。
●粒子成长过程硫酸粒子通过布朗运动逐渐凝集长大。
如果与其他污染气体(如氨、有机蒸气、农药等)碰撞，或被吸附在空中固体颗粒物的表面，与颗粒物中的碱性物质发生化学变化，生成硫酸盐气溶胶。
根据颗粒物的物理状态不同，可将气溶胶分为以下三类：(1)固态气溶胶--烟和尘；(2)液态气溶胶--雾；(3)固液混合态气溶胶--烟雾(smog)。
烟雾微粒的粒径一般小于1μm (见表2-13)。
气溶胶按粒径大小又可分为：(1)总悬浮颗粒物(total suspended particulates或TSP)，用标准大容量颗粒采样器(流量在1.1～1.7m3/min)在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物，它是分散在大气中各种粒子的总称。
大气气溶胶的成分和影响因素的研究
大气气溶胶的成分和影响因素的研究大气气溶胶是指固体和液体的颗粒物以及液态或固态物质中悬浮的微小液滴，其主要成分包括硫酸盐、有机碳、硝酸盐等。
硫酸盐是大气气溶胶中最重要的一种成分，其来源包括化石燃料燃烧产生的SO2和大气中的自然源。
有研究表明，SO2可以在大气中与氧气和水蒸气反应形成硫酸盐（H2SO4），并通过空气交换进入大气气溶胶。
此外，SO2还可以通过人类活动排放进入大气中。
由于硫酸盐可以增加大气的酸度，对环境和人类健康造成不利影响，因此对其来源和分布进行研究具有重要意义。
有机碳是大气气溶胶中的另一种主要成分，其来源包括化石燃料燃烧、森林火灾以及生物质燃烧等。
有机碳的含量与空气质量有重要关系，因为其在大气中光学性质和化学反应都与其他成分不同。
除了硫酸盐和有机碳外，大气气溶胶中的其他成分包括硝酸盐、氯盐、铵盐、元素碳、元素硅等。
这些成分的存在与环境和人类健康有直接或间接的联系，例如铵盐可以影响气态氨的含量，从而影响氧化亚氮的降解速率；元素碳可以吸收与反射太阳辐射，对全球气候变化产生影响。
除了成分，大气气溶胶的形成和变化还受到多种因素的影响。
其中最主要的因素是大气环境、天气条件和人类活动。
大气环境包括温度、湿度、压强、辐射等多个方面。
这些因素直接影响大气中的氧化还原反应、水气相平衡、传输作用等过程，进而影响大气气溶胶的形成和组成。
天气条件也是大气气溶胶形成和变化的重要因素之一。
例如，在大气不稳定的条件下，火山喷发、森林火灾等自然事件所释放的气体和颗粒物容易和大气中其他物质混合，从而形成大气气溶胶。
此外，风速和风向对大气气溶胶的传输和分散也有较大的影响。
人类活动是近年来大气气溶胶的成分和影响因素研究的重要焦点。
空气污染、交通排放、燃煤电厂等都会释放大量固体和液体颗粒物和气体，对大气气溶胶的形成和化学组成产生影响。
总之，大气气溶胶是大气环境中的一个重要组成部分，其组成和影响因素的研究对于保护环境和人类健康具有重要意义。
第五章-气溶胶粒子群动力学
3
层流切变与布朗聚合的相对强度可用他们对应的收集核函 数比表示：
K LS rp , rp） （ 3 dp K（rp , rp） 2kTCc B
2.湍流切变聚合
湍流切变的收集核函数为：
上式主要由量纲分析法得到，其中ε表示单位质量的动能 耗散率，ε＝Δu3/L 1956年Saffmann和Turner由模拟实验计算得到湍流切变 的收集核函数为：
倍为粒子的半径值，对于粒径范围广的气溶胶系统，因分 割数过多而不大实用。
变换法以最小粒子体积v0为基本粒子单位，把i粒子的体
积v(i)表示成v0ab(i-1)（a,b为常数），即把n(v,t)变换成 n(i,t)的计算方法。
区间分割法把气溶胶粒子的范围分为L个区间，对各区
间把方程进行离散化处理，对含有k种化学成分的多组分 系统，将求解L×k个联立常微分方程式，该法是模拟多重 组分气溶胶动力学的适用方法。
4.3
e为电子电荷，ε为介质的介电常数，将4.3式代 入4.1式得到：
其中
k可以理解为两个荷电粒子接触时，其静电势能与热能 kT的比率
气溶胶粒子的平均荷电量表示为：
平均荷电量随粒子的尺度dp和k值变化
注：只有在粒子的荷电量远超过平均荷电量时，才
需要考虑电力聚合；另外，粒子还受到声场的影响 而产生聚合（略）。
湍流切变聚合与布朗聚合的相对大小用下面的比率表示：
Cc
3.湍流惯性聚合
粒子因空气介质的层流和湍流运动形式而产生速度切 变，从而引起聚合。如考虑到粒子与空气介质有相对运动 速度时，粒子与空气介质具有不同的惯性，使得不同尺度 的粒子之间产生相对运动而引起聚合。
湍流惯性聚合与湍流切变聚合的相对强度由比值得到：
气溶胶形成机理和污染现状
气溶胶污染物的形成机理和污染状况摘要:本文主要介绍有机气溶胶来源与形成的研究现状,有机气溶胶的化学组成特征。
一次有机气溶胶主要源于烹调油烟、机动车尾气、生物质燃烧、工业或民用燃油锅炉释放出的有机物，还有道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾、以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等．大气中的半挥发性有机物可通过物理和化学吸附形成二次有机气溶胶，一些挥发性有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶,其主要前体物是芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物.关键词:一次有机气溶胶二次有机气溶胶;挥发性有机物；半挥发性有机物；颗粒物;有机碳Abｓtraｃt：Tｈis papeｒdesｃribes ｔhe oｒganic aerosol sourcｅs and rｅｓeａrch statｕs, tｈe fｏrmａｔion of organic aｅrosol ｃheｍical coｍposition chａracｔeristic ｓ．Ｏnce organic ａerosｏls maｉnlyｆrom cooｋｉngｆumes, ｖｅhicle exhaｕsｔ,ｂiomass ｂurnｉｎg, iｎｄｕstriａｌor coｍmｅrciａl release of ｏｒｇａｎｉc oil－fired ｂoilers, as wｅll ａs ｒoad ｄust, ａsphaｌｔ, brａkｅｄｕｓt, tｉre debｒiｓ, ｏutdoor cigarette smokｅ, ａs weｌl as higheｒｐlanｔｗaｘes, bacteｒｉal activｉty aｎｄheｒbs, eｔc. seｍi－voｌatiｌe organｉｃｃｏmpｏunds ｉn tｈe atｍoｓｐhere to foｒｍsecoｎdａry ｏrｇaｎｉc aerosoｌｓthrouｇh ｐｈysｉcal and chemｉｃal aｄｓｏrｐｔion,ａnumｂer of volatile orgaｎic ｃompoundｓｂy gas-ｐhａsｅcheｍｉcal reaｃtionｓinｔo a low volatile mａｔteｒanｄｔhe formａtiｏn ｏf secｏｎdary orgaｎiｃaerosoｌ, tｈe main pｒｅcurｓors of ａrｏmａtｉc compｏｕnds such as benzｅｎe,ｔolｕeｎe，xylｅne, ａnd olｅfinｓ, paraffins, naphthｅｎeｓ, aｎd unｓatｕrated terpene oxidｅｓbioｌogical eｍissｉonｓ．Keｙｗordｓ：sｅconｄary orgaｎiｃaeｒosols；vｏlaｔile ｏrgａｎiｃcoｍｐounds ；semivolatｉle orgaｎiｃcomｐounds ;parｔiｃle; organｉｃｃａrｂoｎ有机气溶胶是大气气溶胶的重要成分,在偏远地区大约占PM１0的30％~5０%，在污染严重的城市地区一般占PM2. 5和PM10质量的20%～60％. 无论在污染地区还是在偏远地区,有机气溶胶都是由数百种有机化合物组成的混合物,其中很多具致癌、致畸和致突变性,如多氯联苯和其它含氯有机化合物. 它们还能够影响大气能见度,是导致大气光化学烟雾、酸沉降的重要物质,可通过长距离传输对区域和全球环境产生影响.因此,国际上非常重视大气中有机气溶胶的来源与形成机制的研究,目前主要集中在浓度和化学组分的测量、成因和来源以及产生的环境效应.随着我国经济的高速发展，我国出现了城市和区域性大气颗粒物污染现象，有机气溶胶日益成为大气污染控制的关键污染物和控制的难点.有机气溶胶的化学组成特征(Ｃhemｉcaｌcomposｉｔｉon of organiｃaerｏsols) 根据目前GC２ＭＳ测量的技术水平已经鉴别出有机气溶胶含有正构烷烃、正构烷酸、正构烷醛、脂肪族二元羧酸、双萜酸、芳香族多元羧酸、多环芳烃、多环芳酮和多环芳琨、甾醇化合物、含氮化合物、规则的甾烷、五环三萜烷以及异烷烃和反异烷烃等(Ｍazurek ｅt aｌ．，19８9;HHildemannｅt a l. ，１993；Roｇge eｔaｌ. , 1９９3e) ，表1给出了在大气颗粒物中已经被测出的以及根据光化学和热力学反应计算出的应该存在的有机物种(Ｓaｘeｎａetａl. ,19９6),但识别出的这几百种有机化合物仅占颗粒物有机质量的１0% ~４0% ( Seinｆeld eｔal. , 1998)．Rｏｇge等(1９93e)检测出的80多种有机化合物约占总有机物的1３％，只占细粒子质量的大约2%.未鉴别出的部分包括腐殖酸、高分子量化合物、高极性化合物和不能分辨的环烷烃和支链烷烃混合物．因此,人们对有机气溶胶的化学组成、浓度水平和形成机制还了解得很不清楚大气颗粒物中的含碳物质按测量方法定义为有机碳(ＯＣ)和元素碳( EC). 有机碳是碳氢化合物及其氧化物的混合物,占有颗粒碳的大部分,既有一次源也有二次源; 元素碳本质上是一次污染物,直接由化石燃料或生物含碳物质不完全燃烧排放.元素碳在大气颗粒物中通常包裹在有机物内部，因此,很难完全区分开元素碳和有机碳. 目前,关于不同排放源ＯC /ＥC比值清单已有一些报道.Gｒay等(1986)建立了LｏｓＡngeleｓ盆地的OC、ＥC排放清单,并建议与此有机碳相关的总有机物的质量浓度为有机碳浓度乘以1.２～1．4,因此,有机碳通常被认为是表征有机物气溶胶浓度水平的一个指标.粒径分布是大气颗粒物的重要特征,它决定了颗粒物自身的性质和环境效应. 颗粒物中某种化学组分的粒径分布特征反映出其来源,也决定了其在大气中的物理和化学行为. 颗粒物中含碳物质粒径一般分布在０．1~5μm范围(唐孝炎等，19９0) ,这主要是由含碳物质的来源和形成过程所决定的.大气颗粒有机物主要分布在亚微米粒径范围内，但质量分布呈现典型的双峰态,峰值在0. ２μｍ和1μm左右(Pｉckle et aｌ. , 1990；Ｍyloｎaｓｅｔal．, 199１).Oｆfenberg等（２０0０)研究了5个粒径范围内( 0. １5、０.45、１. ４、4．1和12. 2μm)的含碳颗粒物,结果发现粒径在0．1５~0. 4５μm间的有机物占颗粒物总质量的49％,而粒径大于12μｍ的有机物只占3%．一次有机气溶胶的来源(Sourceｓof p ｒimarｙorganic aerosｏlｓ)一次有机气溶胶的主要人为源是化石燃料和生物质的不完全燃烧,如汽油、柴油、煤、森林及草原大火、农产品残渣、木材及树叶、抽烟以及垃圾焚烧等燃烧过程的直接排放，这些过程主要释放细粒子(粒径＜1０μm) ;其主要的天然源是植物排放和天然大火. 另外,生物的排放，如高等植物蜡、空气中悬浮的花粉和细菌、真菌孢子等微生物,植物草木碎片和土壤有机物质的风蚀作用所产生的一次有机气溶胶,以及某些工业活动,如石油精炼、焦炭和沥青生产、轮胎橡胶的磨损等非燃烧过程排放的一次有机气溶胶,主要形成粗颗粒模态.随着人类活动的不断增加,人为源对有机气溶胶的贡献越来越大.有机碳在土壤来源、地壳贡献中一般占5％～１5% ,在汽油车排放中大约占70％，在柴油车排放中大约占４0% ，在居民木柴燃烧排放以及森林火灾排放中大约占5０%, 在居民燃煤排放中大约占70% ，燃煤电厂排放中大约占2% ~3４％,这取决于污染控制的技术水平（Ｃhoｗ，1９９5). 因此,污染源直接排放形成的有机碳因污染源类型的不同而不同．燃烧过程如生物质燃烧、机动车尾气、各种燃油、燃煤、冶炼等排放的污染物中,有机碳和元素碳一般是伴生而存在的,而道路、土壤、建筑扬尘以及湖泊底泥等非燃烧过程排放的污染物中,有机碳一般是单独存在的．燃烧过程中,燃料中的有机组分有的可能会直接排放,如ＶOC,有的则发生氧化、裂解，转化生成新的物质.元素碳是燃料不完全燃烧的产物,或者是有机组分裂解的产物，在大气中相对较稳定;由于燃烧源排放的有机碳和元素碳存在相伴生的特点，近年来有机碳和元素碳被用以识别含碳气溶胶的污染来源,并进行二次气溶胶判别与估算(Castrｏet al., １999）．烹调油烟是城市气溶胶的重要来源．肉类烹饪产生的细粒子的排放速率要高于蔬菜烹饪２～3个数量级,所有食物操作过程产生的细粒子中主要化学组成都是有机碳，在肉类操作中没有检测到元素碳,而蔬菜操作中排放的元素碳占细粒子的比例不到4%.肉类操作中排放的细粒子中主要的有机化合物为正烷酸、正烯酸,还有正烷醛和正烯醛、正烷酮、呋喃酮和胆甾醇；而蔬菜操作中主要化合物为正烷酸和正烯酸,还有少量正烷醛和正烯醛，没有检测到胆甾醇.肉类物质中的有机物在加热、光照下以及在金属和不饱和脂存在下会脱氢形成Ｒ·,这些自由基与氧反应形成过氧自由基(ROＯ·）,过氧自由基再与其它不饱和脂反应形成RCOOＨ·,然后发生一系列断裂,生成大量的断裂产物如醛、酮、醇、烃、酯、呋喃和呋喃酮等（Ｒogge et a l．，1991)．植物油和肉类脂肪中主要成分是脂肪酸甘油酯,在烹饪过程中通过水解和氧化会释放大量的十六酸和十八酸,因此,在食物烹饪操作中排放量最大的化合物为正十六烷酸、正十八烷酸、顺２92十八烯酸（油酸)和顺２92122十八二烯酸(亚油酸)等．胆甾醇是动物甾醇的典型代表,存在于动物脂肪中,在肉类食物烹饪过程中可以直接释放出来，未检测到其热解产物（Ｃhｏw, 1995)．研究表明,洛杉矶地区肉类烹调释放的有机气溶胶占一次有机气溶胶总量的21％,所检出的有机物包括烷烃、脂肪酸、不饱和脂肪酸、二元酸、壬醛、ＰAＨs、呋喃、内脂、醇类、烯烃、类固醇、酰胺等.机动车排放是重要的颗粒有机物污染源. Roｇge等（1９93a)和Ｓcｈauer等(１999;２002）利用台架测试指出,柴油车和无催化装置汽车的细粒子排放速率比较高,而有催化装置汽车的排放速率非常低.机动车排放的主要化学组分都是有机碳和元素碳,柴油车排放的元素碳含量明显高于汽油车排放，而有催化装置汽油车的元素碳排放要高于无催化装置汽油车;对有机碳来说,汽油车的排放要明显高于柴油车,无催化装置汽车排放的有机碳占细粒子的６5%以上. 机动车排放的主要有机化合物分别为烷烃、烷酸、多环芳烃和二烯酸．20世纪８０年代中期的研究结果表明,无催化装置汽车的多环芳烃排放速率最高,超过有催化装置汽车的26倍以上,而大多数正烷酸主要是由有催化装置的汽车排放的；重型柴油车具有高的正烷烃和正烷酸排放率(Rogｇｅｅt ａl. ，１99３ａ). ２0世纪90年代中期的研究结果表明,中型柴油车排放最高量的是多环芳烃,其次为烷酸和烷烃,而无催化汽车主要排放多环芳烃和烷烃,有催化装置的汽车主要排放高分子量二元羧酸（十八碳二酸和十九碳二酸)和烷烃. 可见,机动车的类型、燃料组成和有无催化装置都会对颗粒有机物的排放量和化学组成特征有很大影响．生物质燃烧正日益受到全球关注．据统计,生物质燃烧排放的颗粒物、有机碳和元素碳分别占大气颗粒物总量的7%、３9%和86%．大部分生物质燃烧是以热带草原大火和森林大火的形式发生，农田秸秆焚烧是生物质燃烧的第2种主要形式. 木柴燃烧是美国重要的细粒子污染源. 不同的地区燃烧的木柴类型是不同的，利用稀释通道采样方法，Fine等（2001；2002)研究了美国南部和东北部主要树种燃烧排放的细粒子有机物; Haｙs等(２0０２)研究了不同树叶燃烧排放的细粒子有机物；Schaｕeｒ等(２０01)研究了洛杉矶地区家庭取暖主要使用的木柴燃烧排放的细粒子有机物;Oros等人( 2001a；200１b）采用在污染源下风向直接采样的方法研究了不同树种野外燃烧排放的有机物. 木柴燃烧排放的有机气溶胶的组成与燃烧实验相关，壁炉实验产生的左旋葡聚糖是含量最高的有机化合物,硬木燃烧排放中第2大类物种是甲氧基酚类化合物，而软木燃烧排放的是甲氧基酚类化合物或二萜类化合物；野外实验中，硬木燃烧排放量最大的是羧酸类化合物,其次为烷烃、甲氧基酚类化合物,软木燃烧排放量最大的是二萜类化合物，其次为羧酸、甲氧基酚类化合物. 与壁炉实验相比,野外实验中左旋葡聚糖所占比例明显下降,甲氧基酚比例也下降，而二萜类和三萜类化合物比例上升. 壁炉实验和野外实验的差异来自燃烧条件的不同,壁炉燃烧时温度相对较高,燃烧比较充分，可以产生较多高温热解产物,如左旋葡聚糖; 而野外实验则采用大火和焖烧２种方式,产生较多的天然产物如羧酸、烷烃和一些二萜类化合物.研究表明,麦收季节农田秸秆焚烧对北京市区有机碳的贡献高达４0% (Dｕan et ａｌ., 2004);美国洛杉矶地区居民木柴燃烧排放的有机物占一次有机气溶胶的１４％, 冬季可达30%；丹佛地区冬季约２0% ~30%的细颗粒物来自木柴燃烧(Ｒoｇge ｅｔa l. , １998)．工业或民用燃油锅炉释放出的有机物中，脂肪酸占42%~52%，苯酸占6% ~23% ,烷烃占7% ~25%,多环芳烃及其同系物占３% ~９% ,氯化物占6%～１6%. 烷烃碳数范围是C1９～C33,主碳数为Ｃ２１、Ｃ23,可能来自油品中烷烃的直接排放或者其它化合物燃烧过程的转化.脂肪酸碳数一般小于C1８, 以C1６和C１8为主要物种( Rogge et aｌ.,１9９７b). 有机氯化物在燃油过程中可能发生热裂解，产物作为催化剂可能会促进元素碳以及多环芳烃的形成. 燃料中Cｌ含量的增加不仅导致PAＨs浓度增加,还可能进一步产生毒性更大的有机氯化芳香化合物.城市有机气溶胶的另外一些来源包括道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾,以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等. 在轮胎屑和道路尘中，主要有机化合物为烷烃和烷酸；轮胎屑中天然树脂是很重要的组成,而刹车尘中有痕量的天然树脂(Rogge et al. , １９9３b). 机动车刹车垫的磨损产生的有机物包括少量烷烃(C19～C３６) 、短链脂肪酸(C６~C９)及PAH，还包括可溶性的聚烯二醇醚和三乙基乙二醇醚等．香烟烟雾中有大量的氮杂环化合物,其中尼古丁占氮杂环化合物的69%. 植物碎屑中,含量最高的化合物类别是正烷烃,其次为正烷醛和正烷醇二次有机气溶胶形成机制( Ｆｏrmatioｎmeｃhａnismof ｓｅcondａry orgａnic aeｒosols) 二次有机气溶胶的形成是指气相中的有机气体氧化形成的低挥发性产物在粒子表面的浓缩、吸附,即挥发性有机物被氧化成半挥发性有机物和半挥发性有机物分配到颗粒相．形成的二次有机气溶胶大多存在于粒径小于2μm的细颗粒物中.挥发性有机物从气相到颗粒相的转化主要有3种机制( Pandis et aｌ．,199２; Pａnｋｏｗ, 1994）. 第一,可挥发有机物在浓度超过饱和蒸汽压时,低饱和蒸气压的有机物凝结在颗粒物上形成二次气溶胶;第二，气态有机物在颗粒物表面以物理或化学过程吸附或吸收在颗粒物的内部,此过程可发生在亚饱和状态(L ｉgｏcｋｉet al．，１9８９; Pankｏｗ,1987) ；第三,气态有机物在大气环境中发生氧化生成低挥发性物质,进而生成二次颗粒物.光化学烟雾是形成二次气溶胶的重要途径,其主要产物为有机硝酸脂和复杂有机化合物. 天然源和人为源有机气体均可形成二次有机气溶胶.半挥发性有机物通过物理和化学吸附可形成二次有机气溶胶. 通常将饱和蒸汽压低于临界蒸汽压4０00Ｐa的物质称为半挥发性物质. 由于蒸汽压的限制,并不是所有存在于大气中的VＯCｓ都能形成大气气溶胶. 一般认为,6个碳以下的烷烃（甲烷到正己烷异构体) 、6个碳以下的烯烃(乙烯到己烯异构体) 、苯以及低分子量的羧基化合物等都不能产生有机颗粒物. 半挥发性有机物存在于气态,直到其浓度达到某个临界值时，吸附到合适的颗粒物表面或通过均相成核进入颗粒态,此时，半挥发性有机物在气相与颗粒相之间便达到热力学平衡. 可用Langmuir等温吸附理论定量描述大气中有机物的气固分配,有学者认为,颗粒物对有机物的吸附是由有机物的蒸汽压和颗粒物的表面积控制( Paｎkｏw,１994). 但有机物究竟是吸附在类似于液体有机膜的颗粒物表面上,还是吸附在颗粒表面的活性点上,或是二者的混合吸附,目前还没有结论. 但已经清楚的是,不同来源的颗粒物有不同的吸附特性,湿度对吸附有影响,可用化合物的液相蒸汽压或辛醇２空气分配系数描述化合物间的差异和温度的影响．大气环境中的气态有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶．一定条件下，大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物(Kamens etａl. , 1999)．气态有机物在大气环境中还可通过颗粒物上的异相反应形成二次颗粒物.气相反应产物进入颗粒相后,将与气态氧化剂发生进一步反应生成另一代产物；通常,酸类对这些异相将起到催化作用,主要的催化剂有硫酸和硝酸．这些酸催化反应包括水合作用、聚合作用、半缩醛和缩醛反应、醇醛缩合．形成二次有机气溶胶的有机前体物种类很多,如烷烃、烯烃、芳香烃和酚类等,它们主要来自人为源如化石燃料燃烧、生物质燃烧、有机溶剂的使用,以及自然源如植物排放、海洋源等. 已有研究表明，形成二次有机气溶胶的主要前体物是芳香族化合物如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物．据估计,城市二次气溶胶的50% ～70%是来自甲苯、二甲苯、三甲苯等化合物. 树木等植被排放的天然源碳氢化合物也是二次有机气溶胶的重要前体物,包括萜烯（α－蒎烯、β- 蒎烯、柠檬烯)和倍萜烯，还有异戊二烯．二次有机气溶胶形成的通常只有碳数在7以上的有机物才能生成二次颗粒物(Fostner et al．, 1997; Limbeck ｅｔａｌ. ,19９9；Hｏｌes et a l. , 199７;Blanｄo et al. , １998).有机前体物的氧化包括气相和液相氧化2个途径, 主要的气态氧化剂是臭氧、ＯH- 和NO－3(Grｏｓjean et a ｌ．，1989; Oｄum et a l.，１996；Gｒiffｉn eｔaｌ. ,1999）,它们均是光化学反应的产物. 有机前体物通过氧化反应生成的产物可能包括脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等,它们通常具有较高的极性和分子量,从而减小其挥发性. 而且，这些化合物主要是中间产物，需要继续氧化成半挥发性组分才能进入颗粒态. 在一定的条件下，大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物.近年的研究表明,不少VO Ｃs可能在云或雾滴中通过液相氧化反应生成二次有机气溶胶. 液相氧化反应包括ＶＯCs等有机前体物溶于液滴,随后被氧化成半挥发性有机物. 一般而言,污染源尤其是人为污染源所释放的VOCs多数难溶于水．经过气相氧化反应生成溶解性较强的脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物,进而可以溶于雾滴中参与液相氧化反应.Blando等（19９８；20０0)发现,云水雾滴中确实存在脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物. 这些化合物大多既存在于气态,又存在于液态,说明可溶性VＯC参与云水或雾滴反应是可能的．Ａumount等（200０)认为，云水中的高浓度有机酸主要来自液相氧化反应.二次有机气溶胶形成的另一个步骤包括凝结、吸收和吸附等途径. 凝结是最简单的气粒转化物理过程,不涉及VOC与气溶胶粒子之间的相互作用,可称为均相成核过程,类似于无机二次气溶胶如硫酸盐的形成. 早期研究认为,该过程是其气2粒转化的主要过程．然而,近期一些研究表明,异相成核过程即VOCs在气溶胶颗粒上的吸收或吸附过程,才是气粒转化的主导过程(Odｕm et al．,19９6；199７a；１997b). 与前者比较,异相成核过程既取决于ＶＯCs的性质,又与作为吸附点的气溶胶颗粒有关. Oｄｕm等（1996)通过烟雾箱模拟实验表明,气溶胶的量与有机气溶胶质量浓度密切相关,认为吸收或吸附过程是气粒转化的主导过程,因为凝结过程是不依赖于有机气溶胶浓度. 在气粒转化过程中吸收与吸附究竟哪个更为重要,目前尚无定论．仅有研究表明,对城市气溶胶而言,吸收过程的重要性大于吸附过程（Liang etａl．,1９９7; Goss et aｌ．, 199８)．展望( Perspectｉve)有机气溶胶的来源与形成日益受到科学家的广泛关注,其研究方向主要集中于大气中有机气溶胶的化学组成与浓度水平、天然和人为源一次排放有机物的物理化学特征、二次有机气溶胶形成的物理与化学过程、大气中有机气溶胶的来源识别以及有机气溶胶的环境影响.为了完成这些研究和使其获得的信息更加准确,需要不断完善或开发有机气溶胶的采样技术和有机物种的检测技术.由于有机气溶胶是由多种有机物混合而成的细颗粒，而且某些有机物种的浓度水平较低,不同物种的挥发性、热稳定性等也存在较大差异,使得无论是环境空气还是污染源的有机气溶胶采集均较为困难,目前的采集方法对于有机物分析具有较大的不确定性. 因此，采样技术的研发十分重要.有机气溶胶的总体污染水平目前是通过碳分析获得的OＣ、EC浓度定量描述,其中，有机物种的定性和定量是采用GC／ＭS方法测量,但该方法也仅仅能将10%～1５%的气溶胶有机物解析为特定的有机化合物(Ｒoｇge et al. ,１993e) ,对极性、强极性有机物的分析尚存在局限性.近年来,化学衍生法被广泛应用于分析极性有机物,但也只能检测很少一部分极性有机物质. 可见,有机气溶胶的采样技术和有机组分的分析检测技术是有机气溶胶领域研究的重要方向.目前还不十分清楚二次有机气溶胶的形成机理，未能很好地认识二次有机气溶胶的反应动力学,而且也未能鉴别出大量的反应物，而只能用烟雾箱实验的结果经验推测和应用数学模式模拟计算有机颗粒的形成. 在测量和模拟挥发性有机物形成有机颗粒物的动力学和热力学方面,还应用了大量的经验估计. 因此,目前人们对二次有机气溶胶形成机制的认识还较为浅薄,这仍将是今后研究的重点与热点.此外,环境空气中有机气溶胶有机组分的污染特征与来源识别的研究也是非常重要的研究方向，这对于研究有机气溶胶对人体健康、气候、能见度的影响以及与大气氧化剂反应形成的二次有机气溶胶都具有非常重要的意义．。
气溶胶科学与技术课程总结(含试题)
Fd
6
D3 g ( particle gas ) （1）
定律假设： （1）流体是连续的； （2）层流状的， （3）粘度为牛顿定律； （4）方程中涉 及速度平方的项可以忽略？？，可以得到
Fd 3 DV
（2）
结合公式（1-2）可以得到终端沉降速度为
V gD 2
( particle gas ) 18
气溶胶工程与技术课程主要内容 作者：王斌
一、 大气气溶胶基本特征 1、 胶体概念：胶体是物质以一定分散程度存在的一种状态（由物质的三种状态（液、气、固）组成高 分散度的分散体系） ； 2、 分散体系：把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系，其中分散的物质称为分散相， 另一种物质为分散介质。 3、 胶体的特性： （1）特有的分散程度【粒子大小在 1-100nm 之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜， 渗透压低】 ； （2）多相不均匀性【纳米级粒子是由需要例子或者分子聚结而成，粒子大小不一，与 介质之间有明显的相界面，比表面很大】 ； （3）热力学不稳定性【因粒子小，比表面大，表面自由 能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小李子会自动聚结成大粒子】 4、 大气气溶胶： 概念 【液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系， 粒径范围 1nm-100μm； 例子【固体有尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉；液体有水和冰组成的云雾滴，冰晶和 雨雪粒子】 ； 浓度【数浓度#/cm3（针对细和超细粒子，与健康效应相关） ；表面积浓度（μm2/cm3 人体健康 效应和非均相反应） ；体积浓度（μm2/cm3）和质量浓度（μg/cm3） ，用于空气质量标准】 ； 分类【 （1）按照成因（分散型气溶胶：固态或液态物质经粉碎、喷射形成微小粒子，分散在大 气中形成的气溶胶。例如：海浪飞溅、液态农药喷洒；凝聚性气溶胶：气体或蒸汽（其中包括 固体物升华而形成的蒸汽）遇冷凝聚证液态或固态微粒，而形成的气溶胶） ； （2）按物理状态 （固态：烟、尘；液态：雾；固液混合态：烟雾 smog=smoke+fog） ； （3）按粒径大小（总悬浮 颗粒物，可吸入颗粒物（PM10） ，细颗粒物(PM2.5)，超细颗粒雾） 】 5、 相关概念： 大气颗粒物（particulate matter） ，大气气溶胶体系中分散的各种粒子； 一次气溶胶（primary aerosol） ：颗粒物直接被引入大气； 二次气溶胶（secondary aerosol）颗粒物通过在大气中与气体组分的化学反应形成（气体到颗粒 物的转化） ； 均相气溶胶（homogenous aerosol）is an aerosol in which all particles are chemical identical. 单谱气溶胶（monodisperse aerosol）has particles that are all the same size and can be produced in the laboratory for use as test aerosol. 多谱气溶胶（polydisperse） ，with a wide range of particle sizes, and statistical measures should be used to characterize their particle size. 6、 大气颗粒物形貌： （1）燃煤和机动车尾气排放的烟尘集合体，从较小的链状到较大的蓬松状，基本 呈球形和椭球形，50-100nm 左右的超细例子； （2）烟煤飞灰：粒径大于 100nm 的圆球形颗粒物， 形态为圆球形，表面光滑，有时也吸附超细和二次颗粒物； （3）矿物颗粒物：如建筑尘、风扬尘、 道路尘和工业扬尘以及来自我国西北的春季沙尘暴等，一般不规则； （4）二次大气化学反应形成的 矿物颗粒物以长条状石膏矿物为代表，主要成分为 Ca 和 S； （5）生成颗粒物一般具有特殊的形态 和成分。它们很可能是细菌和植物孢粉。 7、 颗粒物浓度标准：中国标准 平均时间 PM10 年平均 日平均 浓度限值 1 级 40 50 浓度限值 2 级 70 150 μg/m3 μg/m3
气溶胶化学组分的在线分析方法
水溶性有 机物TOC
Waste Denuder liquid Ultrapure water Steamer Denuder sensor Controller of the steamer On-lineanalyzer Cyclone
云中水滴 的化学成 分，了解 成云机制
4. 结论
Growing concern about the impact of aerosols on health and on climatic change has led to the development of new measurement methodologies for gases and especially for aerosols. the potential capabilities of these new techniques are enormous, compared with the traditional methods, but there are still large problems to be solved. Important parameters like OC/EC cannot be measured correctly. Fast real time monitors for deposition measurements are a problem too. The possibilities for real time measurement of the chemical composition of aerosols are still quite limited.
想了解即时的化学组分， 想了解即时的化学组分，在线分 析的方法急需建立！！！ 析的方法急需建立！！！
气溶胶成分及其影响因素研究
气溶胶成分及其影响因素研究气溶胶是指在空气中分散的固体或液体微粒，它们的大小范围从几纳米到 100 微米不等。
气溶胶对人类健康、生态环境和气候变化等都有着重要影响，因此对其成分和影响因素的研究已成为一个热点领域。
一、气溶胶成分气溶胶的成分种类繁多，根据来源不同可以分为自然源和人为源。
自然源的气溶胶主要包括尘土、花粉、海盐、火山灰等，人为源的气溶胶则主要来自工农业排放和交通运输等活动。
气溶胶物质的类别有机物、无机盐、金属元素、大气气体等，其中有机物包括挥发性和非挥发性两类，主要来源是汽车尾气、木材燃烧、烟草燃烧等活动。
由于气溶胶成分的复杂性，目前在分析气溶胶成分时常常采用多种技术和手段，例如质谱、光谱、电化学等方法。
其中，质谱技术可用于确定气溶胶中有机物的种类和含量，而光谱技术则常用于检测气溶胶中的无机物和金属元素。
二、气溶胶的影响因素1.环境因素环境因素是气溶胶的组成和含量的主要影响因素之一。
大气湿度、温度、光照及风向等环境因素均可以影响气溶胶的成分和数量。
例如，在潮湿环境下，气溶胶颗粒的吸湿性会增加，这会导致颗粒的化学活性发生变化，进而影响空气中的化学反应。
2.气象因素气溶胶的浓度和分布也受气象因素的影响。
大气层的运动和湍流混合会影响气溶胶的传输。
例如，风速的变化会影响气溶胶的输送和扩散，从而影响气溶胶的分布和浓度。
3.源极因素源极因素是气溶胶的数量和组成的重要影响因素。
人为活动和自然因素都会对气溶胶的来源产生影响。
例如，车辆和工厂的排放会导致气溶胶中的有机物和重金属含量增加，而大气自然衰变、火山喷发等自然现象则会导致大量的盐类等气溶胶成分释放到大气中。
三、气溶胶对环境的影响1.生态环境气溶胶对生态环境有着重要的影响。
它们中的有害物质，如细颗粒物、硫氧化物等，能够影响植物生长和土壤质量，从而影响整个生态系统的稳定性。
2.人类健康气溶胶对人类健康的影响也是极其重要的。
长期暴露在包含烟草烟雾、汽车尾气、工业废气等气溶胶中的人群，容易患上多种呼吸系统和心血管系统疾病，例如哮喘、肺癌、慢性支气管炎等。
多化学组分对气溶胶的影响
多化学组分气溶胶对中国北方微物理温暖云的影响杨夙英1，2，马建忠2，胡自金2，闫鹏2，陈越2，王巍31大气物理与环境实验室，南京信息工程大学210044，中国;2中国气象科学研究院，北京100081，中国;3中国环境科学研究院，北京100012，中国收稿于2009年12月8日，接受于2010年3月30日，网上公布2010年10月16日一个绝热容器大小的云包裹模型是由多化学组分（MCC）的气溶胶结合形成的，同时影响着UWyo单化学组分（SCC）包裹模型。
用模型的方法来调查多组分气溶胶对中国北方微物理温暖云的影响。
模拟初始化使用的数据和化学成分，期间的IPAC（在华北对气溶胶和云微物理污染测量的气溶胶粒径分布）在2006年春季运动。
结果发现，在中国北方不仅使多化学组分气溶胶云滴数量增加，同时比纯铵硫酸盐气溶胶更能有效地减少有效半径。
这也表明，在中国北方多化学组分气溶胶可以缩小体积小CDNC增加云滴谱（CDS），减少体积大的CDNC。
我们的研究结果表明，气溶胶的化学成分和粒度分布可以影响微物理温暖的云，从而影响大气辐射和降水。
在未来的天气和气候变化研究中，这应该吸引界内更多的关注。
关键词：气溶胶，云微物理，化学成分，CCN，云模型。
引言：杨夙英，马建忠，胡静，等。
多在中国北方的温暖云的微物理化学组分气溶胶的影响。
中国科学，地球科学，2011，54：451-461，DOI：10.1007/s11430-010-4075-z 气溶胶作为云凝结核（CCN）或冰核（IN），间接影响着气候，即气溶胶改变云滴数量，浓度（CDNC），粒度分布的事实，进而影响着作用于气候变化的云反照率和寿命的平衡[1，2]。
虽然AIE的是气候变化的重要影响成分，但AIE的影响仍有较大的不确定性，主要是因为浓度和理化在不同的背景下，大气气溶胶的属性有着显著的不同。
云内上升气流的速度决定着气溶胶数浓度，化学成分，粒度分布过饱和度，是由是影响激活的主要因素。
气溶胶及其气候效应
• 沙尘天气发生时 ,大气中气溶胶浓度迅速增加 , 对入射太阳辐射产生强烈的散射和反射作用 , 导致到达地面的太阳辐射减少。 • “中国北方沙尘气溶胶时空分布特征及其对地 表辐射的影响报告”（国家环境保护总局气候影响
研究中心，美国马里兰大学气象系 ,美国国家海洋和大 气局） ①、大气气溶胶指数的空间分布特征 ②、大气气溶胶指数的季节变化特征 ③、沙尘天气对地表辐射的影响
图2曲线1北京采暖期 前（10月21~26） 曲线2采暖期间（11月 24~29）实测平均谱
3 气溶胶的气候效应
3.1 气溶胶影响气候的途径 3.2 沙尘气溶胶的气候效应 3.3 黑碳气溶胶的气候效应Biblioteka 3.1 气溶胶影响气候的途径
• 气溶胶通过两条途径影响气候系统 : 一是通过吸收和反射太阳与地球辐射 影响气候系统 ,这种影响称之为气溶 胶的直接辐射效应; 另一是作为云滴中的云凝结核(CNC) 改变云的光学特性和生命周期 ,这种 影响成为气溶胶的间接辐射效应。
② 、大气气溶胶指数的季节变化特征
• 为了说明大气气溶胶指数季节变化特征 ,选择 沙尘天气发生比较多的 2001 年为对象对各个 区域大气气溶胶指数年变化曲线进行分析。 • 下图是2001年各个区域气溶胶指数积分强度和 面积强度的变化。
•
• 从图可以看出区域气溶胶指数积分强度有 3 个峰值期 , 第一个峰值最强 ,对应着是沙尘天气频繁发生的春季,从 区域面积强度图发现在影响区(Source Region C) 高面积 度持续的时间远比源区 (SourceRegion A) 要长; 加强源 区(Source Region B、Source Region D )面积强度高值持 续的时间介于沙尘源区和影响区之间。 • 这一分布特点说明沙尘天气在沙尘源区形成以后 ,由于 受到天气系统的作用而抬升到高空 ,在随天气系统移动 过程中 ,大颗粒物不断沉降 ,细小沙尘颗粒物在大气中可 以长时间悬浮 ,在影响区虽然没有新沙尘物质补充 ,由于 细小颗粒物的不断累积 ,致使出现气溶胶指数高值、覆 盖比较大面积现象。另外2 个小峰值分别在春夏之交和 秋收季节 ,这可能和生物质燃烧释放的气溶胶有关 ,有待 进一步研。
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多化学组分对气溶胶的影响————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:多化学组分气溶胶对中国北方微物理温暖云的影响杨夙英１,2,马建忠2,胡自金2,闫鹏2,陈越２,王巍31大气物理与环境实验室,南京信息工程大学2100４4,中国；２中国气象科学研究院,北京1000８１，中国;３中国环境科学研究院,北京１000１2,中国收稿于２０0９年1２月8日，接受于20１0年3月30日，网上公布2010年１0月1６日一个绝热容器大小的云包裹模型是由多化学组分（MCＣ）的气溶胶结合形成的，同时影响着UWyｏ单化学组分（ＳCＣ）包裹模型。
用模型的方法来调查多组分气溶胶对中国北方微物理温暖云的影响。
模拟初始化使用的数据和化学成分，期间的IPAC（在华北对气溶胶和云微物理污染测量的气溶胶粒径分布）在２０06年春季运动。
结果发现,在中国北方不仅使多化学组分气溶胶云滴数量增加,同时比纯铵硫酸盐气溶胶更能有效地减少有效半径。
这也表明,在中国北方多化学组分气溶胶可以缩小体积小ＣDＮＣ增加云滴谱(CDS）,减少体积大的ＣDNＣ。
我们的研究结果表明，气溶胶的化学成分和粒度分布可以影响微物理温暖的云,从而影响大气辐射和降水。
在未来的天气和气候变化研究中,这应该吸引界内更多的关注。
ﻭ关键词：气溶胶,云微物理，化学成分,CＣN,云模型。
引言：杨夙英，马建忠，胡静，等。
多在中国北方的温暖云的微物理化学组分气溶胶的影响。
中国科学，地球科学,2011,54:45１-461,DOI：1０.1007／s1１430－０10-40７5-z 气溶胶作为云凝结核（CCＮ)或冰核(IN),间接影响着气候,即气溶胶改变云滴数量,浓度（CDNC),粒度分布的事实,进而影响着作用于气候变化的云反照率和寿命的平衡[1，２]。
虽然AIＥ的是气候变化的重要影响成分,但AIE的影响仍有较大的不确定性，主要是因为浓度和理化在不同的背景下,大气气溶胶的属性有着显著的不同。
云内上升气流的速度决定着气溶胶数浓度，化学成分，粒度分布过饱和度,是由是影响激活的主要因素。
在这些因素中，气溶胶化学成分对云微物理的影响,是要解决的关键问题之一。
气溶胶的化学成分非常复杂，含有硫酸盐，硝酸盐,海盐，其他无机化合物以及各种有机物。
气溶胶吸湿性和其不同的化学成分及不同的粒度分布,都可能会影响气溶胶激活。
在气溶胶早期研究中,一般认为,气溶胶由单一的化学成分组成。
例如,硫酸铵或不溶性的核心,组成大陆背景气溶胶和海洋背景气溶胶的氯化钠。
最近,已经研究表明混合状态(内部或外部)的可溶性无机气溶胶，可溶性微量气体(硝酸),水溶性有机碳气溶胶（ＷSOC）可以显着影响云的微物理过程。
一氧化氮,酸水汽可以促进激活气溶胶的形成。
通过减少水汽过饱和度［8］。
水溶性有机碳气溶胶ＷＳOＣ可以改变表面张力和水的CDNC，在运动过程中，与CDNＣ变化范围有着较大的不确定性大致范围为８6%-１10%。
到现在为止,很少有研究报道气溶胶，尤其是多化学成分(MCＣ）的气溶胶，对微物理云的影响。
气溶胶在不同的地区特点不同，尤其在中国的北方地区。
因此，多化学组分气溶胶对云的微物理效果的调查,可以通过使用测量数据进行必要的评估AIE和地区降水的形成机制。
在这项研究中,在单化学组分（铵不溶性的核心硫酸钠或氯化钠)绝热的云包裹模型的基础上，多化学组分气溶胶的云包裹模式已经发展的基础上多化学组分影响温暖云的微物理模拟气溶胶与地面和飞机测量初始化模型在20０6年春季中国北方。
数据包括在不同的采样箱在地面上离子组成的气溶胶以及气溶胶粒度分布,和云的微物理参数。
1 UWyｏ云包裹模型描述ﻫ在这项研究中所使用的模型最初是源于怀俄明州大学绝热的云包裹模型（简称UWyo云包裹模型）[7]。
科勒方程是该模型的基本方程,该模型假设颗粒在一个封闭/绝热升序包裹模型里以一个恒定的垂直速度移动。
在云下面，水汽和气溶胶粒子处于水分平衡吸湿蒸汽之间的颗粒表面和潮湿的空气环境。
在空气/颗粒的溶液界面的饱和比用传统科勒方程的形式表示：其中下标i跟踪原子核的大小，顺序，是在空气／溶液界面的饱和度的比例，AW，我是水σw活动，是表面张力，分子量,分子量水，R是普适气体常数，T为绝对温度,ρS，我是溶液的密度,和RI是粒子半径。
（１),实验数据是用来描述盐质量分数（χAW，我和ρＳ,I其中χ溶液中的溶质的质量百分比,拟合系数CJ和AＪ和Muｎkeｌwiｔｚ[14］。
描述激活后的雾滴凝结增长式。
（4)其中S是环境的水汽饱和度的比例，pν＊是饱和水蒸汽压力，D＇Ｖ是水蒸汽扩散系数，L是汽化潜热,k'a是空气热交换系数。
在模型中,热量和水分的保护为上升气流包裹可以用方程表示。
其中V是上升气流速度,Ｔ是温度空气,g是重力加速度，CP是恒定的比热压力，分别。
(6）,凝结水的人口率液滴半径里妮滴(Ｉ＝１，...，Ｎ)可表示为其中ρW的水的密度,并ρ一个是空气密度。
气溶胶粒度分布和化学处方组件如下:粒度分布的三模态对数正态分布的形式， NK气溶胶数浓度,RK数量模式的半径,和σk的几何标准偏差模式K.三种模式包括艾肯模式（R ＜0.1微米），积累模式（0.1微米<R ＜1．０微米），粗模式(R>1．０微米)，干颗粒尺寸范围是从0．０06微米到4微米，指定的界限恒定的半径比（RK + １/ｒk = 1.09）。
关于干颗粒的性质,它们都被假定为紧凑的领域和其溶于水的质量分数假设给定大小的所有粒子相同。
在模型中考虑的化学成分(NH4)2SO4 －水或氯化钠水系统，其中包括不溶于水的物质。
在UWyo云包裹模型,用拉格朗日方法执行微物理计算，粒子/液滴在每个容器的数量浓度是个常数,粒度是时间的函数变量。
因为在不同容器里的化学成分是多种多样的，所以通过使用这个专业模型，我们可以改进,同时还可以考虑在每个容器的混合多组分。
更新后的模型适合模拟多组分气溶胶对微物理暖云特征的影响。
2.云包裹模型的发展2.１观察和装配初始干气溶胶谱在低层大气的干气溶胶谱中，在２０06年4月16日在天津唐山地区（参见图1中的虚线),飞机测量活动是重点项目的一部分,题目为污染对中国北方的气溶胶和云微物理影响在海拔为21０0米左右薄的层状云中在20０６年4月14日。
在300-4０0米高度观测到的气溶胶数据,用PＭS －ＰCＡＳP探头直径大于０.1微米的TＳI EEPS仪器测定气溶胶数粒子浓度粒径,小于0.１微米[18]，同时周围空气相对湿度为40％－50%。
这些气溶胶谱（平均值）作为初始模型模拟的干气溶胶谱。
图１显示分布在中国北方气溶胶的光谱是非常复杂的（虚线）,三模态对数正态分布的形式在原有的模式上不能代表这种光谱特征。
为了得到更好的初始干气溶胶箱,我们进行了数观测到的气溶胶谱拟合。
五对数正态分布分配方式具有特定属性。
表1和图1(实线）。
由于第一种模式（核模式）颗粒小因此在很短的时间(1-２小时)并不能成为CCN,这些粒子的浓度水平对于此项研究的结论没有影响。
通常情况下，气溶胶有一个半径范围0.004－１.3微米,恒定半径比１.0９9７。
２.2在最初的化学成分的粒度分布干气溶胶作为一个函数的初始干气溶胶的需要模拟其化学成分颗粒大小的模型。
一共有两套模型,一套聚乙烯过滤器直径为８1毫米的滤纸过滤器嵌塞在表面用于测定表面表面质量,离子半径。
另一套是石英纤维过滤器操作嵌塞表面用于测量黑碳（元素)和有机碳。
安德森切断小范围分别为0.43，０.４3-0.６５,0.65－１.1,1.1-2．1，２.1-3.3, 3．3－4.7，４．7-7,7月11日，和11微米。
每个容器由可溶性离子组成。
其中气溶胶化学的粒度分布是根据在该地区的组成部分由图2可见，中国北方气溶胶的主要组成部分硫酸，硝酸,氯化钠，有机碳（OC)和不溶性的物质。
其中主要存在的直径小于１．1微米，硫酸铵和硫酸铵硝酸盐和钠,氯化物和不溶性物质为积累模式核心,其中只有WSOＣ的作用是考虑到在模型模拟。
许多相关的研究表明,WSOＣ的质量分数为20％－60%，并且在云中占主导地位水滴的WSOＣ是多羟基脂肪酸,一元羧酸，羧酸和不饱和羧酸［21]。
由于ＷSOC不是样本分析，假设ＷSOC将40％的贡献于质量,羧酸分子质量为118,分离离子数为3.0，密度１.５7克ＣM - １[8］。
其他化学成分的热力学数据根据文献［２0]。
假定不溶于水的化学成分核心是方解石，密度2．８3克CM - 3。
3模型结果与讨论根据气溶胶化学组分的大小分布特征，在这项研究中我们设计了七种情景的模型模拟。
将1和3-７的结果与方案２相比,因为硫酸铵(ＮH４）2SO4，一般被用作气溶胶化学成分的效果在研究大陆背景气溶胶。
影响多化学组分气溶胶是这项研究的重点。
注意气溶胶粒度分布保持不变,即采用相同的初始干气溶胶数光谱模拟所有情景（见图１)。
因此,模拟结果的差异是造成在化学成分的差异的主要原因。
方案1。
测量组分:通过分析获得的在宝坻区（包括硫酸铵采样过滤器，氯化钠，硝酸铵,ＷS ＯC和不溶性核心混合在一起）。
这些成分的百分比分为五个组成部分(图2)。
方案2。
(NＨ4）2SO４:包括硫酸铵方案3。
硝酸铵：只包括硝酸铵。
方案4。
氯化钠：只包括氯化钠。
方案5。
WSＯC：包括可溶性有机物。
方案6。
（NＨ４)2SＯ４＋不溶物：包括铵硫酸和不溶性的核心。
铵的质量百分比ﻫ硫酸从9０%逐渐减少至2０%。
方案7。
（ＮH４）２SO４+硝酸铵：包括60%的铵硫酸和４0%的硝酸铵。
ﻫ模拟中所使用的初始物理参数是在京津唐地区空中测量2０06年４月1６日。
模拟在海拔2０9０米到2１00，温度为２72.1９Ｋ,7５6.41帕斯卡的压力和相对湿度为99%。
观察云上升气流速度。
周围的层状云上升气流速度普遍较低,模拟值分别为0.３,０.5，0.７和1.０的MS –１,对应这些上升气流速度,模型模拟的时间分别为1.1，7，4.8，和３.３分，在这样一个短的时间内围绕云基地，热量和水分损失很少。
同时假设过程绝热。
由于这项研究是集中在低云(约20０米厚）和云的水滴之间的碰撞。
该模型容易忽视云滴。
我们重点研究液滴在热力学吸湿增长平衡和凝结增长后激活情况。
３.1临界饱和多化学组分气溶胶的影响人们普遍认为，气溶胶粒子增长激活且平衡符合科勒方程。
只要周围的饱和度比例超过科勒曲线，即临界饱和的最高点率，气溶胶粒子就可以认为能被激活成云滴。
因此,饱和度比例是推断气溶胶粒子不同的化学成分是否可以激活到云飞沫传播关键参数。
传统的科勒方程只考虑溶于无机气溶胶的效果。
为了研究均衡增长的ＷＳOC,将传统的科勒方程扩展(图3)。