静电催化人工降雨

静电催化人工降雨

化学与社会第五组

摘要:雾是指在接近地球表面、大气中悬浮的由小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，是一种常见的天气现象。当气温达到露点温度时(或接近露点)，空气里的水蒸气凝结生成雾。霾，也称灰霾(烟霞)，是指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。近年来随着我国经济的发展、城市人口的过快增长以及城市化进程的加快，雾霾已成为一种环境污染，甚至是环境灾害。它对人体健康、生产生活、交通安全等方面带来诸多危害。现今，我国正投入大量人力、财力研究治理雾霾的方法。其中，静电催化人工降雨就是其中的一种。

关键词:雾霾;静电催化;人工降雨

引言:中国长江河谷、四川盆地、黄淮海地区和珠江三角洲是目前我国存在的4个霾天气比较严重的地区。潘垣院士提出静电催化人工降雨可以有效的解决雾霾问题。目前，华中科技大学正在研究这一方法。如果研究成功，这一方法得以广泛应用，将对构建环境友好型社会、推进生态文明建设，实现可持续发展具有重要意义。

一、静电催化人工降雨的原理

传统的人工降雨主要是采用撒泼一种稀释剂，比如说碘化银、二氧化碳干冰这些东西，或者沉冰剂，通过凝聚的办法来增大气溶胶的体积。体积增大以后，在地球重力的作用下实现人工降雨，进而消除雾霾。这个方法要求比较苛刻，第一空气中要有大量的积雨云，第二对湿度、温度等条件要求非常苛刻，既不能高也不能低，而且要在一个区域里头。所以传统的人工降雨消雾至今成效有限。今年，欧美俄以及我国，主要是我国华中科技大学利用静电场对水分子的电极化效应(在电磁

学里，当给电介质施加一个电场时，由于电介质内部正负电荷的相对位移，会产生电偶极子，这现象称为电极化)。这种电极化就形成了带电离子的气溶胶对于水气非接触的电场凝聚力。当在凝聚力的作用下水气凝聚到一定程度后，通过重力的作用落下。

二、静电催化人工降雨的过程

静电场的形成:

原理:电子在电场中会受力而得到加速、提高能量，产生电子束。

一台电子加速器，注入的电子能量为20GeV(1GeV=109 eV，也就是10亿电子伏特)，相应的电子速度为0.99999999979倍光速。电子经加速器加速后，能量可达到100GeV，电子速度达到0.999999999987倍的光速。我们可以专门准备一架飞艇，上面载着电子发射器和电子加速器，形成电子束之后向外面发射，电子束就会形成静电场。

雾霾的凝聚及下降:

在静电场的作用下，水分子发生电解，形成H+和OH-，H+和水分子结合形成活性分子H3O+,活性分子具有极强的界面活性;OH-和水分子结合形成负离子(负离子有镇静、催眠、镇痛、镇咳、止痒、利尿、增食欲、降血压之效。比如雷雨过后，空气的负离子增多，人们感到心情舒畅。而在空调房间，因空气中负离子经过一系列空调净化处理和漫长通风管道后几乎全部消失，人们在其中长期停留会感到胸闷、头晕、乏力、工作效率和健康状况下降，被称之为“空调综合症”。)此外，静电场会使电介质(在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质，空气本身就是电介质)内部正负电荷的相对位移，会产生电偶极子，带电离子的气溶胶对于水气非接触的电场凝聚力。当在凝聚力的作用下水气凝聚到一定程度后，通过重力的作用落下。

降落到地面后的处理:

使用一种钙基粘合剂，这种黏合剂类似胶水，可以吸附尘埃。英国政府从2011年起清扫工已经将这种新产品用于人口嘈杂，污染严重的城区，而目前监测结果称这些区域的微粒已经下降了14%。

三、静电催化人工降雨的优点

1.利用静电场来促进水气凝聚的新技术，在晴天且相对湿度较低的条件下，也能实现人工降雨，从而可有效消除雾霾。

2.把带电粒子撒播到空中，大面积吸附，作用空间大。

四、静电催化人工降雨的应用前景

荷兰发明家达恩?罗塞加德发明一项技术，利用铜线圈通电制造静电场，以吸附空气中的颗粒物，实现局部除雾霾效果。罗塞加德说，根据他的设想，把一些铜线圈埋置在城市公园的草坪等场所地下，通电后形成一个弱静电场。借助这一静电场，飘浮的一些雾霾颗粒将被吸落至地面，从而在空中辟出一片“空气清新”的区域。他与荷兰代尔夫特大学的研究人员合作，已完成室内试验。而利用静电消除雾霾的技术，实验效果不比荷兰发明家达恩?罗塞加德的技术差。而且这项技术对温度、湿度等气象窗口的条件要求大大的放宽，也不会因地域不同，雾霾表面吸附的不同而影响其效果。在国外，近期在美国的德州、墨西哥、阿联酋等地，进行的试验已经证实，在晴空，且相对湿度降低到30%条件下，也能实现有效的人工降雨。目前，这项技术处在室内试验，外场试验还未进行。但是，由于它的优势所在，相信有一天这项技术会成熟并得到广泛的应用。