什麼是氣溶膠現在了解還不晚（一文告訴你對人類生存的環境有什麼影響）

2023-10-15 05:10:32 3

那麼，究竟什麼是氣溶膠呢？

氣溶膠的類型有哪些呢？

氣溶膠的影響又是怎麼樣的呢？

氣溶膠指懸浮在氣體介質中的固態或液態顆粒所組成的氣態分散系統。

這些固態或液態顆粒的密度與氣體介質的密度可以相差微小，也可以懸殊很大。氣溶膠顆粒大小通常在0.01~10μm之間，例如：花粉等植物氣溶膠的粒徑為5-100µm、木材及菸草燃燒產生的氣溶膠，其粒徑為0.01-1000µm等 。顆粒的形狀多種多樣，球形、片狀、針狀及其它不規則形狀。

當這些粒子足夠大時，可以注意到它們的存在，因為它們散射和吸收陽光。他們散射的陽光可以減少能見度(霧霾)和紅色的日出和日落。

氣溶膠可以改變太陽對地球輻射作用。作為一種直接的影響，氣溶膠將陽光直接散射回太空。作為一種間接影響，低層大氣中的氣溶膠可以改變雲粒子的大小，改變雲反射和吸收陽光的方式，從而影響地球的能量吸收。

氣溶膠也可以作為發生化學反應的場所。這些反應中最重要的是導致同溫層臭氧破壞的反應。在極地地區的冬季，氣溶膠生長形成極地平流層雲。這些雲粒子的表面積為化學反應提供了場所。這些反應會形成大量活性氯，並最終破壞平流層中的臭氧。

微生物氣溶膠是一種特殊的氣溶膠，是由懸浮於空氣中的微生物所形成的膠體體系，包括病毒、細菌、真菌以及它們的副產物。

通常我們在呼吸的時候，肺部在做大量、長時間的霧化，並且霧化的顆粒極小。病毒攜帶者哪怕不咳嗽、不打噴嚏，也可能悄無聲息地不間斷地釋放含病毒的氣溶膠。其他人在呼吸到微生物氣溶膠時，微生物氣溶膠進入人體呼吸系統，在呼吸道甚至肺部中阻留或沉降，從而有感染的風險。

（一）火山氣氣溶膠

通常是在大型火山爆發後在平流層中形成的，其主要是由二氧化硫氣體形成，這些氣體在火山噴發後的一周至幾個月轉化為平流層中的硫酸液滴。平流層的風將氣溶膠傳播到幾乎覆蓋全球。這些氣溶膠一旦形成，就會在大氣中停留兩年左右。

火山氣溶膠能夠通過反射陽光，減少到達低層大氣和地球表面的能量，使地球溫度變低。1912年阿拉斯加火山爆發之後，歐洲和美洲許多日射觀 測站在幾個月甚至幾年內直接太陽輻射減少10—20%。1963年印度尼西亞峇里島阿貢火山爆發，在西歐、 北美、太平洋中央部份以及蘇聯中部地區都觀測到直接太陽 輻射減弱，蘇聯地區上空散射輻射明顯地增大。

（二）沙漠沙塵氣溶膠

從氣象衛星拍攝的照片中，常常可以看到來自北非沙漠的塵土從大西洋上空飄過。在美洲大陸的許多地方都觀察到了這些層的沉降物，在亞洲大陸的沙漠中也有類似的沙塵。1994年9月，發現號太空梭(STS-64)上的雷射雷達測量了非洲上空低層大氣中的大量沙塵。對於大氣氣溶膠來說，它們相對較大，如果不是被強烈的沙塵暴吹到相對較高的高度，它們通常會在短時間飛行後從大氣中脫落。

因為塵埃是由礦物質組成的，他們能夠吸收陽光並將其散射。通過吸收陽光，能夠使其所在的大氣層升溫，可以抑制雲的形成以及抑制隨之而來的降雨的抑制。

（三）人類活動形成的氣溶膠

這種氣溶膠主要來自人類活動，其很大一部分是以燃燒熱帶森林產生的煙霧的形式出現的，但主要成分是燃燒煤和石油產生的硫酸鹽氣溶膠。自工業革命開始以來，大氣中硫酸鹽氣溶膠的濃度迅速增加。硫酸鹽氣溶膠不吸收陽光，但它們會反射陽光，因此，減少了到達地球表面的陽光量。硫酸鹽氣溶膠被認為可以在大氣中存活約3-5天。

硫酸鹽氣溶膠也會進入雲中，導致雲滴數量增加，但云滴會變小（上圖），總體下來能夠使雲層反射更多的陽光。另外，額外的氣溶膠使受汙染的雲層比未受汙染的雲層持續時間更長，反射的陽光更多。

美國卡內基科學研究所的科學家在《自然·通訊》上發表研究稱，氣溶膠細微顆粒對氣候的影響因其排放位置的不同而有很大差異。

氣溶膠是排放到大氣中的細小顆粒物，會對空氣造成汙染，損害人體健康，破壞農業生產力。雖然溫室氣體通過在大氣中捕獲熱量導致全球變暖，但一些氣溶膠可對氣候產生冷卻效應，類似於大型火山噴發釋放的物質可導致全球氣溫下降。據估計，自20世紀50年代以來，氣溶膠已經抵消了大約三分之一的溫室氣體導致的氣候變暖效應。

然而，與導致全球變暖的溫室氣體的壽命相比，氣溶膠在大氣中的壽命要短得多，這意味著氣溶膠顆粒在大氣中的分布因區域不同而具有差異。並不是所有地區排放的氣溶膠顆粒對氣候的影響都是一樣的。在季風地區排放的氣溶膠可能會馬上引發降水，而在沙漠地區排放的氣溶膠可能會在大氣中滯留很多天。

研究者利用模型進行模擬，結果顯示，就等量的氣溶膠排放量而言，在不同地區排放對氣候產生的影響明顯不同。西歐地區排放的氣溶膠顆粒對全球產生的平均冷卻效應是印度排放的氣溶膠顆粒的14倍。歐洲、美國和中國的氣溶膠排放量正在下降，而印度和非洲的氣溶膠排放量正在增加。「這意味著隨著新的國家成為氣溶膠顆粒的主要排放國，氣溶膠抵消溫室氣體引起的變暖效應的程度可能會隨著時間的推移而降低。」佩薩德解釋說。

更為重要的是，當涉及到一個國家受其自身氣溶膠排放影響的強度時，同樣存在巨大的區域差異。例如，印度排放的氣溶膠顆粒對其自身產生的冷卻效應是其對全球產生的平均冷卻效應的20倍。相比之下，西歐、美國和印度尼西亞排放的氣溶膠粒子對其自身產生的冷卻效應僅僅是對全球的2倍。在許多情況下，氣溶膠對氣候產生最強烈影響的區域與氣溶膠的排放地相隔甚遠。

然而，由於氣溶膠的光學特徵、垂直剖面、空間時間變化、濃度、化學成份和微觀結構特徵的研究還不夠深入以及缺乏足夠的實驗資料，因此，對氣溶膠對輻射狀況和熱狀況的影響還不可能做出精確的定量估價，氣溶膠對氣候變化的影響具體機制較為複雜，有待進一步深入研究。

今天就簡單了解一下什麼是氣溶膠，關注我@聽科學說，後續分享更多有趣的科普知識！

本文參加【科學V計劃】，內容為作者原創。