ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические свойства тропосферных аэрозолей из "Химический состав и радиоактивность атмосферы" Область больших ионов практически совпадает с областью частиц Айткена. [c.135] Как и в случае спектра электромагнитных волн, различные участки спектра распределения частиц по размерам обусловливают различные явления в атмосфере (рис. 21). Частицы Айткена играют значительную роль в атмосферном электричестве, оказывая влияние на проводимость воздуха, а также и на другие электрические свойства. Большие частицы обусловливают рассеяние видимого света, и поэтому от них зависит видимость вне облаков и тумана. Третьим примером может служить образование облаков. Поскольку пересыщение водяного пара в атмосфере почти всегда незначительно, то обычно только гигантские и большие ядра активируются как ядра конденсации, тогда как ядра Айткена остаются неактивными. Однако линия раздела между активными и неактивными ядрами сильно зависит от обстоятельств и выражена нерезко. [c.135] С увеличением относительной влажности значительно изменяются размеры аэрозольных частиц и их физические свойства, и в конечном счете они образуют облачные капельки и капельки тумана или частички льда. Они отбирают различные вещества из окружающего воздуха благодаря целому ряду процессов, и таким образом их состав и физическая структура непрерывно изменяются. [c.135] Кроме случаев, оговоренных особо, мы будет использовать в качестве единицы весовой концентрации мкг/м 1 мкг/м может быть представлен, например, капелькой воды диаметром 0,012 см в 1. 11 воздуха. [c.135] Чтобы лучше понять результаты измерений распределения частиц по размерам, обсудим кратко методы, которые используются в таких исследованиях. [c.135] Широко известный счетчпк ядер Айткена, который действует по принципу камеры Вильсона, определяет только общее число частиц. Коэффициент расщирения доводится до 1,25 для исключения малых ионов [74]. Число частиц, определенных в атмосферном воздухе с помощью этого счетчика, практически совпадает с числом частиц, имеющих радиус меньше 0,1 мк, вследствие относительно малых концентраций больших п гигантских частиц. Именно поэтому частицы размерами меньше 0,1 мк называют частицами Айткена, хотя верхний- предел счетчика больше и определяется седиментацией внутри счетчика. [c.136] Информацию о распределении по размерам частиц, имеющих радиус меньше 0,1 мк, можно получить путем измерения коэффициентов диффузии частиц [90] и измерения подвижности заряженных частиц в электрическом поле [44]. Последний метод позволяет достаточно точно определить размеры частиц с радиусом вплоть до 0,1 мк. Чтобы превратить такой спектр ионов в спектр аэрозолей, необходимо знать как заряд частиц, так и долю частиц, которые являются носителями заряда, в функции их радиуса [55]. [c.136] Из этого краткого описания видно, что для определения всей области размеров частиц необходимо использовать одновременно несколько методов. Ввиду имеющихся трудностей до сих пор сделано очень мало измерений полного спектра распределения частиц по размерам. С другой стороны, многочисленные данные были получены с помощью некоторых приборов, например счетчика ядер Айткена и различного рода импакторов (типа счетчика пыли Оуэна и кониметра Цейсса). Однако все эти приборы охватывают только ограниченную и часто не четко определенную область общего спектра частиц, и измерения поэтому имеют ограниченную ценность. Сравнение этих методов сделано Капом [69]. [c.137] Независи.мое использование таких различных приборов позволило сделать вывод, что естественные аэрозоли состоят из достаточно независимых групп частиц, например гигроскопических ядер конденсации в противоположность пылевым частицам, измеряемым счетчиком пыли Оуэна и подобными приборами. Эта точка зрения преобладала в течение длительного вре.мени, и только недавно стало ясно, что естественные аэрозоли имеют в основном непрерывное распределение по разме-ра.м. Это очень важно для правильного понимания оптических, электрических и других свойств атмосферных аэрозолей [50]. [c.137] Прежде чем представить некоторые результаты измерений распределения частиц по размерам, стоит сказать несколько слов о форме их представления. [c.137] Основное требование к гистрограммам или кривым непрерывного распределения состоит в том, чтобы число частиц или какая-либо другая величина внутри интервала радиусов Аг или йг выражалось площадью в этом интервале, а не значением ординаты. К сожалению, этому правилу не всегда следуют, так что сравнивать одни и те же величины затруднительно или даже невозможно. [c.137] Значение р плохо известно, но химический состав указывает, что для большинства естественных аэрозолей его величина колеблется от 1 до 2 г/см в зависимости от относительной влажности. [c.138] Лучшие значения для расиределепия по размерам частиц Айткена были получены из спектров ионов. На рис. 22 показаны типичные примеры, полученные Израэлем и Шульцем [44], и соответствующий аэрозольный спектр (см. разд. 2.2.5). Как видно из рис. 22, нижний предел радиусов частиц имеет порядок 4 10 мк, а частицы отчетливо группируются в пределах некоторых определенных размеров. Причина такого линейчатого спектра неизвестна. Вероятно, линии соответствуют преобладающим локальным или воздушным источникам частиц. В этом случае линии должны изменяться со временем и стремиться к исчезновению для стареющих аэрозолей вследствие коагуляции. [c.138] Спектры больших ионов в различных местах (заштрихованные столбики), согласно Израэлю и Шульцу [44]. [c.139] Полная высота столбиков показывает вычисленное распределение по раз.ме-ра.м в соответствующей области аэрозольного спектра (ионы плюс незаряженные частицы) в произвольных единицах. [c.139] Это распределение по размерам, как показывает рис.24, дает постоянное распределение объема или массы частиц в зависимости от логарифма радиуса. Это означает, что для континентальных атмосферных аэрозолей масса больших и гигантских частиц приблизительно равна и что они вместе составляют основную часть всей аэрозольной массы. Частицы Айткена, несмотря на их большое число, составляют не больше 10—20% аэрозольного вещества. Распределение по размерам на высоте 3000 м показывает, что основные особенности его относятся не только к тропосферным слоям, хотя концентрации на указанной высоте могут быть на порядок ниже. Имеются указания, что верхний предел размеров частиц несколько уменьшается с высотой. [c.140] При -анализе рис. 23 мы специально не упоминали тот факт, что спектр распределения в области частиц Айткена является линейчатым . Тенденция к образованию линейчатого спектра исчезает для более крупных частиц в соответствии с представлением, что они подвергаются значительному и непрерывному изменению в атмосфере, чем сглаживаются любые первоначальные неравномерности в распределении. В результате наблюдений создается впечатление, что распределения, подобные показанным на рис. 23, представляют стабильный конечный результат или квазиустойчивое состояние, которое достигается по прошествии одного или нескольких дней. Юнге [50] и Георгии [32] сообщили о случаях, когда распределения по размерам, сильно нарушенные после притока полярных морских воздушных масс, приобрели прежнее состояние через несколько дней. И.меются неопубликованные данные, полученные посредством счетчиков рассеяния света, которые показывают, что для области приблизительно от 0,2 до 0,8 мк р удивительно постоянна и равна приблизительно 3. [c.140] Полные распределения по размера.м естественных аэрозолей — осредненные данные [53, 55]. [c.141] Кривые /, 2 и 5 получены во Франкфурте-на-Майне. Кривая I — число ядер получено путем счета ионов. Кривая 2 — данные по измерениям с импакторами. Точка ниже 0,1 мк получена по общему числу ядер Айткена в предположении, что интервал радиусов ядер Айткена Д1 г=1,0. Кривая 5—средние данные по седиментации за период И дней. Кривые /, 2 и 5 получены в различное время. Кривые 3 4 представляют данные одновременных измерений в Цуг-Шпитце (3000 м над уровнем моря) и соответствуют кривым / и 2 для Франкфурта. Цифры в скобках указывают число отдельных измерений. Пунктирные кривые в интервале между 8-10 н 4- 10 мк получены интерполяцией. [c.141] Вернуться к основной статье