S型气溶胶自动灭火装置

一般说来，半径小于1μm的粒子，大都是由气体到微粒的成核、凝结、凝聚等过程所生成；而较大的粒子，则是由固体和液体的破裂等机械过程所形成。它们在结构上可以是均相的，也可以是多相的。已生成的气溶胶在大气中仍然有可能再参加大气的化学反应或物理过程。液体气溶胶微粒一般呈球形，固体微粒则形状不规则，其半径一般为0.001-0.1μm，气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等方面具有重要作用。

小粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所限制，而大粒子的浓度则受沉降作用所限制。微粒在大气中沉降的过程中， 受的阻力和重力的作用达到平衡时，各种粒子的沉降速度不同。

气溶胶按其来源可分为一次气溶胶（以微粒形式直接从发生源进入大气）和二次气溶胶（在大气中由一次污染物转化而生成）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。

天然气溶胶：云、雾、霭、烟、海盐等。

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（bioaerosol），其中含有微生物的称为微生物气溶胶。

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。

气溶胶能够引起丁达尔效应

气溶胶中的粒子具有很多特有的动力性质，光学性质，电学性质。比如布朗运动,光的折射，象彩虹,月晕之类都是因为光线穿过大气层而引起的折射现象.而大气中含有很多的粒子，这些粒子就形成了气溶胶。

气溶胶在医学，环境科学，军事学方面都有很大的应用。在医学方面应用于治疗呼吸道疾病的粉尘型药的制备，因为粉尘型药粉更能够被呼吸道吸附而有利于疾病的治疗。环境科学方面比如用卫星检测火灾.在军事方面比如烟雾弹之类，还有可以制造气溶胶烟雾来防御激光武器。

气溶胶的容器内含有两种物质--有待喷射的液态物和保持压力的压缩气体。当揿下按钮时，阀门张开，压缩气体将喷嘴里的一些液态物压出。

1926年，挪威科学家埃里克·罗西姆首先想出了这个点子。但其他一些科学家也同样有此想法。美国人朱利叶斯·S·可汗想出了一次性使用的金属雾筒。同样来自美国的莱尔·达维·古德休则进一步研制了这一发明，使它成为可以上市的商品。1941年，第一批气溶胶开始销售。

气溶胶广泛应用于一系列消费品。涂漆、清洁剂、擦光剂、除臭剂、香水、剃须乳剂，甚至掼奶油，都广泛地以气溶胶方式销售。另外，人们还证明它们在卫生保健上也是行之有效的，可用来治疗某些呼吸器官的疾病。

但也发现了气溶胶存在的一个问题。用于压缩气体的化学药品通常是含氯氟烃(即CFCs)，已证明它是对地球大气层上的臭氧层造成损害的一类物质。

最流行的现代气溶胶压缩气体是二氧化碳气体，它能在气溶胶喷筒内生成。像丙烷、异丁烷这类气体也可使用。

气溶胶的浓度，可以用一定体积中微粒的总质量来表示，基本单位是微克/米，也可以用数密度即单位体积内的粒子数目来表示。气溶胶的分布特性通常可用其粒子数目(n)、粒子表面积(S)、粒子的体积(V)或质量(m)按粒径大小(D)的分布来描述，一般作dn/d lgD、dS/d lgD和dV/d lgD对lgD的分布图，它们基本上呈正态分布。对于半径(r)在0.1μm和10μm之间的粒子，一般用容格（Junge）分布来表示。

式中v近似等于3，C是正比于粒子浓度的常数。但是20世纪70年代以来，有人提出三模态大气气溶胶的分布（爱根核模、积聚模和粗粒子模）。图中还示出它们的粒径范围、主要质量源以及质量的输入或去除的主要过程。由此可见，爱根核范围的粒子是由高温过程或化学过程产生的蒸汽凝结而成；积聚作用范围的粒子是由核模中的粒子凝聚或通过蒸汽凝结长大而形成，80%以上的大气硫酸盐微粒属于此模；粗粒子则是由液滴蒸发、机械粉碎等过程形成。细粒子和粗粒子的分界线通常直径为2μm左右。从对人体呼吸道的危害看来，10μm以上的粒子，常阻留在鼻腔和鼻咽喉部；2～10μm的粒子大部分留在上呼吸道，而2μm以下的粒子随着粒径的减小在肺内滞留的比率增加，0.1μm以下的粒子随着粒径的减小在支气管内附着的比率增加。半径小于0.1μm的粒子，其数密度随离地面高度的增加而减小，这表明它们来源于地表；但半径0.1～1μm的粒子，其数密度在对流层顶上部随高度逐渐增加，并且在15～20公里附近出现极大值，形成平流层内的气溶胶层，这层气溶胶可能是火山喷出物气体在平流层中经氧化成固体而形成的。它虽然只占大气中气溶胶总量的百分之几，但对于大气的气温有重要的影响。通过大气遥感可探测气溶胶粒子的平均谱分布。

自从美国公布了全球PM2.5的分布图，北京等城市的PM2.5含量受到关注，尤其是近断时间持续的“雾霾“天气使得市民感到恐慌，预防和治理PM2.5污染迫在眉睫。2012年全国增加了很多监测PM2.5站点，但是地面监测站毕竟不能完全均匀分布在每一个地方，卫星遥感手段以其时效性高、覆盖面广、分辨率高等优势使得快速大面积监测气溶胶情况成为可能。MODIS是先进的多光谱遥感传感器，具有36个观测通道，覆盖了当前主要遥感卫星的主要观测数据。利用反演得到的气溶胶光学厚度空间分布数据结合PM2.5实测数据建立相关模型，即可实现PM2.5的遥感监测。该微课堂讲的就是如何基于ENVI 5.0反演气溶胶的光学厚度空间分布。

气溶胶的化学组成十分复杂，它含有各种微量金属、无机氧化物、硫酸盐、硝酸盐和含氧有机化合物等。由于来源不同，形成过程也不同，故其成分不一，特别是城市大气受污染源的影响，气溶胶的成分变动较大。但是非城市大气气溶胶的成分比较稳定，大体上与地区的土壤成分有关。

大气中二氧化硫转化形成的硫酸盐，是气溶胶的主要成分之一。其转化过程尚未完全明白，已知二氧化硫可在均相条件下（在气相中），或在水滴、碳颗粒和有机物颗粒表面等多相条件下（在液相或固相表面上）转化成三氧化硫，再与水反应生成硫酸，并和金属氧化物的微尘反应而生成硫酸盐。硫是气溶胶内最重要的元素，其含量能反映污染物的全球性迁移、传输和分布的状况（见大气微量气体）。

气溶胶中硝酸盐和有机物的形成机制，尚待研究。气溶胶中有铵离子(NH₄⁺)存在，能与硫酸根离子(SO₄^2-)和硝酸根离子(NO₃^-)生成铵盐。至于气溶胶中的有机物,更是许多种类有机物的复杂混合物，其中包括稀烃、烷烃、芳烃、多环芳烃、醛、酮、酸、醌、酯，以及有机氮化物和有机硫化物等。

气溶胶来源于土壤的各种元素（如铕、钠、钾、钡、铷、镧、铈、硅、钐、钛、钍、铝等），其含量在地区之间差别不大；而来源于工业区的各种元素（如氯、钨、银、锰、镉、锌、锑、镍、砷、铬等），就有较大的地区差别。

气溶胶是大气中极其重要的组成部分，它不仅直接影响人类的健康，还能增加大气的化学反应，降低能见度，增加降水、成云和成雾的可能性，影响大气辐射收支，导致环境温度和植物生长速率的改变以及沾污材料。对气溶胶的研究，无论对于大气化学、云和降水物理学、大气光学、大气电学、大气辐射学、气候学、环境医学或者生态学等学科来说，都有重要意义。但气溶胶化学组成的研究仅是开始，还有待于今后发展。

可分为分散法和凝聚法两大类。分散法是借助外力将固体或液体分裂成较小的部分，又分为固体的机械磨碎法和液体喷雾法，所得气溶胶的分散程度往往不高。凝聚法是将分散相物质先分裂成单个分子的物质(即成气体或蒸气状的物质)，然后再凝结成胶体大小的质点，因此包含过饱和蒸气的形成和过饱和蒸气的凝聚两个阶段。其关键是得到过饱和蒸气，这可以由蒸气冷却凝聚和化学反应来达到。对每一种物质来说，在一定的温度下，饱和蒸气的最大浓度及其相应的饱和蒸气压，都是一定的，且随温度的降低而减小，因此当蒸气冷却时，过饱和蒸气在凝结中心(或称核心)产生凝聚，形成气溶胶质点。凝结中心可以是尘粒，其他的大气核心、离子和极性分子等，但过饱和度相当高时，蒸气分子本身可凝结而无需核心，利用化学反应可产生蒸气压小的物质，达到过饱和就凝聚。通常所制得的气溶胶质点一般都是多分散的，用气溶胶发生器并控制反应条件可得到单分散的气溶胶。

迈尔协调了两种方法，最终得到了一个更为精确的评估数据——冷却效应接近10%。这一结果比联合国政府间气候变化专家委员会(IPCC)此前所预测的要弱。“硫酸盐和有机碳反射太阳辐射，而黑碳在很大程度上却会吸收太阳辐射。”他解释说。“模型考虑到了黑碳（排放）增幅多于其它两种气溶胶的情况。但基于观测的方法却难以将其考虑在内，因为我们只有针对当前状况的观测数据，而且不是在人类活动开始之前的。这将对以后的气候预测产生影响。”海伍德说。

不过，气溶胶对气候的影响远不止于此。气溶胶微粒会改变云层，增加大气中液滴浓度，从而增加云量。迈尔说，这种“间接气溶胶效应”引起的遮蔽或者冷却作用仍然存在“很多不确定”。海伍德对此表示同意。“气溶胶对云量的影响让我们很伤脑筋，”他说，“这给我们的数据采集留下了一个大空白。”他和英国气象局的同事已经开始研究是否可以利用气溶胶来有意地遏制全球变暖。

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。”

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(硫酸盐类、氮化物类、氟化物类、黑碳类和金属粉尘)和白然源气溶胶(火山灰和沙尘类)。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(PAR: PhotosyntheticallyActive Radiation)的数量和质量或气候因了(温度、降水，直接改变PAR)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。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(CCERES)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^[7]  。