什麽是（shì）氣溶膠？

2020-02-22 19:35:00 admin

氣溶膠

本詞條由“科普中國”科學百科（kē）詞條編寫與應用工作項目審核。

氣溶膠（jiāo）是指懸浮在氣體介質中的固態或液態顆（kē）粒所組成的氣態分（fèn）散係統。這些固態或液態顆粒的密度與氣體介質的密（mì）度可以相差（chà）微（wēi）小，也可以懸（xuán）殊很（hěn）大。 [1] 氣溶膠顆粒大小通常在0.01~10μm之間 [2-5] ，但由於來（lái）源和形成原因範圍很大，例如：花粉等植物氣溶膠的（de）粒徑為5-100µm、木（mù）材及煙草燃燒產（chǎn）生的氣溶膠，其粒徑為0.01-1000µm等 [6] 。顆粒的形（xíng）狀多種多樣，可以是近乎球（qiú）形，諸如液（yè）態霧珠，也可以是片狀、針狀及其它不（bú）規則形狀。從流體力學角度，氣（qì）溶膠實質（zhì）上是（shì）氣（qì）態為連續相（xiàng），固、液態為（wéi）分散相的多相流體（tǐ）。 [1]

天空中的（de）雲、霧、塵埃，工業（yè）上和運輸業上用的鍋爐和各種（zhǒng）發動（dòng）機裏未燃盡的燃料所形成的（de）煙，采礦過程、采石場采掘與石料加工過程和糧食加工時所形成的固體粉塵，人造（zào）的掩蔽煙幕（mù）和毒煙等都（dōu）是氣溶膠的具（jù）體實例。 [7]

待論證

內容來自

中文名氣溶膠外文名 aerosol 大小通常在0.01～10μm之間消除方（fāng）法降水（shuǐ）、粒子碰並、聚合、沉降等別（bié）稱氣（qì）體（tǐ）分散體係顆粒形狀近球形、片狀、針狀、不規則狀等

理化性質編輯

氣溶膠是以固體或液體為分散質（又稱分散相）和氣體為分散介質所形成的溶膠。它具有膠體性質，如：對光線（xiàn）有（yǒu）散（sàn）射作（zuò）用、電（diàn）泳、布朗運動等特性。大氣（qì）中的固體（tǐ）和（hé）液體微粒作布朗運動（dòng），不因重力而沉（chén）降，可懸浮在大氣（qì）中長達數月、數年之久。 [8]

氣溶膠質點有相當大的比表（biǎo）麵和表麵能，可以使一些在普通情況下相當緩慢的化學（xué）反應進行得非常迅速，甚至可以引起爆炸，如磨細的糖、澱粉和煤等。 [9]

物理性（xìng）質

氣溶膠微粒能發生光的散射，這是使天空成為藍色，太陽落山（shān）時成為紅色的原因。在動力性質方麵（miàn），其布朗運動（dòng）非常劇烈，當微粒小（xiǎo）時具有擴散性質；當微粒大時（shí），由（yóu）於與（yǔ）介質的密度差大，沉降（jiàng）顯著。在電學性質方（fāng）麵，氣溶膠粒子沒有擴散雙電層存在，但可以帶電，其電荷來源於與大氣中氣體離子的碰撞或與介質的摩（mó）擦，所帶電荷量不等，且隨時間變（biàn）化；微粒既可帶正電也可帶負電，說明其電性決定於外界條件。在穩定性方麵，氣溶膠粒子沒有溶膠（jiāo）粒（lì）子那樣的溶劑化層（céng）和擴散雙（shuāng）電層，相碰（pèng）時即發生聚結，生成大液滴（霧（wù））或聚集體（煙），此過程進展極其迅（xùn）速，所以氣溶膠是極不穩定的膠體分散體係，但由於（yú）布朗運動的存在，也具有一定的相對穩（wěn）定（dìng）性。 [9]

化學組成

氣溶膠由於粒子的來源和成因不同，其化學組成有很大的（de）區別，不同來源的顆粒物，其（qí）組（zǔ）分相差很（hěn）大。如來自地（dì）表層或由海水濺沫生成的大顆粒往往含（hán）有大量的（de）Fe、Al、Si、Mg、Ti和Ca等（děng）元素。以常見（jiàn）的城市大氣氣溶膠為例，其（qí）顆粒的形成主要（yào）有以下（xià）幾種方式：低蒸汽壓氣體粒子的成核；低蒸汽壓氣體（tǐ）在已有粒子上的濃縮；粒子的凝聚與碰撞。總體上來看，氣溶膠中的化學（xué）成分包含（hán）以下幾個主要方麵：1）氣溶（róng）膠（jiāo）中的水溶性粒子，如（rú）硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等，主要來自氣體的轉化；2）氣溶膠（jiāo）中的有機物，它們一般占氣溶膠總質量的10%~50%，其種類繁多，對人體健康和大氣（qì）環境有很大的影響；3）氣溶膠中的（de）元素。氣溶（róng）膠中元素也較為（wéi）豐富（fù），目前在大氣中已發現的元（yuán）素超過70種。此外（wài），氣溶膠的化學成分有明顯的（de）季節性和地域性的差異，這更加說明了（le）氣溶膠化（huà）學組成的複（fù）雜性。 [10]

氣溶（róng）膠顆粒物的表麵結構非常複雜，有的較為光滑，但大部分顆粒表麵粗糙，因此，顆粒的表麵可（kě）作為顆粒（lì）與大氣發生化學反應或催化氧化反應的場所。例如，二氧化硫在氣溶膠顆粒表麵可被（bèi）催化氧化（因表麵含有鐵或錳等過渡金屬）而產生硫酸鹽，或發生氣相氧化生成硫酸鹽氣溶膠（顆粒（lì）物，二次汙染物）。後（hòu）者可（kě）遠距離遷移，在幾百公裏上空（kōng）沉降（幹沉降）或被雨水衝刷（濕沉降）抵達地麵，從而造成土壤、水體（tǐ）的酸化（huà），影響植物、水生生物的生長，美（měi）國東北部、五大湖地（dì）區（qū）的（de）酸雨危害，就是由（yóu）硫酸鹽氣溶膠造成的。我國的燃料結構以煤（méi）為主，燃煤（méi）產生的（de）二氧化硫和煙塵，已（yǐ）成為（wéi）大氣汙染的普遍問（wèn）題，二氧化硫轉化為硫酸鹽和煙（yān）塵顆粒物中有毒有害（hài）物質的傳播、轉化，都會造成環境與生態的危害。 [8]

環境效應（yīng）編輯

影響大氣成分（fèn）

氣溶膠粒子具有分布不均勻、變化尺度小、複雜（zá）性的特點，多集中於大氣的底層，對雲的凝（níng）結核、雨滴（dī）、冰晶形成，進而對降水的形成起重要作用。氣溶膠甚至可（kě）以改變雲的存在時間，能夠在雲的表麵產（chǎn）生化學反應，決（jué）定降雨量的多（duō）少，影響（xiǎng）大氣成分。 [11]

破壞臭氧層

通過對密封裝置的加壓，可從各種各樣的物質中（zhōng）產（chǎn）生氣溶膠，其中包括（kuò）殺蟲劑、油漆、噴發定型劑等。這些物質與另一種（zhǒng）易於液化的氣體混合（hé）（往往（wǎng）是加入微量氟化物或氯化物的碳氫化合物（wù）），一旦釋（shì）壓（yā），後者會產生推進作用。人們普遍擔心，由於加入氟（fú）化物的碳（tàn）氫化合物比空氣輕，因而會在大（dà）氣層中引起一係列反應，從而破壞（huài）臭氧層。因臭氧（yǎng）層保護地球上的生物免受紫外線的輻射，因此製定了一些措施，禁止在氣溶膠中使用加入氟化物（wù）的碳氫化合物。 [12]

環境汙染

霾是大量極細微的幹塵粒等均勻（yún）地浮遊在空中，使水（shuǐ）平能見度小於10公裏的空氣普遍混濁現象，這裏的幹塵粒（lì）指的是（shì）幹氣溶膠粒子。一般情況下，當能見度（dù）在1~10公裏時可能既有幹氣溶膠的影響（即霾的影響），也可能有水（shuǐ）滴（dī）的貢獻（即（jí）輕霧的貢獻），且不易區分，所以就被稱為（wéi）“霧-霾”現象。由於在實際的大氣中沒有氣溶膠粒子作為雲霧的凝結核（或冰核（hé）），無法形成霧，所以霧和霾的背（bèi）後都與氣溶膠粒（lì）子有關。 [13]

造（zào）成大氣汙染的空氣氣溶膠有（yǒu）煙霧、硫酸霧及光化學煙霧（wù）等。微粒物主要來源於工業生產、加工過程、各種（zhǒng）鍋爐（lú）或（huò）爐灶排出的煙（yān）塵以及汽（qì）車排出（chū）的汙（wū）染（rǎn）物及由它轉化成（chéng）的二次（cì）汙染物。因此，應該通過改（gǎi）進燃燒方式（shì），采用（yòng）無汙染或少汙染能源，提高除（chú）塵器效率以及植（zhí）樹造林（lín）等措施，加強對微（wēi）粒的控製。 [14]

表征方法編輯

顆粒物濃度

顆（kē）粒物的濃度通常（cháng）采用單位體積氣溶膠內粒子的數目（數（shù）濃度N）、粒子的總表麵積（表麵積濃（nóng）度S）或粒子的總體積（V）或總質量（M）來表示。 [15]

當氣溶膠的濃度達到足夠高時（shí），將對（duì）人類健康造（zào）成威脅，尤其是對哮喘病人及其他（tā）有呼吸道疾病的人群。空氣中的氣（qì）溶膠還（hái）能傳播真菌和病毒，這可能會導致（zhì）一些地區疾病的流行（háng）和爆發。 [11]

粒徑分（fèn）布

所謂氣溶膠粒徑（jìng）分布是指所含氣溶膠粒子的濃度按粒子大小的分布情（qíng）況，以反映出氣溶膠粒（lì）子的大小與其來源或形成過（guò）程（chéng）之間的關係。氣溶膠粒徑的表示有空氣動力學直徑或斯托（tuō）克斯（stokes）直徑。後（hòu）者是指一顆粒與另一球形顆粒具有相同平均密度及（jí）沉降速度的直徑。 [15]

小（xiǎo）粒（lì）徑氣溶膠的濃度受凝聚作（zuò）用（yòng）所限製，而大粒子的濃（nóng）度則受沉降（jiàng）作用所限（xiàn）製（zhì）。微粒在大氣中沉降的過程（chéng）中，受的阻力和重力的作用達到平衡時，各種粒子的沉降速度不同。 [15]

右圖給出了大氣環境（jìng）中各種微粒的粒徑範圍，常見的微生物氣溶膠（jiāo）粒徑在0.01－100μm之間，病毒粒子

粒（lì）徑為（wéi）0.02－0.3μm，細菌以及真菌等粒徑範圍在0.3－100μm之間，其中與疾病有關（guān）的微生物氣溶膠直徑主要集中在0.1－20μm。 [16]

來源及組（zǔ）成編輯（jí）

氣溶膠按其來源可分為一次（cì）氣溶膠（以（yǐ）微粒（lì）形式直（zhí）接從發生源進入大氣）和二次氣溶（róng）膠（在大氣中由一次汙染物轉化而生成）兩種。它們可以來自被風揚起的細灰（huī）和微塵、海水濺沫蒸發而成的鹽粒、火山爆發的散落物以（yǐ）及森林燃燒的（de）煙塵等天然源，也可以來自化石和非化石燃料的燃燒、交通運輸（shū）以及各種工業排放的煙塵等人為源。 [17]

植物氣溶膠的（de）粒徑（jìng）為5-100µm，如花粉；燃燒產（chǎn）生（shēng）的氣溶膠，其粒（lì）徑為0.01-1000µm，源於燃燒木材及煙草產物（wù）等；家庭或（huò）個人清（qīng）潔及化妝（zhuāng）產生的氣溶（róng）膠，粒徑分布在0.1-1000µm之間；放射性氣溶膠，主要（yào）是指放（fàng）射性粒子附著在較（jiào）大的（de）顆粒上（shàng），其中部分顆粒可被吸入肺（fèi）部，其放射性物質將損（sǔn）壞肺部（bù）並增（zēng）加肺癌的危險（xiǎn）。 [6]

分類編輯

物理狀（zhuàng）態

據顆粒物的物理狀態不同，可將氣溶（róng）膠分為以下（xià）三類： [18]

（1）固態氣溶膠——煙和（hé）塵； [18]

（2）液態氣溶膠—— 霧； [18]

（3）固液混（hún）合態氣溶膠——煙霧（wù）；（煙霧（wù）微（wēi）粒的粒徑（jìng）一般小（xiǎo）於1μm） [18]

粒徑大小

氣溶膠按粒徑大小又可分為：

（1）總懸（xuán）浮顆粒物（total suspended particulates，TSP），用標準大容量顆粒采樣器（流量在1.1-1.7m3/min）在濾膜上所收集到的顆粒物的總質量，通常稱為總懸浮顆粒（lì）物，它是分散（sàn）在大氣中各種粒子的總稱。 [18]

（2）飄塵，可在大氣中（zhōng）長期飄浮的懸浮物稱為飄塵，其（qí）粒（lì）徑（jìng）小於10μm的微（wēi）粒，飄塵是最引人注目的研究對象之一。 [18]

（3）降（jiàng）塵，降塵是指粒徑大（dà）於10μm，由於自身（shēn）的（de）重力作用會很快沉（chén）降下來的微粒。單位麵積的降塵量可作為評價大氣汙染程度的指（zhǐ）標之一。 [18]

（4）可吸入粒子（inhalable particles，IP），可吸入粒子是指易於通過呼吸過程而進入呼吸道的粒子。國際標準（zhǔn）化組織（zhī）（ISO）建議將IP定為（wéi）粒徑Dp≦10μm的粒子（zǐ），這裏的（de）Dp是空氣動力學直徑，其定義為與所研究粒子有相同終端降落（luò）速率的，相對密度為1的球（qiú）體直徑。它反映出粒子的大小與沉降速率的關係。所以可（kě）以直接表達出粒子的性質和行為，如（rú）粒子在空中的停留時（shí）間，不同大小（xiǎo）粒子在呼吸道中沉（chén）積的不同部位等。 [18]

應用領域（yù）編輯

工業

氣溶膠可以加快燃燒速率和（hé）充分利用燃料，噴霧幹燥可提高產（chǎn）品質量，已廣泛用於醫藥工業與（yǔ）洗衣粉的生產；氣溶（róng）膠滅火（huǒ）技術就是近幾十年發展（zhǎn）起（qǐ）來（lái）的滅火技術，並成為哈龍滅火產品（鹵代烷類）的代替物之一，也是應用在工業、民用建築物消（xiāo）防領域的利器。 [19]

農業

應用於農藥的噴灑時可提高藥效、降低藥品的消耗；利用氣溶膠進（jìn）行人工降雨，可大大改善旱情。 [9]

國（guó）防

當激光在大氣中傳輸時，大氣（qì）中的各類氣體分子和氣溶膠（jiāo）粒子都會對激光產生吸收和散射（shè），進而影響（xiǎng）激光在大氣（qì）中的能量分布。在各類引起激光衰減的因素中，對激（jī）光傳輸能量（liàng）損耗（hào）最大、傳輸特性（xìng）影響最為強烈的是大氣氣溶膠粒子（zǐ）的散射、吸收和（hé）衰減（jiǎn）效應。如在激光通信技術領域，眾多實驗結（jié）果表明，大氣信道（dào）的（de）影響己經成為製約無線激光通信技術發展的最大（dà）挑戰，嚴重時（shí）大氣的衰（shuāi）減甚至可達（dá）100dB，這極大的降低了探測端接收光（guāng）信號（hào）的信噪（zào）比，進而導致通信距離下降及通信質量（liàng）變差。在軍事國防領域，大氣散射的影響和作（zuò）用則更（gèng）加致命，在激光武器、激光（guāng）測距、激光雷達、激光（guāng）製導等（děng）應用中，大氣氣溶膠所導致的（de）大氣散射會使光束向四麵八方發散，嚴重破壞激光的定向性和能量（liàng）集中的特性，從而導致定向激光傳輸的作用距離縮短激光能量降低，嚴重時甚至造成打擊失效。因此研究氣溶膠的吸收和散射（shè）特（tè）征，可以得到激光衰減效應及其物理（lǐ）規律（lǜ），在國防上，可以用來製造信（xìn）號彈和遮蔽煙幕。 [20]

微生物氣溶膠編（biān）輯

通常（cháng）指含有病毒或細菌等病原體的氣溶膠。 [21] 微生（shēng）物氣溶膠按其形成組分可分為（wéi）病毒氣溶膠、細菌氣溶膠和真菌氣溶膠。

特（tè）點

生物性氣溶膠具有以下特點：①氣溶膠中病毒、細菌的濃度較霧化（huà）前母液的濃度高。②氣溶膠中病毒、細（xì）菌的死亡速度通常有2個階段，氣溶膠形成最初幾秒鍾內死亡較快，約有半（bàn）個數量級的微生物遭到滅活（huó）。此後的死亡速度較慢並受微生物種（zhǒng）類、性質和氣象條件（相對濕度、日照、溫度等）影響。③生物（wù）性氣溶膠可因（yīn）風向、風速而飄離其原發地區。細菌性氣溶膠可擴散至下風向1km處仍保持其（qí）生（shēng）物活（huó）性；腸道病毒在下風（fēng）50m處也可檢出。 [21]

危害

微（wēi）生物氣溶膠是一（yī）種特殊的氣溶膠，是由懸浮於空氣中的微生物（wù）所形成的膠體體係（xì），包（bāo）括（kuò）病毒、細菌、真菌以及它們的副產物。病毒是最（zuì）小的微生物，直徑在0.02-0.3μm，雖（suī）然隻能在寄（jì）主細胞內繁殖（zhí），但在沒有寄主細胞的條件下仍可附著在如呼吸道分泌（mì）物等液滴上形成病毒氣（qì）溶膠而通過空氣傳播，能導致傳染病的發生，如流感、腮腺炎、麻疹等；細菌（jun1）氣溶膠通常（cháng）是單獨存（cún）在或由其他粒子所攜帶，病原性細菌易對人體健康（kāng）造成危害；真菌氣溶膠常在潮濕的環境中發生，室內環境中的（de）黴菌等易導致哮喘、過敏性鼻炎等。微生物氣（qì）溶膠可如細（xì）顆（kē）粒物一樣，進入人體呼吸係統，在呼吸道甚至（zhì）肺部中阻留或沉降，其（qí）生物（wù）活性又（yòu）使得微生（shēng）物氣溶膠（jiāo）較普通氣溶膠對人類威（wēi）脅更（gèng）大。 [16]

預防措（cuò）施（shī）

2020年2月8日，上海市政府舉行疫情防（fáng）控新聞發布會。在發布會上（shàng），衛生防疫專家表（biǎo）示，新型冠（guàn）狀病毒感染的肺炎傳播途徑主要為直接傳播、氣溶膠傳播和接觸傳播。氣溶膠傳播是（shì）指（zhǐ）飛沫混合在空氣中，形成氣溶膠，吸入後導致感染。 [22]

不過，在國家衛健委（wěi）公布的《新型（xíng）冠狀（zhuàng）病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》中（zhōng），對病毒傳播途徑有這樣的表述——“氣溶膠和消化道等傳播途徑尚待明確”。 [22]

另據國家衛健委網站2020年2月8日發（fā）布疫情問答，中國疾控中心傳染病處研究（jiū）員（yuán）馮錄召表示，目前尚沒有證據顯示新（xīn）型冠狀病毒通過氣溶膠傳（chuán）播。新冠肺炎目前還是主要通過飛沫（mò）傳播和接觸傳播的疾病，在某些特殊的條（tiáo）件下才可能發（fā）生氣溶膠傳播，例如進行（háng）臨床（chuáng）氣（qì）管插管等專業醫療操作時。如果是在常規臨床護理、一般的工作生活（huó）條件下，采（cǎi）取（qǔ）正確（què）佩戴口罩的飛沫傳播防（fáng）護措施，是足以滿足保護普通公眾，而不被感染的。 [23]

馮錄召建議：

大家咳嗽打（dǎ）噴嚏的時候用紙巾、手絹或者用手肘遮住口鼻，盡（jìn）量扭身躲開別人，這樣能夠防止飛沫（mò）噴濺到（dào）更遠的距離； [24]

跟其（qí）他人保持一米的安全距離； [24]

在通風環境中，空氣中一般不會有新冠病毒，但（dàn）仍應每天至少兩次開窗通風，這（zhè）是降低感染風險的有效措施； [24]

在（zài）防護措施一般的工作和生活條件下，正確佩戴口罩防護飛沫，足以保護普通公眾不被（bèi）傳染，大家不（bú）必（bì）恐慌（huāng）。 [24]

2020年2月18日，國家衛健委發（fā）布《新（xīn）型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第六版（bǎn））》，傳播途徑（jìng）將“經呼吸道飛沫和接觸傳播是主要（yào）的傳播途徑”改為“經（jīng）呼吸道飛（fēi）沫和密切接觸傳（chuán）播是主（zhǔ）要的傳播途徑。”，並增加“在（zài）相對封閉的環境中長（zhǎng）時間暴露於（yú）高濃（nóng）度氣（qì）溶膠情況下存在經（jīng）氣溶膠傳播的可能。” [25]

在四川省（shěng）新型冠狀病毒肺炎疫情（qíng）防控工（gōng）作（zuò）新聞發布會（huì）（第三場）上，四川大學華西公共衛生學院教授、成都預防醫學會（huì）會長張建新稱（chēng），即便（biàn）是氣溶膠傳播，它和飛沫（mò）傳播、接觸傳播的預防措（cuò）施（shī）基本相同，隔離（lí），還要戴口罩、洗手、通風（fēng），手段是一樣的。所以大家還是要按照（zhào）國家和各級政府及衛生部（bù）門提出的措施，很好（hǎo）地落實下去，做到每個人都為自己的（de）健（jiàn）康（kāng）負責，做好所有的防護（hù）措施，也能（néng）夠有效的預防。 [26]