學術干貨|淺談氣溶膠的種類及其對人類的影響

1.氣溶膠是什么？

氣溶膠（aerosol）又稱氣膠、煙霧質，是指固體或液體微粒均勻地懸浮于氣體介質中形成的分散體系。由于粒子比氣態分子大而比粗塵顆粒小，因而它們不像氣態分子那樣服從氣體分子運動規律，但也不會像粗塵顆粒那樣受地心引力作用而沉降，具有膠體性質，故稱為氣溶膠。根據顆粒物的物理狀態不同，可將氣溶膠分為以下三類：(1)固體氣溶--煙和塵；(2)液態氣溶--霧；(3)固液混合態氣溶--煙霧。表1給出了氣溶膠形態及其主要形成特征。

表1：氣溶膠形態及其主要形成特征

2.大氣氣溶膠與人造氣溶膠

氣溶膠包括大氣氣溶膠和人造氣溶膠兩大類。大氣氣溶膠粒子的主要來源有天然源和人為源兩種，天然源主要包括風沙、森林火災、海鹽粒子和火山灰。人為源則是由于人類的大規模工業化生產，廢棄排放與露天燃燒造成的。隨著工業的不斷發展，人類的各種活動對氣溶膠的排放量越來越戰主導作用，人類對環境的破壞也也越來越嚴重。當氣溶膠的濃度達到足夠高時，將對人類健康造成威脅，尤其是對哮喘病人及其他有呼吸進疾病的人群。空氣中的氣溶膠還能傳播真菌和病毒，這可能會導致一些地區疾病的流行和爆發。氣溶膠粒子具有分布不均勻、變化尺度小、復雜性的特點，多集中于大氣的底層，對云的凝結核、雨滴、冰晶形成，進而對降水的形成起重要作用。氣溶膠甚至可以改變云的存在時間，能夠在云的表面產生化學反應，決定降雨量的多少，影響大氣成分。氣溶膠粒子能夠從兩方面影響天氣和氣候。一方面可以將太陽光反射到太空中，從而冷卻大氣，并會使大氣的能見度變壞另一方面卻能通過微粒散射、漫射和吸收一部分太陽輻射，減少地面長波輻射的外逸，使大氣升溫。

直到1926年，挪威科學家埃里克·羅姆西與美國人朱麗葉斯·S·可汗等人想到將氣溶膠制備成金屬霧筒進行霧氣噴射才開啟了氣溶膠的商業化之旅。氣溶膠廣泛應用于一系列消費品。涂漆、清潔劑、擦光劑、除臭劑、香水、剃須乳劑，甚至摜奶油，都廣泛地以氣溶膠方式銷售。此外氣溶膠更是在工業、農業、醫藥及國防領域得到廣泛發展。在醫學方面應用于治療呼吸道疾病的粉塵型藥的制備,因為粉塵型藥粉更能夠被呼吸道吸附而有利于疾病的治療。環境科學方面比如用衛星檢測火災。在軍事方面比如煙霧彈之類,還有可以制造氣溶膠煙霧來防御激光武器。

3.大氣氣溶膠的種類及其對人類的影響

根據大氣氣溶膠的水溶性組分可以將氣溶膠劃分出硫酸鹽氣溶膠、硝酸鹽氣溶膠、銨鹽氣溶膠三種。大多數硫酸鹽氣溶膠不是由燃燒化石燃料而釋放的，而是主要來自于機械方式所造成的海水濺射、揚塵、風沙和火山灰的一次氣溶膠粒子。當然廢氣中的二氧化硫排放到大氣中與臭氧反應生成三氧化硫，三氧化硫在與大氣中的水蒸氣快速反應生成硫酸，而硫酸的蒸汽氣壓很低，很容易通過氣-粒轉化過程形成細粒子硫酸鹽氣溶膠。硫酸鹽在酸雨、大氣污染和云的形成中扮演著重要的角色。因為氣溶膠分布的變化會影響到地表的輻射量和地表系統的長波輻射量。

大氣中的硫酸鹽是成云結核的主要組成部分，對地球輻射平衡、全球氣候變化和水循環都有重要的影響。研究表明硫酸鹽溶膠可以在一定程度上減輕溫室效應，減緩全球變暖的趨勢。但是，硫酸鹽氣溶膠對人類健康的危害也是不可忽略的。據報道，排放含有硫酸氣溶膠工廠附近居民的肺病發病率遠比遠離工廠的居民發病率高。因此，政府必須減少或徹底清除人造廢氣中的硫酸氣溶膠的含量，來保證居民的生命健康。

硝酸鹽氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分。硝酸鹽氣溶膠有自然和人為兩種來源，但是隨著人類農業活動和工業活動的加強，現代大氣中硝酸鹽氣溶膠的來源是以人為來源為主，比如大都市中的硝酸鹽氣溶膠的主要來源是汽車尾氣。有研究表明，在大都市將近一半的NO₂是有機動車的尾氣所致，所產生的NO2氣體進一步與環境中鈣離子、鎂離子等生產硝酸鹽氣溶膠。硝酸鹽氣溶膠主要以細顆粒的形式存在，因此它對人類健康有重要影響，并且硝酸鹽氣溶膠對氣候也有重要影響(如酸雨)。

?銨鹽氣溶膠主要是有擴散到大氣中的氨氣與一些酸性氣體反應生成。銨鹽氣溶膠的主要來源有：農業活動、交通工具、廢水處理廠以及制造業等。銨鹽氣溶膠在大氣中的壽命較長，可以進行遠距離傳輸。銨鹽氣溶膠是自然界系統中的重要肥料，并控制著氣溶膠和雨水的酸性以及細顆粒物的生成，這些顆粒物往往會影響人類健康，降低大氣的可見度。

4.結論

可見氣溶膠是一種普遍存在的大氣污染顆粒，對自然環境和人類健康都會產生重大的影響。從工業化革命以來，人類對環境的破壞越來越嚴重，大氣污染物對人類健康的影響也越來越受到人們的重視。雖然，在自然環境中氣溶膠是有百害而無一利。但是智慧的人類還是能夠通過對氣溶膠性質的研究從而研發出了一系列的氣溶膠產品來造福于人類。比如氣溶膠滅火器，消滅森林火災減少氣溶膠排放，以道致道。還有就是軍事活動中常用到的煙霧彈，為打擊犯罪分子起到重要作用。

5.參考資料

1.陳永忠，肖化云，大氣氣溶膠的種類及其對人類的影響分析 [J] 江西科學，2009

2.氣溶膠定義，360doc

3.氣溶膠，搜狗百科

4.什么是氣溶膠，百度文庫

本文由材料人編輯部學術干貨組劉于金供稿，材料牛編輯整理。

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