說起氣溶膠的傳播,可以從什麼叫氣溶膠談起。
當你宅在傢看視頻時,突然聞到從廚房飄過來的一股焦味;或是坐地鐵時身邊有人突然打瞭個噴嚏;抑或你從窗外眺望日落西山的壯麗景象……這些生活中你經常遇到的場景,都是因為有氣溶膠的存在。
火山噴發的景象 圖源:百度圖片
氣溶膠(Aerosols), 指懸浮在大氣中的微小顆粒。比如平時我們說的雲、霧、霾之類都算是氣溶膠。這些懸浮在大氣中的微小顆粒,大小一般從0.001~100μm(微米)。
而最大值100μm究竟有多大呢?
我們知道,1微米相當於1毫米的千分之一,最大值100微米相當於0.1毫米這麼大,而最小的,是1毫米的千分之一,肉眼是看不到的。在顯微鏡下,霧滴的直徑小於100微米,空氣污染物顆粒小於10微米。
95ef82e7ecb6cd93e720b77d4ca09a50圖片來源:百度經驗
這些顆粒能散射或者吸收太陽光,因此,如果顆粒足夠大,就能被肉眼觀察到。氣溶膠通過散射太陽光來降低空氣中的能見度(即形成霧霾),也能讓日出和日落看上去更紅更醒目。[2]
7d13dc943d0d344108d82a8edb22f5cb巴厘島的日出景象 圖片來源:百度圖片
氣溶膠科學是一門新興的交叉邊緣學科。由於它和現代化工業的發展、人類衛生保健、大氣環境保護、全球氣候變化等重大問題有密切關系,是近年來充滿活力的一個新興領域。
1.大自然
懸浮在大氣中的微小顆粒,有的來源於大自然:比如今年澳大利亞森林大火形成的“火雲”,將煙霧和微小顆粒匯集到低空平流層中(類似於火山爆發時發生的現象),嚴重影響空氣質量。還有那些被風吹起的土壤微粒、海水飛濺揚入大氣後而被蒸發的鹽粒、細菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃燒所產生的細小微粒和宇宙塵埃等等,都屬於氣溶膠。
2. 人類行為
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道疾病的人群。空氣中的氣溶膠還能傳播真菌和病毒,會導致一些地區疾病的流行和爆發。已經有研究表明:懸浮顆粒對人類的健康會產生重大影響(比如新冠肺炎的傳播),尤其是氣溶膠中水溶組分對人類健康的影響更大。[3]
圖片來源:百度圖片
微生物氣溶膠是環境污染的重要因素之一,氣溶膠的生物污染可以引起一系列傳染病的流行。在這次新冠疫情中,氣溶膠傳播是指飛沫混合在空氣中,形成氣溶膠,吸入後導致感染。
而在實驗室中,微生物氣溶膠的危害程度取決於微生物本身的毒力、濃度、粒子大小以及當時實驗室內微小氣候條件。實驗室環境越適合生物生存,實驗室感染的可能性越大,並可能通過氣流傳播到同一建築物的其他地方,甚至污染整個建築物的空氣。[4]
呼吸道傳播的微生物主要存在於氣溶膠中。
關於氣溶膠在人類生活環境中的傳播,舉幾個日常的例子:
c3f37b4f14543e9e92f063a5e26c5b1f虹吸式馬桶(左)和直沖式馬桶(右) 圖源:http://www.huxiu.com/article/284452.html
2. 電子煙中的氣溶膠
近年來流行的電子煙中甘油的滲透壓高,吸水,會讓人口幹、咽喉幹,電子煙的二手氣溶膠已經成為新的空氣污染源。[6]
電子煙通過加熱霧化產生氣溶膠供煙民吸入 圖片來源:Pixabay
從更大的概念來看,氣溶膠能給地球大氣中的化學反應(非均相反應)提供場所。這類化學反應導致的最嚴重的影響是對平流層臭氧的破壞。在極區冬季氣溶膠增加,形成極地區平流層雲。這些雲粒子的巨大的表面是化學反應發生的最佳場所。化學反應會產生大量活性氯,最終導致平流層臭氧最終被破壞。現有證據表明,大型火山噴發後,平流層中臭氧濃度出現相似的變化特征,例如,1991年菲律賓皮納圖博火山(Mt. Pinatubo)的噴發,曾造成數以噸計的火山氣溶膠轟入大氣層。[2]
圖源:美國宇航局(NASA),百度百科
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