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科学家们在气溶胶粒子中发现了3种液相 精选
2021-4-14 20:57
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科学家们在气溶胶粒子中发现了3种液相

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Scientists discover three liquid phases in aerosol particles, 12 April 2021

据不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia简称UBC)通过物理学家组织网(phys.org2021412日发布的消息,由不列颠哥伦比亚大学的研究人员领导的科学家们,发现了气溶胶颗粒中的3种液相,这改变了我们对地球大气中空气污染物的认识。虽然已知气溶胶颗粒含有两种液相,但发现一种额外液相可能对提供更精确的大气模型和气候预测很重要。这项研究今天在PNAS上发表study was published today in PNAS)

UBC化学系教授艾伦·伯特莱姆(Allan Bertram)博士说:“我们已经证明,大气中某些类型的气溶胶颗粒,包括城市中可能大量存在的气溶胶颗粒,通常可以具有3种截然不同的液相。”“这些特性在空气质量和气候中起着重要作用。我们希望这些结果能改善用于空气质量和气候变化政策的模型。

大气中弥漫着气溶胶颗粒,它们对空气质量起着至关重要的作用。这些颗粒不仅会使空气质量变差,而且会吸收和反射太阳辐射,影响气候系统。然而,这些粒子的行为仍不确定。在2012年之前,通常在模型中假设气溶胶颗粒只包含一种液相。

2012年,来自不列颠哥伦比亚大学(UBC)和哈佛大学(Harvard University)的研究人员对从大气中收集的颗粒中的两种液相进行了首次观察。最近,UBC的研究人员推测,如果大气层中的微粒由低极性材料,中极性材料和咸水组成,那么它们则可能会形成3种液相。

为了测试这一点,将溶剂变色染料(一种根据周围环境的极性而变色的染料)注入到包含所有这3种成分的混合物的颗粒中。尽管溶剂变色染料方法(solvatochromic dye method)已在生物学和化学中广泛使用,但尚未用于表征大气气溶胶的相行为。值得注意的是,在这些粒子中观察到3种不同的颜色(见上图所示),证实了3种液相的存在。科学家还能够研究包含三相的粒子的特性,包括这些粒子作为云种子的效果如何以及气体进出粒子的速度如何。   

这项研究的重点是含有燃气车辆润滑油混合物,化石燃料燃烧和树木燃烧的氧化有机物质,以及化石燃料燃烧产生的无机物质的混合物。根据润滑油和氧化有机材料的特性,会出现不同数量的液相,从而对空气质量和气候产生不同的影响。

艾伦·伯特莱姆博士说:“通过所展示的内容,我们提高了对大气气溶胶的认识。这将有助于更好地预测空气质量和气候变化,更好地预测未来50年将会发生什么。如果政策的制定是建立在一个高不确定性基础之上,那么制定的政策其不确定性就会很高。我希望我们能改进这一点。”

随着气候目标的紧迫性,建立在精确的大气模型基础上的政策,必将会降低将资源和资金用于错误的政策和目标的可能性。

这项研究是由不列颠哥伦比亚大学(UBC)的研究人员与加利福尼亚大学欧文分校(University of California Irvine)和麦吉尔大学(McGill University)的研究人员合作完成的。上述介绍仅供参考,欲了解更多信息敬请注意浏览原文或者相关报道

Tiny airborne pollutants lead double life

Yuanzhou Huang, et al. Coexistence of three liquid phases in individual atmospheic aerosol particles. PNAS, 2021, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2102512118


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