Составители:
Рубрика:
большим количеством более мелких. Последующие исследования привели к выводу, что одним из
важнейших факторов, определяющих морфологическую структуру частиц, является величина
относительной влажности [17].
При работе с оптическим микроскопом часто наблюдается обводнение некоторых частиц при
сравнительно невысоких значениях относительной влажности (f=50-60 %). Под электронным
микроскопом такого рода частицы наблюдаются как сферические частицы с центральным ядром, или
ядрами, и с малой плотностью вещества на периферии. Очевидно, такие частицы имеют не
конденсационное происхождение, в обычном понимании этого слова, а конденсационно-
коагуляционное т.е. рыхлые конгломераты мелких частиц, образовавшиеся при коагуляции
последних, заполняются водой или другой жидкостью (капиллярный эффект). При импакторном
захвате крупных частиц и их разбивании на части не наблюдается обводнения осколков частиц даже
при больших значениях относительной влажности (f=70%). Это свидетельствует в пользу
первоночального коагуляционного происхождения крупных конгломератов с очень неплотной
упаковкой. Заполнение микрокапилляров водой в таких частицах может происходить при
относительной влажности более 20%. Сила поверхностного натяжения воды уплотняет вещество
частицы, в силу чего наблюдается повышенная плотность твердого вещества на границе частицы и
воздуха. При переходе частицы в более сухие слои атмосферы может наблюдаться «сухая»
коагуляция, в результате которой происходит нарастание менее плотного слоя. Электронно-
микроскопический анализ аэрозольных проб позволил обнаружить частицы неодократно
переходившие из слоев с низкой влажностью в слои с высокой и обратно. Такие частицы имеют
многослойную структуру и наблюдаются, в-основном, в верхней тропосфере.
Существует прямая зависимость морфологической структуры и размеров аэрозольных частиц
образовавшихся в атмосфере в результате фотохимических и каталитических реакций серо и
азотосодержащих соединений с водяным паром: при низких содержаниях водяного пара образуются
более мелкие сферические частицы, а в случае присутствия металлосодержащих веществ даже
кристаллические частицы, тогда как при высоких содержаниях водяного пара идет преобразование
капельно-жидких частиц больших размеров и относительно более плотных. В первом случае мелкие
частицы коагулируют, создавая рыхлые агрегаты фрактальной структуры. Подобные же образования
наблюдаются при конденсации или сублимации продуктов сгорания и последующей быстрой
коагуляции образующихся частиц при N ≥ 10
8
см
-3
.
Фрактальные агрегаты - это особым образом организованные структуры, в которых каждый
выделенный элемент подобен системе в целом. Применительно к проблеме атмосферных аэрозолей в
качестве фракталов можно рассматривать агрегаты образуемые множеством (10
2
–10
3
) частиц,
обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами, размеры которых существенно меньше
размеров системы и мало отличаются для отдельных (первичных) частиц, а расположение друг
относительно друга внутри агрегата описывается достаточно общими статистическими законами т.е.
наблюдается самоподобие и масштабная инвариантность пространственной структуры в очень
широких пределах. Конкретные значения параметров фрактальной структуры зависят от механизма
образования агрегатов. Для такого рода образований справедливо соотношение R=aN
1/d
, где R –
размер кластера. Диапазон возможных вариаций D ограничен; так для объемных кластеров 1≤D≤3.
Причем значение D для дымовых агрегатов в среднем равно 1.78 и обнаруживает тенденцию к
возрастанию под воздействием повышенной влажности. Размеры первичных частиц в зависимости от
источника дыма (температуры горения и т.п.) составляют а=0.01–0.05 мкм, а размеры агрегатов
колеблются в пределах от нескольких десятых до примерно десяти микрометров. Учитывая рыхлую
структуру подобных частиц, процесс гравитационной седиментации для них мало эффективен. Они
удаляются из атмосферы преимущественно в результате вымывания или увлечения нисходящими
потоками.
Известно, что если испарение вещества происходит в электрическом поле и сопровождается
образованием слабоионизированного пара, то при агрегации образуются кластеры нитевидной
структуры-цепочки и полые трубки. Такие структуры могут образовываться также при сильных
воздушных потоках в месте образования первичных аэрозольных частиц.
Электронно-микроскопический анализ аэрозольных проб, взятых в атмосфере на разных
высотах и при разных условиях образования и эволюции аэрозолей, подтверждает эти выводы (см.
Приложение 1).
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- …
- следующая ›
- последняя »
