研究人員觀察碳顆粒在大氣中的停留與成核反應的狀況
有一種頑固的吸熱顆粒在地球的大氣層中漂浮著,最初它並不親水而專注於吸收光線,隨著時間的推進,大氣層中的黑碳最終吸收了足夠的水而從天空中墜落。在此期間,黑碳吸收了太陽的能量,加熱了周圍的空氣,產生了一種輻射效應。
新鮮的、剛剛生成的黑碳往往是疏水的,隨著時間的推移,顆粒老化,變得更加吸濕,或能夠從空氣中吸收水分。但是,黑碳什麼時候開始吸收水,充當云核,並以降雨的形式將自己從大氣中移除?
研究人員先前在實驗室中調查了黑碳的吸濕條件,由於對化學來源和水蒸氣條件的調查有限,在所有這些研究中,針對黑碳的雲核值只能是間接測量。
在Hu等人的一項新研究中,研究人員同時測量了雲凝結核和黑碳顆粒的濃度。採樣地點在中國武漢的交通繁忙的道路和工業中心附近,武漢是一個位於中國中部的大都市。
他們首先校正了顆粒的大小,然後測量了大氣中一定水平的水過飽和度下的雲凝結核和單個黑碳顆粒。研究小組發現,在0.2%的過飽和度下大約一半會成核並沉澱出來的黑碳顆粒的大小為144±21納米。作者說,這些含黑碳的顆粒如何能夠作為雲核,是由它們的大小與它們的表面性質決定的,一般來說,他們在空氣的飽和度越低,顆粒必須越大才能產生成核反應。
此外,研究小組發現,一個顆粒本身可能影響成核的大小。例如,顆粒中的有機物含量或黑碳上的任何塗層都會改變吸濕性,從而改變活化程度。
研究小組指出,他們的工作可以幫助改善對大氣中懸浮黑碳顆粒的壽命的估計,從而改善這些顆粒可能產生的輻射影響。