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研究人员发现大气湍流影响新粒子的形成

新的颗粒形成(NPF)是雾霾形成的关键过程,导致空气质量恶化。在过去的几十年中,对化学和光化学过程进行了深入研究,以了解它们在NPF中的作用,但是物理过程却很少受到关注。

观察证据

根据在三个国家(中国,芬兰和美国)的三个站点进行的大量观测,发现表层大气稳定强度与NPF特征之间存在普遍关系。在我们的观察分析中,已经确定并量化了影响NPF的众多因素。除了促进NPF之外,增加湍流强度还会降低NPF的冷凝水沉,从而防止小颗粒被清除在预先存在的颗粒表面上。在强湍流条件下(> 3.2 nm h-1)比在弱湍流条件下(<2.4 nm h-1)生长速度更快。发现稳定性参数与NPF事件持续时间之间存在正相关。

拟议机制

通常,增强的湍流会产生较高的局部过饱和度,从而促进可冷凝蒸气的聚集以形成新的颗粒,从而有利于成核过程。湍流的增强还稀释了先前存在的颗粒浓度,导致冷凝水槽减少。这有利于新形成的颗粒的生长,这也延长了NPF事件的持续时间。这些发现表明,物理机制可能在仅基于化学和光化学过程的传统NPF机制之上起作用。这可能有助于从物理角度阐明NPF过程,从而改善对霾事件的发生和持续时间的预测。模型模拟

使用分子动力学模型测试了新物理机制的假设。模型结果表明,分子簇被压缩并克服了动能屏障,从而形成了颗粒。由于湍流扩散,稀释液的强连贯结构有效地隔离了先前存在的颗粒,这也对粒度分布产生了影响,因此有利于成核颗粒的生长。

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