Атмосферная сажа и органические частицы, образующиеся в результате сжигания ископаемого топлива и биомассы, изменяют климат Земли посредством взаимодействия с солнечной радиацией и изменения свойств облаков, действуя как ядра конденсации облаков и зародышеобразующие частицы льда. Недавние достижения в понимании их индивидуальных свойств и микроскопического состава привели к повышенному интересу к их микрофизическим свойствам. В этой статье представлен обзор современных передовых микроскопических измерений и предложено понимание будущих направлений изучения микрофизических свойств этих частиц. Для количественной оценки морфологии и старения сажи фрактальная размерность (D_f) является широко используемой количественной метрикой, позволяющей охарактеризовать морфологию агрегатов сажи и их модификации в зависимости от факторов старения, таких как состояние внутреннего смешивания, структуры «ядро-оболочка», неоднородность фазы и состава. Были разработаны модели, включающие показатели D_f и разнообразия смешения старых частиц сажи, что позволяет количественно оценить их оптическое поглощение и эффекты радиационного воздействия. Микрофизические свойства сажи и органических частиц сложны, и на них влияют источники частиц, процесс старения и метеорологические условия. Кроме того, растворимые органические частицы имеют разнообразную форму и могут участвовать в фазовом разделении «жидкость-жидкость» с сульфатными и нитратными компонентами. Первичные углеродистые частицы, такие как шарики смолы и сажа, требуют дальнейшего внимания из-за их сильных светопоглощающих свойств, присутствия токсичных органических компонентов и небольшого размера, которые могут повлиять на здоровье человека. Будущие исследовательские потребности включают как атмосферные измерения, так и подходы к моделированию, уделяя особое внимание изменениям в структурах смешивания ансамблей сажи и органических частиц, их влиянию на динамику климата и здоровье человека.

 

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41612-024-00610-8