4、表面活性物質(zhì)對SSA理化性質(zhì)的影響

4.1吸濕性

吸濕性是顆粒在相對濕度（Relative Humidity，RH）小于100%的平衡條件下吸收水分的能力。氣溶膠的吸濕性在很大程度上決定了其化學(xué)演化和壽命，并決定了對空氣質(zhì)量和氣候的影響，例如影響云滴活化以及輻射散射和吸收。目前在北冰洋、太平洋和大西洋等多個(gè)不同地點(diǎn)，都已經(jīng)對SSA的吸濕性進(jìn)行了大量研究，但是關(guān)于化學(xué)成分和吸濕性閉合的研究仍具有挑戰性。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)機鹽的吸濕性略高或遠高于有機化合物的吸濕性。表面活性物質(zhì)由于能夠顯著(zhù)改變表面張力，對大氣顆粒的吸濕性具有重要影響。例如，早期對亞飽和吸濕性顆粒生長(cháng)的測量表明，添加表面活性物質(zhì)會(huì )抑制無(wú)機鹽的吸濕性增長(cháng)。

在實(shí)驗室中通過(guò)吸濕串聯(lián)差分電遷移率分析儀測量給定RH下的粒徑與干粒徑的比值，以通過(guò)吸濕性生長(cháng)因子來(lái)量化吸濕性。最近許多研究關(guān)注到表面活性物質(zhì)對顆粒吸濕性的影響。圖4總結了當前一些研究中量化的表面活性物質(zhì)對SSA模擬物吸濕性的影響。

圖4單一組分或混合組分氣溶膠的吸濕性生長(cháng)因子

根據上述總結，表面活性物質(zhì)對SSA吸濕性的影響可能取決于其本身性質(zhì)，包括離子性、分子量、飽和度以及在其他有機化合物存在情況下的體相與表面的分配。例如，在包含糖和鹽的二元模型中，Estillore等發(fā)現與葡萄糖相比，質(zhì)量比相等的含表面活性藻酸鹽的氣溶膠具有較低的吸濕性。陽(yáng)離子表面活性物質(zhì)增加了海鹽—葡萄糖混合顆粒的吸濕性因子，從而具有更強的CCN潛力。然而，對于含有海帶多糖的顆粒，由于更復雜的糖會(huì )阻礙表面活性物質(zhì)在顆粒表面的分配，表面活性物質(zhì)可能有助于降低海鹽—海帶多糖顆粒的整體吸濕性。為了準確評估脂肪酸對海鹽氣溶膠吸濕性的影響，Forestieri等研究了由不同量的飽和及不飽和脂肪酸包覆的SSA模擬物的吸濕行為，對于涂有純棕櫚酸的顆粒，可能由于棕櫚酸能夠形成凝聚膜，觀(guān)察到吸水動(dòng)力學(xué)受到明顯限制。Swanson等的研究則表明，非離子表面活性物質(zhì)顯著(zhù)促進(jìn)了NaCl水性顆粒的吸濕性增長(cháng)，而陰離子和陽(yáng)離子表面活性物質(zhì)則沒(méi)有觀(guān)察到顯著(zhù)偏差。

4.2 CCN活性

通過(guò)液態(tài)水的異質(zhì)成核而變成云滴的顆粒稱(chēng)為CCN，而大氣粒子充當CCN的潛力被稱(chēng)為CCN活性。通過(guò)K?hler理論來(lái)描述一個(gè)給定的氣溶膠顆粒作為CCN的熱力學(xué)可行性，其主要基于液滴的曲率和表面張力（Kelvin效應）以及溶質(zhì)的吸濕性（Raoult效應）所導致的水蒸氣壓力平衡來(lái)預測氣溶膠顆?；罨?。

表面活性物質(zhì)可以通過(guò)降低表面張力，貢獻溶質(zhì)及形成對水的吸收屏障來(lái)影響液滴活化動(dòng)力學(xué)進(jìn)而影響CCN活性。當在K?hler計算中考慮表面張力降低時(shí)，由于假定表面活性物質(zhì)在顆粒體和表面之間的分配，導致臨界過(guò)飽和度降低和臨界顆粒濕直徑增加。另一項研究發(fā)現，由于表面活性物質(zhì)被分配到液滴外部而引起溶質(zhì)的減少可以抵消表面張力的降低。因此，在K?hler理論的框架內，表面活性物質(zhì)可以對氣溶膠活化成云滴產(chǎn)生相反的影響。表2總結了已有研究中表面活性物質(zhì)對CCN活性的不同影響。

表2表面活性物質(zhì)對云凝結核（CCN）活性的影響

α-蒎烯臭氧化產(chǎn)物大氣顆粒主要由表面活性物質(zhì)組成時(shí)（約80%）會(huì )增加CCN活性

十二烷基硫酸鈉、油酸十二烷基硫酸鈉和油酸通過(guò)降低溶液表面張力，有助于增強產(chǎn)生的NaCl顆粒的CCN活性

高分子量類(lèi)腐殖質(zhì)物質(zhì)表面活性的類(lèi)腐殖質(zhì)物質(zhì)可以到達液滴表面，降低氣溶膠形成云滴的表面張力

戊二酸、丙二酸、琥珀酸低分子量二羧酸是水溶性表面活性分子，也可以導致表面張力下降并影響CCN活性

辛酸鈉、癸酸鈉、十二酸鈉、十二烷基硫酸鈉如果僅考慮表面張力降低，而忽略表面活性物質(zhì)的表面分配，則會(huì )大大低估實(shí)驗的臨界過(guò)飽和度

丙二酸、壬二酸、己酸、順式蒎烯酸、油酸、硬脂酸無(wú)機—有機混合顆粒的CCN活性與溶解度相關(guān)，硬脂酸形成厚的有機涂層阻礙了水蒸氣的擴散，能夠完全抑制硫酸銨的吸濕能力

十二烷基苯磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉可以通過(guò)降低所產(chǎn)生顆粒的吸濕性，產(chǎn)生更小的顆粒以及減少產(chǎn)生的顆?？倲盗康姆绞綄е翪CN總數減少63%~75%

油酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸除了在有機質(zhì)量比例過(guò)大時(shí)（>0.9），有機質(zhì)量對無(wú)機鹽顆粒CCN活性的影響可以忽略不計

棕櫚酸、硬脂酸、棕櫚油酸、油酸不飽和脂肪酸涂層對海鹽顆粒的CCN活性幾乎沒(méi)有影響，可能與不飽和脂肪酸形成的涂層不完整，以及雙鍵的存在導致涂層壓縮程度較低有關(guān)，從而導致通過(guò)液態(tài)不飽和脂肪酸涂層的擴散比通過(guò)相應的固體飽和脂肪酸涂層的擴散更快

油酸、油酸鈉包裹1層油酸鈉或油酸涂層的顆粒表現出與純鈉鹽顆粒相似的CCN活性，而當有機濃度增加10倍時(shí)也僅會(huì )略微抑制CCN活性

硅藻培養物由人工海水、含硅藻培養物的人工海水及北大西洋和北冰洋收集的真實(shí)樣品生成的SSA顆粒具有相似的CCN活性，說(shuō)明SSA中生物源有機組分的內部混合對北極混合相云的云滴活化過(guò)程沒(méi)有實(shí)質(zhì)性影響