釋“氣溶膠”

什么是氣溶膠？和生活中的橡膠、阿膠有沒有關(guān)系？要明白“氣溶膠”需先知道科學(xué)上的膠體和膠體化學(xué)。

膠體化學(xué)是物理化學(xué)的分支，最早由英國科學(xué)家格萊姆Thomas Graham在1861年提出，他通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)在水溶液中的擴(kuò)散速度可以分為2類：1，容易擴(kuò)散的物質(zhì)（鹽、糖）2，難于擴(kuò)散的物質(zhì)（蛋白質(zhì)、焦糖）格萊姆進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)；容易擴(kuò)散的都是結(jié)晶很好的晶體物質(zhì)；而難于擴(kuò)散的物質(zhì)不易結(jié)晶，并且在提濃時(shí)形成粘稠的膠體物質(zhì)（在這里和我們生活中的膠體產(chǎn)生了聯(lián)系），首先提出晶體和膠體的概念，這是膠體化學(xué)之濫觴。

40年后，膠體化學(xué)家韋曼通過實(shí)驗(yàn)證明任何物質(zhì)都可以既制作成為結(jié)晶又可以成為膠體。韋曼提出分散學(xué)說：膠體系統(tǒng)所有的性質(zhì)都可以用他們獨(dú)特的分散度來解釋，凡是粒子大小在1—100微米以內(nèi)的都稱謂膠體系統(tǒng)。我們現(xiàn)在回頭看格萊姆的實(shí)驗(yàn)，難于擴(kuò)散的膠體基本是大分子的物質(zhì)。膠體化學(xué)的本質(zhì)是分散系統(tǒng)和粒子的大小，格萊姆的學(xué)說得到了揚(yáng)棄，但是膠體化學(xué)的名稱保持下來了。

在科學(xué)史上上這種現(xiàn)象并不少見，例如有機(jī)化學(xué)organic chemistry，organic的意思是組織，含碳化合物被稱為有機(jī)化合物是因?yàn)橐酝幕瘜W(xué)家們認(rèn)為含碳物質(zhì)一定要由生物（有機(jī)體）才能制造；然而在1828年德國化學(xué)家弗里德里希·維勒在實(shí)驗(yàn)室中首次使用氰酸銨成功合成尿素，自此以后有機(jī)化學(xué)便脫離傳統(tǒng)所定義的范圍，擴(kuò)大為含碳物質(zhì)的化學(xué)。但是有機(jī)化學(xué)的名稱已經(jīng)保存下來了，直到現(xiàn)在。

后來丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)丁達(dá)爾效應(yīng)，超級顯微鏡，膠體化學(xué)刊物出版逐步形成今天的膠體化學(xué)。

膠體系統(tǒng)的基本性質(zhì)主要有：膠體系統(tǒng)的分散性、不穩(wěn)定性、不均勻性獨(dú)特的電化學(xué)性質(zhì)等等。

按照分散相與分散介質(zhì)的聚集態(tài)來分類，膠體系統(tǒng)可分為

序號

分散介質(zhì)的狀態(tài)

分散相的狀態(tài)

實(shí)例

1

液

氣

泡沫、冰淇淋（沒有凝固時(shí)）

2

液

液

牛奶、體液

3

液

固

泥土在水中的懸浮液

4

固

氣

浮石、泡沫塑料

5

固

液

液體在固體中的包藏體如珍珠

6

固

固

合金、有色玻璃

7

氣

氣

因?yàn)闅怏w分子的顆粒都比較小，不在膠體化學(xué)研究范圍內(nèi)

8

氣

液

霧、

9

氣

固

煙、塵、霾

從上表格可以看出在我們?nèi)粘Ｉ钪?，比較常見的大部分是膠體狀態(tài)，真正的純的、由分子態(tài)粒子作為分散介質(zhì)的體系在生活中反而少見。

在氣象學(xué)、環(huán)境中的氣溶膠主要指上表的第8，9兩相。

大氣氣溶膠和“大氣氣溶膠粒子”

在歷史上人們?yōu)榱私忉尨髿鈿馊苣z現(xiàn)象，發(fā)明了許多詞匯：塵、飄塵、煙、飛灰、霧、霾、煙霞直到現(xiàn)在的霧霾。這些都不是科學(xué)上的定義。

甚至美國宇航局專家解釋SMOKE +FOG=SMOG（煙+霧=霧霾）霧霾是煙和霧的組合。以上這些詞語沒有確切的、統(tǒng)一的定義，科學(xué)的、統(tǒng)一的、沒有爭議的詞語解釋就是大氣氣溶膠。

我們已經(jīng)解釋了“氣溶膠”嚴(yán)格的含義就是：“懸浮在氣體氣體中的固體和（或）液體的微粒與氣體載體共同組成的多相系統(tǒng)。

在實(shí)際大氣中由于固體和（或）液體的微粒濃度很低，以至于這一體系的空氣動力學(xué)特征不因?yàn)檫@些微粒的存在而改變；另一方面，微粒本身顯示出他獨(dú)立于氣相載體的獨(dú)特的物理化學(xué)特性。所以，人們常常把“氣溶膠”與“大氣氣溶膠粒子”這兩個(gè)不同的概念等同起來。除非特別說明，一般“氣溶膠”習(xí)慣上大氣中懸浮的固體和液體微粒。

細(xì)顆粒物對人體健康的危害要更大，因?yàn)橹睆皆叫。M(jìn)入呼吸道的部位越深。10μm直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，2μm以下的可深入到細(xì)支氣管和肺泡。細(xì)顆粒物進(jìn)入人體到肺泡后，直接影響肺的通氣功能，使機(jī)體容易處在缺氧狀態(tài)這些微粒.如果直徑（空氣動力學(xué)直徑）在2.5微米以下稱為PM2.5.

該圖的橫坐標(biāo)是對數(shù)間隔，即每一格相差10倍。PM2.5的直徑在2.5微米以下，很小，單位質(zhì)量的粒子就具有很大的表面能，可以吸附其他粒子。

請注意橫坐標(biāo)左面開始是埃米、納米，這是分子級別的長度，例如水分子的直徑大約0.32納米，3埃米。大約是PM2.5的萬分之一，很容易吸附在PM2.5的顆粒上，其他有毒有害的小顆粒也容易吸附在PM2.5的顆粒上。

冠狀病毒一般直徑大約直徑約80～120納米,即0.1微米左右.但是事實(shí)上沒有分散存在單獨(dú)的冠狀病毒,他們吸附在氣溶膠粒子上.