Aerosol

Ej att förväxla med aerosil .

Dimma och dimma är aerosoler

En aerosol är en suspension av fina fasta partiklar eller vätskedroppar i luft eller annan gas . Aerosoler kan vara naturliga eller antropogena . Exempel på naturliga aerosoler är dimma eller dimma , damm , skogsutsöndringar och gejserånga . Exempel på antropogena aerosoler inkluderar partikelformiga luftföroreningar , dimma från utsläpp vid vattenkraftsdammar , bevattningsdimma , parfym från atomizers , rök , damm , ånga från en vattenkokare, besprutade bekämpningsmedel och medicinska behandlingar för luftvägssjukdomar. När en person andas in innehållet i en vape-penna eller e-cigarett , andas de in en antropogen aerosol.

Sprejburk

De flytande eller fasta partiklarna i en aerosol har typiskt mindre diametrar än 1 μm (större partiklar med en betydande sedimenteringshastighet gör blandningen till en suspension , men skillnaden är inte entydig). I det allmänna samtalet hänvisar aerosol ofta till ett dispenseringssystem som levererar en konsumentprodukt från en burk.

Sjukdomar kan spridas med hjälp av små droppar i andedräkten , ibland kallade bioaerosoler .

Definitioner

Mikrofotografi gjort med ett svepelektronmikroskop (SEM): Flygaskepartiklar med 2 000× förstoring. De flesta av partiklarna i denna aerosol är nästan sfäriska.

Aerosol definieras som ett suspensionssystem av fasta eller flytande partiklar i en gas. En aerosol inkluderar både partiklarna och den suspenderande gasen, som vanligtvis är luft. Meteorologer brukar referera till dem som partikelmaterial - PM2,5 eller PM10, beroende på deras storlek. Frederick G. Donnan använde förmodligen först termen aerosol under första världskriget för att beskriva en aerolösning, moln av mikroskopiska partiklar i luft. Denna term utvecklades analogt med termen hydrosol , ett kolloidsystem med vatten som det dispergerade mediet. Primära aerosoler innehåller partiklar som införs direkt i gasen; sekundära aerosoler bildas genom gas-till-partikelomvandling.

Viktiga aerosolgrupper inkluderar sulfater, organiskt kol, svart kol, nitrater, mineraldamm och havssalt, de brukar klumpa ihop sig för att bilda en komplex blandning. Olika typer av aerosol, klassificerade efter fysisk form och hur de genererades, inkluderar damm, rök, dimma, rök och dimma.

Det finns flera mått på aerosolkoncentration. Miljövetenskap och miljöhälsa använder ofta masskoncentrationen ( M ), definierad som massan av partiklar per volymenhet, i enheter som μg/m ³ . Vanligtvis används också talkoncentrationen ( N ) , antalet partiklar per volymenhet, i enheter som antal per m ³ eller antal per cm ³ .

Partikelstorleken har ett stort inflytande på partikelegenskaperna, och aerosolpartikelradien eller diametern ( dp _. ) är en nyckelegenskap som används för att karakterisera aerosoler

Aerosoler varierar i sin spridning . En monodispers aerosol, som kan tillverkas i laboratoriet, innehåller partiklar av enhetlig storlek. De flesta aerosoler uppvisar emellertid, som polydispersa kolloidala system, en rad partikelstorlekar. Vätskedroppar är nästan alltid nästan sfäriska, men forskare använder en motsvarande diameter för att karakterisera egenskaperna hos olika former av fasta partiklar, vissa mycket oregelbundna. Den ekvivalenta diametern är diametern på en sfärisk partikel med samma värde av någon fysisk egenskap som den oregelbundna partikeln. Den ekvivalenta volymdiametern ( d _e ) definieras som diametern av en sfär med samma volym som den för den oregelbundna partikeln. Vanligtvis används också den aerodynamiska diametern , d _a .

Storleksfördelning

Samma hypotetiska log-normala aerosolfördelning plottad, från topp till botten, som en fördelning av antal mot diameter, en fördelning av ytarea mot diameter och en fördelning av volym mot diameter. Typiska lägesnamn visas överst. Varje fördelning normaliseras så att den totala ytan är 1000.

För en monodispers aerosol räcker ett enda nummer - partikeldiametern - för att beskriva storleken på partiklarna. Mer komplicerade partikelstorleksfördelningar beskriver emellertid storleken på partiklarna i en polydispers aerosol. Denna fördelning definierar de relativa mängderna partiklar, sorterade efter storlek. Ett tillvägagångssätt för att definiera partikelstorleksfördelningen använder en lista över storlekarna på varje partikel i ett prov. Detta tillvägagångssätt visar sig dock vara tråkigt att fastställa i aerosoler med miljontals partiklar och besvärligt att använda. Ett annat tillvägagångssätt delar upp storleksintervallet i intervall och hittar antalet (eller andelen) partiklar i varje intervall. Dessa data kan presenteras i ett histogram med arean av varje stapel som representerar andelen partiklar i den storleksbehållaren, vanligtvis normaliserad genom att dividera antalet partiklar i en bin med bredden på intervallet så att arean av varje stapel är proportionell till antalet partiklar i storleksintervallet som det representerar. Om fackets bredd tenderar till noll är frekvensfunktionen:

$\mathrm {d} f=f(d_{p})\,\mathrm {d} d_{p}$

var

$​​{\displaystyle d_{p}}$ är diametern på partiklarna

$\,\mathrm {d} f$ är bråkdelen av partiklar med diametrar mellan $d_{p}$ och $d_{p}$ + $\mathrm {d} d_{p}$

$f(d_{p})$ är frekvensfunktionen

Därför representerar arean under frekvenskurvan mellan två storlekar a och b den totala andelen av partiklarna i det storleksintervallet:

$f_{ab}=\int _{a}^{b}f(d_{p})\,\mathrm {d} d_{p }$

Det kan också formuleras i termer av den totala taltätheten N :

$dN=N(d_{p})\,\mathrm {d} d_{p}$

ges aerosolens yta per volymenhet ( S ) av det andra momentet :

$S=\pi /2\int _{0}^{\infty }N(d_{p})d_{p}^ {2}\,\mathrm {d} d_{p}$

Och det tredje momentet ger den totala volymkoncentrationen ( V ) av partiklarna:

$V=\pi /6\int _{0}^{\infty }N(d_{p})d_{p}^ {3}\,\mathrm {d} d_{p}$

Partikelstorleksfördelningen kan approximeras. Normalfördelningen beskriver vanligtvis inte på lämpligt sätt partikelstorleksfördelningar i aerosoler på grund av den skevhet som är förknippad med en lång svans av större partiklar. Även för en mängd som varierar över ett stort område, som många aerosolstorlekar gör, innebär fördelningens bredd negativa partikelstorlekar, vilket inte är fysiskt realistiskt. Normalfördelningen kan dock vara lämplig för vissa aerosoler, såsom testaerosoler, vissa pollenkorn och sporer .

En mer allmänt vald log-normalfördelning ger talfrekvensen som:

$\mathrm {d} f={\frac {1}{d_{p }\sigma {\sqrt {2\pi }}}}e^{-{\frac {(ln(d_{p})-{\bar {d_{p}}})^{2}}{2\ sigma ^{2}}}}\mathrm {d} d_{p}$

var:

$\sigma$ är standardavvikelsen för storleksfördelningen och

${\bar {d_{p}}}$ är den aritmetiska medeldiametern.

Log-normalfördelningen har inga negativa värden, kan täcka ett brett spektrum av värden och passar många observerade storleksfördelningar någorlunda väl.

Andra fördelningar som ibland används för att karakterisera partikelstorlek inkluderar: Kolofonium-Rammler-fördelningen, applicerad på grovt dispergerat damm och sprayer; Nukiyama–Tanasawa-distributionen, för sprayer av extremt breda storleksintervall; kraftfunktionsfördelningen , ibland applicerad på atmosfäriska aerosoler; den exponentiella fördelningen , applicerad på pulveriserade material; och för molndroppar, distributionen Khrgian–Mazin.

Fysik

Sluthastighet för en partikel i en vätska

För låga värden på Reynolds-talet (<1), sant för de flesta aerosolrörelser, beskriver Stokes lag motståndskraften på en fast sfärisk partikel i en vätska. Dock är Stokes lag endast giltig när gasens hastighet vid partikelytan är noll. För små partiklar (< 1 μm) som kännetecknar aerosoler misslyckas dock detta antagande. För att ta hänsyn till detta misslyckande kan man införa Cunningham-korrektionsfaktorn , alltid större än 1. Inklusive denna faktor finner man sambandet mellan motståndskraften på en partikel och dess hastighet:

$F_{D}={\frac {3\pi \eta Vd}{C_{c}}}$

var

$F_{D}$ är motståndskraften på en sfärisk partikel

$\eta$ är den dynamiska viskositeten hos gasen

$V$ är partikelhastigheten

$C_{c }$ är Cunningham-korrigeringsfaktorn.

Detta tillåter oss att beräkna sluthastigheten för en partikel som genomgår gravitationell sedimentering i stillastående luft. Om vi ​​försummar flyteffekter finner vi:

$V_{TS}={\frac {\rho _{p}d^{2}gC_{c}}{18\eta }}$

var

$V_{TS}$ är den slutliga sedimenteringshastigheten för partikeln.

Sluthastigheten kan även härledas för andra typer av krafter. Om Stokes lag gäller är motståndet mot rörelse direkt proportionellt mot hastigheten. Proportionalitetskonstanten är den mekaniska rörligheten ( B ) för en partikel:

$B={\frac {V}{F_{D}}}={\frac {C_{c}}{3\pi \eta d}}$

En partikel som rör sig med vilken rimlig initial hastighet som helst närmar sig sin sluthastighet exponentiellt med en e -vikningstid lika med relaxationstiden:

$V(t)=V_{f}-(V_{f}-V_{0})e^{-{\frac { t}{\tau }}}$

var:

$V(t)$ är partikelhastigheten vid tidpunkten t

$V_{f}$ är den slutliga partikelhastigheten

$V_{0}$ är den initiala partikelhastigheten

, tillämpas en korrektionsfaktor känd som den dynamiska formfaktorn på Stokes lag. Det definieras som förhållandet mellan den oregelbundna partikelns resistiva kraft och den hos en sfärisk partikel med samma volym och hastighet:

$\chi ={\frac {F_{D}}{3\pi \eta Vd_{e}}}$

var:

$\chi$ är den dynamiska formfaktorn

Aerodynamisk diameter

Den aerodynamiska diametern för en oregelbunden partikel definieras som diametern på den sfäriska partikeln med en densitet av 1000 kg/m ³ och samma sedimenteringshastighet som den oregelbundna partikeln.

Om man försummar glidkorrigeringen, sätter sig partikeln vid sluthastigheten proportionell mot kvadraten på den aerodynamiska diametern, d _a :

$V_{TS}={\frac {\rho _{0}d_{a}^{2}g}{18\eta }}$

var

$\ \rho _{0}$ = standardpartikeldensitet (1000 kg/m ³ ).

Denna ekvation ger den aerodynamiska diametern:

$d_{a}=d_{e}\left({\frac {\rho _{p}}{\rho _{0}\chi }} \right)^{\frac {1}{2}}$

Man kan tillämpa den aerodynamiska diametern på partikelformiga föroreningar eller på inhalerade läkemedel för att förutsäga var i luftvägarna sådana partiklar avsätts. Läkemedelsföretag använder vanligtvis aerodynamisk diameter, inte geometrisk diameter, för att karakterisera partiklar i inhalerbara läkemedel.

Dynamik

Den tidigare diskussionen fokuserade på enskilda aerosolpartiklar. Däremot aerosolens dynamik utvecklingen av kompletta aerosolpopulationer. Koncentrationerna av partiklar kommer att förändras över tiden som ett resultat av många processer. Externa processer som flyttar partiklar utanför en gasvolym som studeras inkluderar diffusion , gravitationell sedimentering och elektriska laddningar och andra yttre krafter som orsakar partikelmigrering. En andra uppsättning processer internt i en given volym gas inkluderar partikelbildning (kärnbildning), förångning, kemisk reaktion och koagulering.

En differentialekvation som kallas Aerosol General Dynamic Equation (GDE) kännetecknar utvecklingen av antalet densitet av partiklar i en aerosol på grund av dessa processer.

${\frac {\partial {n_{i}}}{\partial {t}}}=-\nabla \cdot n_{i}\mathbf {q} +\nabla \cdot D_{ p}\nabla _{i}n_{i}+\left({\frac {\partial {n_{i}}}{\partial {t}}}\right)_{\mathrm {tillväxt} }+\ vänster({\frac {\partial {n_{i}}}{\partial {t}}}\right)_{\mathrm {koag} }-\nabla \cdot \mathbf {q} _{F}n_{ i}$

Förändring i tid = Konvektiv transport + brownisk diffusion + gas-partikelinteraktioner + koagulering + migration av yttre krafter

Var:

$n_{i}$ är taldensiteten för partiklar av storlekskategori $i$

$\mathbf {q}$ är partikelhastigheten

$D_{p}$ är partikel Stokes-Einstein diffusivitet

$\mathbf {q} _{F}$ är partikelhastigheten associerad med en extern kraft

Koagulering

När partiklar och droppar i en aerosol kolliderar med varandra kan de genomgå koalescens eller aggregering. Denna process leder till en förändring i aerosolpartikelstorleksfördelningen, med moden som ökar i diameter när det totala antalet partiklar minskar. Ibland kan partiklar splittras sönder till många mindre partiklar; emellertid sker denna process vanligtvis främst i partiklar som är för stora för att betraktas som aerosoler.

Dynamiska regimer

Knudsen -numret för partikeln definierar tre olika dynamiska regimer som styr beteendet hos en aerosol:

$K_{n}={\frac {2\lambda }{d}}$

där $\lambda$ är den fria medelvägen för den suspenderande gasen och $d$ är partikelns diameter. För partiklar i den fria molekylära regimen , Kn _>> 1; små partiklar jämfört med den fria medelvägen för den suspenderande gasen. I denna regim interagerar partiklar med den suspenderande gasen genom en serie "ballistiska" kollisioner med gasmolekyler. Som sådana beter de sig på samma sätt som gasmolekyler, tenderar att följa strömlinjer och diffunderar snabbt genom Brownska rörelser. Massflödesekvationen i den fria molekylära regimen är:

$I={\frac {\pi a^{2}}{k_{b}}}\left({ \frac {P_{\infty }}{T_{\infty }}}-{\frac {P_{A}}{T_{A}}}\right)\cdot C_{A}\alpha$

där a är partikelradien, P _∞ och P _A är trycken långt från droppen respektive vid ytan av droppen, k _b är Boltzmann-konstanten, T är temperaturen, C _A är medelvärde för termisk hastighet och α är massa inkvarteringskoefficient. Härledningen av denna ekvation antar konstant tryck och konstant diffusionskoefficient.

Partiklar är i kontinuumregimen när K _n << 1. I denna regim är partiklarna stora jämfört med den fria medelvägen för den suspenderande gasen, vilket betyder att suspenderingsgasen fungerar som en kontinuerlig vätska som strömmar runt partikeln. Det molekylära flödet i denna regim är:

$\displaystyle I_{cont}\sim {\frac {4\pi aM_{A}D_{AB}} {RT}}\left(P_{A\infty}-P_{AS}\right)}$

där a är radien för partikeln A , M _A är molekylmassan för partikeln A , D _AB är diffusionskoefficienten mellan partiklarna A och B , R är den ideala gaskonstanten, T är temperaturen (i absoluta enheter som kelvin ), och P _A∞ och P _AS är trycken vid oändlighet respektive vid ytan.

Övergångsregimen innehåller alla partiklar mellan de fria molekyl- och kontinuumregimerna eller K _{n ≈ 1. De krafter som en partikel upplever är en komplex} kombination av interaktioner med individuella gasmolekyler och makroskopiska interaktioner. Den semi-empiriska ekvationen som beskriver massflödet är:

$I=I_{forts.}\cdot {\frac {1+K_{n}}{1+1.71K_{ n}+1,33{K_{n}}^{2}}}$

där I _forts är massflödet i kontinuumregimen. Denna formel kallas Fuchs-Sutugins interpolationsformel. Dessa ekvationer tar inte hänsyn till värmeavgivningseffekten.

Partitionering

Kondensation och avdunstning

Aerosolfördelningsteori styr kondensering på respektive avdunstning från en aerosolyta. Kondensering av massa gör att sättet för aerosolens partikelstorleksfördelningar ökar; omvänt gör avdunstning att läget minskar. Kärnbildning är processen att bilda aerosolmassa från kondensationen av en gasformig prekursor, specifikt en ånga . Nettokondensering av ångan kräver övermättnad, ett partialtryck som är högre än dess ångtryck . Detta kan hända av tre skäl:

1. Genom att sänka temperaturen i systemet sänks ångtrycket.
2. Kemiska reaktioner kan öka en gass partialtryck eller sänka dess ångtryck.
3. Tillsatsen av ytterligare ånga till systemet kan sänka jämviktsångtrycket enligt Raoults lag .

Det finns två typer av kärnbildningsprocesser. Gaser kondenserar företrädesvis på ytor av redan existerande aerosolpartiklar, känd som heterogen kärnbildning . Denna process gör att diametern vid sättet för partikelstorleksfördelning ökar med konstant talkoncentration. Med tillräckligt hög övermättnad och inga lämpliga ytor kan partiklar kondensera i frånvaro av en redan existerande yta, känd som homogen kärnbildning . Detta resulterar i tillsats av mycket små, snabbt växande partiklar till partikelstorleksfördelningen.

Aktivering

Vatten täcker partiklar i aerosoler, vilket gör dem aktiverade , vanligtvis i samband med bildandet av en molndroppe (som naturlig molnsådd av aerosoler från träd i en skog). Efter Kelvin-ekvationen (baserat på vätskedroppars krökning) behöver mindre partiklar en högre relativ luftfuktighet i omgivningen för att upprätthålla jämvikt än vad större partiklar gör. Följande formel ger relativ fuktighet vid jämvikt:

$RH={\frac {p_{s}}{p_{0}}}\times 100\%=S\times 100\%$

₀ där $p_{s}$ är mättnadsångtrycket över en partikel vid jämvikt (runt en krökt vätskedroppe), p är mättnadsångtrycket (plan yta av samma vätska) och S är mättnadsförhållandet.

Kelvinekvationen för mättnadsångtryck över en krökt yta är:

$\ln {p_{s} \over p_{0}}={\frac {2\sigma M}{RT\rho \cdot r_{ p}}}$

där r _p droppradie, σ ytspänning av droppe, ρ densitet av vätska, M molär massa, T temperatur och R molar gaskonstant.

Lösning till den allmänna dynamiska ekvationen

Det finns inga generella lösningar på den allmänna dynamiska ekvationen (GDE); Vanliga metoder som används för att lösa den allmänna dynamiska ekvationen inkluderar:

• Momentmetod
• Modal/sektionsmetod, och
• Kvadraturmetoden för moment/Taylor-seriens expansionsmetod för moment, och
• Monte Carlo metoden.

Generering och applikationer

Människor genererar aerosoler för olika ändamål, inklusive:

• som testaerosoler för att kalibrera instrument, utföra forskning och testa provtagningsutrustning och luftfilter;
• att leverera deodoranter , färger och andra konsumentprodukter i sprayer;
• för spridning och jordbrukstillämpning
• för medicinsk behandling av luftvägssjukdomar ; och
• inom bränsleinsprutningssystem och annan förbränningsteknik .

Några enheter för att generera aerosoler är:

• Aerosolspray
• Atomizer munstycke eller nebulisator
• Elektrospray
• Elektronisk cigarett
• Vibrerande öppningsaerosolgenerator (VOAG)

Stabilitet av genererade aerosolpartiklar

Stabiliteten hos nanopartikelagglomerat är avgörande för att uppskatta storleksfördelningen av aerosoliserade partiklar från nanopulver eller andra källor. På nanotekniska arbetsplatser kan arbetare via inandning exponeras för potentiellt giftiga ämnen under hantering och bearbetning av nanomaterial. Nanopartiklar i luften bildar ofta agglomerat på grund av attraktiva interpartikelkrafter, såsom van der Waals kraft eller elektrostatisk kraft om partiklarna laddas. Som ett resultat observeras aerosolpartiklar vanligtvis som agglomerat snarare än individuella partiklar. För exponerings- och riskbedömningar av luftburna nanopartiklar är det viktigt att känna till storleksfördelningen av aerosoler. Vid inandning av människor deponeras partiklar med olika diametrar på olika platser i det centrala och perifera andningssystemet. Partiklar i nanoskala har visat sig penetrera luft-blodbarriären i lungorna och translokeras till sekundära organ i människokroppen, såsom hjärnan, hjärtat och levern. Därför är kunskapen om stabiliteten hos nanopartikelagglomerat viktig för att förutsäga storleken på aerosolpartiklar, vilket hjälper till att bedöma den potentiella risken för dem för människokroppar.

Olika experimentella system har etablerats för att testa luftburna partiklars stabilitet och deras potential att deagglomera under olika förhållanden. Ett omfattande system som nyligen rapporterats kan upprätthålla en robust aerosoliseringsprocess och generera aerosoler med stabil antal koncentrationer och medelstorlek från nanopulver. Deagglomereringspotentialen hos olika luftburna nanomaterial kan också studeras med hjälp av kritiska öppningar. Dessutom utvecklades en stötfragmenteringsanordning för att undersöka bindningsenergier mellan partiklar.

Ett standardförfarande för deagglomerationstestning skulle kunna förutses med utvecklingen av de olika typerna av befintliga system. Sannolikheten för deagglomerering av aerosolpartiklar i yrkesmiljöer kan möjligen rangordnas för olika nanomaterial om en referensmetod finns tillgänglig. För detta ändamål kan en jämförelse mellan laboratorier av testresultat från olika uppställningar lanseras för att undersöka inverkan av systemegenskaper på egenskaperna hos genererade nanomaterialaerosoler.

Upptäckt

Aerosol kan antingen mätas på plats eller med fjärranalystekniker .

Observationer på plats

Några tillgängliga in situ mättekniker inkluderar:

• Aerosolmasspektrometer (AMS)
• Differentiell mobilitetsanalysator (DMA)
• Elektrisk aerosolspektrometer (EAS)
• Aerodynamisk partikelstorleksmätare (APS)
• Aerodynamisk aerosolklassificerare (AAC)
• Wide range partikelspektrometer (WPS)
• Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI)
• Kondensationspartikelräknare (CPC)
• Epifaniometer
• Elektrisk lågtrycksslagstift (ELPI)
• Aerosolpartikelmassaanalysator (APM)
• Centrifugalpartikelmassaanalysator (CPMA)

Fjärranalys tillvägagångssätt

Tillvägagångssätt för fjärranalys inkluderar:

• Sol fotometer
• Lidar
• Avbildningsspektroskopi

Storleksselektiv provtagning

Partiklar kan avsättas i näsan , munnen , svalget och struphuvudet (huvudluftvägsregionen), djupare i luftvägarna (från luftstrupen till de terminala bronkiolerna ) eller i alveolområdet . Placeringen av avsättning av aerosolpartiklar i andningsorganen bestämmer starkt hälsoeffekterna av exponering för sådana aerosoler. Detta fenomen ledde till att människor uppfann aerosolprovtagare som väljer en delmängd av aerosolpartiklarna som når vissa delar av andningssystemet. Exempel på dessa undergrupper av partikelstorleksfördelningen av en aerosol, viktiga för arbetshälsa, inkluderar de inhalerbara, bröstkorgs- och respirerbara fraktionerna. Den fraktion som kan komma in i varje del av andningsorganen beror på avsättningen av partiklar i de övre delarna av luftvägarna. Den inhalerbara andelen partiklar, definierad som andelen partiklar som ursprungligen finns i luften som kan komma in i näsan eller munnen, beror på yttre vindhastighet och vindriktning och på partikelstorleksfördelningen efter aerodynamisk diameter. Bröstfraktionen är andelen av partiklarna i omgivande aerosol som kan nå bröstkorgen eller bröstregionen. Den respirabla fraktionen är andelen partiklar i luften som kan nå alveolområdet. För att mäta den respirerbara andelen partiklar i luften används en församlare med ett provtagningsfilter. Församlaren utesluter partiklar eftersom luftvägarna tar bort partiklar från inandningsluften. Provtagningsfiltret samlar upp partiklarna för mätning. Det är vanligt att använda cyklonseparation för förkollektorn, men andra tekniker inkluderar stötdon, horisontella elutriatorer och membranfilter med stora porer .

Två alternativa storleksselektiva kriterier, som ofta används vid atmosfärisk övervakning, är PM ₁₀ och PM _2,5 . PM ₁₀ definieras av ISO som partiklar som passerar genom ett storleksselektivt inlopp med 50 % effektivitetsgräns vid 10 μm aerodynamisk diameter och PM _2,5 som partiklar som passerar genom ett storleksselektivt inlopp med 50 % effektivitetsgräns. vid 2,5 μm aerodynamisk diameter . PM ₁₀ motsvarar "thoraxkonventionen" enligt definitionen i ISO 7708:1995, klausul 6; PM _2.5 motsvarar "högrisk-respirabel konvention" som definieras i ISO 7708:1995, 7.1. United States Environmental Protection Agency ersatte de äldre standarderna för partiklar baserade på Total Suspended Particulate med en annan standard baserad på PM ₁₀ 1987 och introducerade sedan standarder för PM _2.5 (även känd som fina partiklar) 1997.

Atmosfärisk

Aerosolföroreningar över norra Indien och Bangladesh

Översikt över stora moln av aerosoler runt jorden (grön: rök, blå: salt, gul: damm, vit: svavelhaltig)

Huvudartikel: Atmosfäriska partiklar

Flera typer av atmosfäriska aerosoler har en betydande effekt på jordens klimat: vulkaniskt damm, ökendamm, havssalt, som kommer från biogena källor och är tillverkat av människan. Vulkanisk aerosol bildas i stratosfären efter ett utbrott som droppar av svavelsyra som kan råda i upp till två år och reflektera solljus, vilket sänker temperaturen. Ökendamm, mineralpartiklar som blåses till höga höjder, absorberar värme och kan vara ansvariga för att hämma bildandet av stormmoln. Människotillverkade sulfataerosoler, främst från förbränning av olja och kol, påverkar molnens beteende.

Även om alla hydrometeorer , fasta och flytande, kan beskrivas som aerosoler, skiljer man vanligtvis mellan sådana dispersioner (dvs. moln) som innehåller aktiverade droppar och kristaller, och aerosolpartiklar. Jordens atmosfär innehåller aerosoler av olika typer och koncentrationer, inklusive mängder av:

• naturliga oorganiska material: fint damm, havssalt eller vattendroppar
• naturliga organiska material: rök, pollen , sporer eller bakterier
• antropogena förbränningsprodukter såsom rök, aska eller damm

Aerosoler kan hittas i urbana ekosystem i olika former, till exempel:

• Damm
• Cigarett rök
• Dimma från aerosolsprayburkar
• Sot eller ångor i bilavgaserna

Förekomsten av aerosoler i jordens atmosfär kan påverka dess klimat, såväl som människors hälsa.

Effekter

• Vulkanutbrott släpper ut stora mängder svavelsyra , vätesulfid och saltsyra i atmosfären. Dessa gaser representerar aerosoler och återvänder så småningom till jorden som surt regn , vilket har ett antal negativa effekter på miljön och mänskligt liv.
• Aerosoler interagerar med jordens energibudget på två sätt, direkt och indirekt.

En direkt effekt är till exempel att aerosoler sprids och absorberar inkommande solstrålning. Detta kommer främst att leda till en kylning av ytan (solstrålningen sprids tillbaka till rymden) men kan också bidra till en uppvärmning av ytan (orsakad av absorption av inkommande solenergi). Detta kommer att vara ytterligare ett inslag till växthuseffekten och därmed bidra till den globala klimatförändringen.

De indirekta effekterna avser att aerosoler interfererar med formationer som interagerar direkt med strålning. Till exempel kan de modifiera storleken på molnpartiklarna i den lägre atmosfären, och därigenom förändra hur molnen reflekterar och absorberar ljus och därför modifierar jordens energibudget.

Det finns bevis som tyder på att antropogena aerosoler faktiskt kompenserar effekterna av växthusgaser i vissa områden, vilket är anledningen till att norra halvklotet visar långsammare ytuppvärmning än södra halvklotet, även om det bara betyder att norra halvklotet kommer att absorbera värmen senare genom havsströmmar för varmare vatten från söder. På global skala minskar dock aerosolkylning uppvärmning orsakad av växthusgaser utan att kompensera den helt.

• När aerosoler absorberar föroreningar underlättar det avsättningen av föroreningar till jordens yta såväl som till vattenmassor. Detta har potential att vara skadligt för både miljön och människors hälsa.
• Aerosoler i 20 μm-intervallet visar en särskilt lång uthållighetstid i luftkonditionerade rum på grund av deras "jet-rider"-beteende (rör sig med luftstrålar, faller ut gravitationsmässigt i långsamt rörlig luft); Eftersom denna aerosolstorlek är mest effektivt adsorberad i den mänskliga näsan, den ursprungliga infektionsplatsen i COVID-19 , kan sådana aerosoler bidra till pandemin.
• Aerosolpartiklar med en effektiv diameter mindre än 10 μm kan komma in i bronkerna, medan de med en effektiv diameter mindre än 2,5 μm kan komma in så långt som till gasutbytesområdet i lungorna, vilket kan vara farligt för människors hälsa.

Aerosol spray dispenser

Detta avsnitt är ett utdrag från Aerosol spray dispenser .

Aerosolspray är en typ av dispenseringssystem som skapar en aerosoldimma av vätskepartiklar. Den består av en burk eller flaska som innehåller en nyttolast och ett drivmedel under tryck. När containerns ventil öppnas tvingas nyttolasten ut ur en liten öppning och kommer ut som en aerosol eller dimma.

Aerosolsprayburk

Se även

• Aerogel
• Flygplankton
• Aerosolöverföring
• Bioaerosol
• Deposition (Aerosolfysik)
• Global nedbländning
• Nebulisator
• Monoterpen
• Partiklar
• Spray (vätskedroppe)

Källor

Anförda verk

•   Colbeck, Ian; Lazaridis, Mihalis, red. (2014). Aerosol Science: Technology and Applications . John Wiley & Sons - Vetenskap. ISBN 978-1-119-97792-6 .
•   Friedlander, SK (2000). Smoke, Dust and Haze: Fundamentals of Aerosol Behavior (2nd ed.). New York: Oxford University Press. ISBN 0-19-512999-7 .
•   Hinds, William C. (1999). Aerosol Technology (2:a upplagan). Wiley - Interscience. ISBN 978-0-471-19410-1 .
•   Hidy, George M. (1984). Aerosoler, en industri- och miljövetenskap . Academic Press, Inc. ISBN 978-0-12-412336-6 .

Vidare läsning

•    Preining, Othmar; Davis, E. James; Brimblecombe, Peter (2000). Aerosolvetenskapens historia: handlingar från Symposium on the History of Aerosol Science, som hölls i Wien, Österrike, 31 augusti till 2 september 1999, sponsrat av Österreichische Akademie der Wissenschaften . Wien, Österrike: Verlag der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. ISBN 3-7001-2915-7 . OCLC 45797766 .
• "Aerosol Education Resources" . 2014-12-03. Arkiverad från originalet 2014-12-03 . Hämtad 2021-08-28 .
•   Kulkarni, Pramod; Baron, Paul A.; Willeke, Klaus (2011-09-09). Aerosolmätning: principer, tekniker och tillämpningar . John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-00167-7 .
•   Pruppacher, HR; JD Klett (1996-12-31). Microphysics of Clouds and Precipitation (2:a upplagan). Springer. ISBN 978-0-7923-4409-4 .
•   Seinfeld, John; Spyros Pandis (1998). Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change (2nd ed.). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-17816-3 .
• "Aerosoler och deras relation till globalt klimat och klimatkänslighet | Lär dig vetenskap på Scitable" . www.nature.com . Hämtad 2022-01-12 .

externa länkar

• International Aerosol Research Assembly
• American Association for Aerosol Research
• NIOSH Manual of Analytical Methods (se kapitel om aerosolprovtagning)