AtmosSci

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標 題: [科學發展] 野馬與塵埃─大氣懸浮粒子 (二)
發信站: 政大狂狷年少 (08/10/05 15:31:33 Wed)

浮粒的尺度

浮粒的顆粒大小差別很大。大風起時，漫天風砂中的砂粒當然也是浮粒，但
它們的顆粒相當大，在1毫米上下，用肉眼便可以清楚分辨出來。這樣大的粒
子很難在空氣中長久停留，只要風力稍弱，它們便紛紛落回地面。


真正能在空氣中長久懸浮的粒子要比1毫米小得多，通常都在10微米以下（1
微米是1米的百萬分之一）。大量的浮粒其實都在1微米以下，常被歸成一類，
稱之為次微米浮粒。這些次微米浮粒已經小到肉眼不能直接分辨，通常須用顯
微鏡，甚至電子顯微鏡才能看見它們。只有當它們的濃度相當大的時候，藉由
強光的照射下才能讓我們的肉眼看到一層似煙似霧的東西。


而「煙」又是什麼東西呢？它其實是一團浮粒。由燃燒過程產生的浮粒有大
有小，而它們的大小往往由它們被陽光照射時所顯出來的顏色便可大略探知。
例如燒煤工廠中大煙囪冒出的滾滾濃煙，隔著陽光看若是黑褐色的，代表其中
顆粒頗大，而且濃度頗濃。這樣的濃煙若是映著陽光，有時候看起來很白，代
表煙中含有大量水分，而浮粒會被一層液態水包裹，而水滴反射陽光頗強，所
以看起來是「白煙」。


然而有些工廠像煉油廠的煙囪有時會排出一些看起來是藍色的煙。這代表著
煙中的粒子十分小，多半是次微米浮粒。這些小粒子的光學特性便是強烈散射
陽光中短波的藍光，結果我們便會看到「青煙裊裊」。


http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2003_302/9210-11-03-2.jpg
懸浮於韓國及日本上空的污染物。


「大粒子」的問題

德國大氣化學家雍耶（Christian Junge, 1912-1996）把大氣中的浮粒按其
大小分為三類：艾特肯粒子（Aitken Particles）：半徑小於0.1微米的浮粒；
大粒子：半徑在0.1∼1微米的浮粒；巨粒子：半徑大於1微米的浮粒。這種分
類法很顯然地把「大粒子」的地位凸顯出來，因為它們的尺度界定得最清楚，
這是有其道理的。


道理之一是，粒子的大小和它們能否在人體內停留頗有關係。當我們呼吸時，
空氣中的浮粒當然也會隨著吸氣氣流進入鼻腔。我們鼻腔中的鼻毛便是一組空
氣過濾器，氣流中若有巨粒子，大多數被鼻毛擋住過濾掉，而與鼻液凝合成塊，
這是在空氣污濁的大都市中生活的人們的共同經驗！大粒子及艾特肯粒子則由
於顆粒甚小以致它們可以溜過鼻毛的過濾而進入肺內。


眾所周知，人類肺臟中有數不清的彎曲通道。這些原為迅速吸收氧氣而「設
計」的通道，對於微粒來說卻等於是「迷宮」一般。艾特肯粒子由於體型太微
小，它們倒很容易從通道中又隨著呼氣過程而被排出體外。但是對「大粒子」
而言，想要從小通道中「全身而退」就沒有那麼簡單了。結果許許多多的大粒
子全被卡在通道中，阻礙了這些小支氣管的暢通。如果大粒子本身含有毒性的
話，則後果更不堪設想！


另一個和大粒子有關的現象是氣溶膠的老化現象。原來氣溶膠剛被製造出來
的時候，其中浮粒的尺度譜，或稱為「粒徑譜」，可能很寬，因為有許多艾特
肯粒子，也有許多大粒子及巨粒子。但是說也奇怪，如讓這團氣溶膠懸浮了幾
天之後，無論它原來的粒徑譜是什麼型態，它會「老化」成一個幾乎是標準狀
態，即以大粒子（靠近0.1微米，有時稍小）為尖峰濃度的譜型出現。這是什
麼道理呢？


< 待續 >

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