Том 36, номер 08, статья № 5

Аннотация:

Результаты экспериментов, проведенных в Большой аэрозольной камере НПО «Тайфун», показали, что в темноте в очищенном от аэрозолей изолированном от внешней среды объеме атмосферного воздуха спустя 20 мин после его очистки регистрируются новые аэрозольные частицы размером более 15 нм. Образование новых частиц связывается с возможным наличием в атмосферном воздухе газов – предшественников аэрозолей, которые под действием проникающих внутрь камеры космических лучей превращаются в аэрозоли. Наблюдаемая в экспериментах эволюция (в течение нескольких суток) спектра размеров образующихся частиц показывает, что образование новых аэрозольных частиц продолжается не более 20 ч; частицы укрупняются до размеров более 100 нм. После повторной очистки воздуха внутри камеры с удалением вновь образованных аэрозолей новых частиц больше не наблюдалось в течение 10 сут.

Ключевые слова:

аэрозольные частицы, ионы, газы-предшественники, нуклеация, Большая аэрозольная камера ФГБУ НПО «Тайфун»

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Aitken J. III. – On some Nuclei of Cloudy Condensation // Earth Environ. Sci. Trans. of The Royal Society of Edinburgh. 1900. V. 39, N 1. P. 15–25. DOI: 10.1017/S0080456800034025.
2. Baron P.A., Willeke K. Aerosol Measurement: Principles, Techniques, and Applications. New York: John Wiley & Sons, 2001. 1172 p.
3. Розенберг Г.В. Возникновение и развитие атмосферного аэрозоля – кинетически обусловленные параметры // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1983. Т. 19, № 1. С. 21–35.
4. Whitby K.T. The physical characteristic of sulfur aerosols // Atmosphere. 1978. N 12. P. 135–159.
5. Лушников А.А., Загайнов В.А., Любовцева А.А. Механизмы образования наноаэрозолей в тропосфере // Хим. физика. 2015. Т. 34, № 10. С. 51–62.
6. Kulmala M., Vehkamaki H., Petäjä T., Dal Maso M., Lauri A., Kerminen V.M., Birmili W., McMurry P. Formation and growth rates of ultrafine atmospheric particles: A review of observations // J. Aerosol Sci. 2004. V. 35. P. 143–176.
7. Kulmala K.M., Kerminen V.-M. On the formation and growth of atmospheric nanoparticles // Atmos. Res. 2008. V. 90, N 2. P. 132–150.
8. Kirkby J., Duplissy J., Sengupta K., Frege C., Gordon H., Williamson C., Heinritzi M., Simon M., Yan C., Almeida J., Troestl J., Nieminen T., Ortega I.K., Wagner R., Adamov A., Amorim A., Bernhammer A.-K., Bianchi F., Breitenlechner M., Brilke S., Chen X., Craven J., Dias A., Ehrhart S., Flagan R.C., Franchin A., Fuchs C., Guida R., Hakala J., Hoyle C.R., Jokinen T., Junninen H., Kangasluoma J., Kim J., Krapf M., Kuerten A., Laaksonen A., Lehtipalo K., Makhmutov V., Mathot S., Molteni U., Onnela A., Peräkylä O., Piel F., Petäjä T., Praplan A.P., Pringle K., Rap A., Richards N.A.D., Riipinen I., Rissanen M.P., Rondo L., Sarnela N., Schobesberger S., Scott C.E., Seinfeld J.H., Sipilä M., Steiner G., Stozhkov Y., Stratmann F., Tome A., Virtanen A., Vogel A.L., Wagner A.C., Wagner P.E., Weingartner E., Wimmer D., Winkler P.M., Ye P., Zhang X., Hansel A., Dommen J., Donahue N.M., Worsnop D.R., Baltensperger U., Kulmala M., Carslaw K.S., Curtius J. Ion-induced nucleation of pure biogenic particles // Nature. 2016. V. 533, N 7604. P. 521–526. DOI: 10.1038/nature17953.
9. Dunne E.M., Gordon H., Kuerten A., Almeida J., Duplissy J., Williamson C., Ortega I.K., Pringle K.J., Adamov A., Baltensperger U., Barmet P., Benduhn F., Bianchi F., Breitenlechner M., Clarke A., Curtius J., Dommen J., Donahue N.M., Ehrhart S., Flagan R.C., Franchin A., Guida R., Hakala J., Hansel A., Heinritzi M., Jokinen T., Kangasluoma J., Kirkby J., Kulmala M., Kupc A., Lawler M.J., Lehtipalo K., Makhmutov V., Mann G., Mathot S., Merikanto J., Miettinen P., Nenes A., Onnela A., Rap A., Reddington C.L.S., Riccobono F., Richards N.A.D., Rissanen M.P., Rondo L., Sarnela N., Schobesberger S., Sengupta K., Simon M., Sipila M., Smith J.N., Stozkhov Y., Tome A., Trostl J., Wagner P.E., Wimmer D., Winkler P.M., Worsnop D.R., Carslaw K.S. Global atmospheric particle formation from CERN CLOUD measurements // Science. 2016. V. 354, N 6316. P. 1119–1124. DOI: 10.1126/science.aaf2649.
10. Kirkby J., Curtius J., Almeida J., Dunne E., Duplissy J., Ehrhart S., Franchin A., Gagne S., Ickes L., Kuerten A., Kupc A., Metzger A., Riccobono F., Rondo L., Schobesberger S., Tsagkogeorgas G., Wimmer D., Amorim A., Bianchi F., Breitenlechner M., David A., Dommen J., Downard A., Ehn M., Flagan R.C., Haider S., Hansel A., Hauser D., Jud W., Junninen H., Kreissl F., Kvashin A., Laaksonen A., Lehtipalo K., Lima J., Lovejoy E.R., Makhmutov V., Mathot S., Mikkilä J., Minginette P., Mogo S., Nieminen T., Onnela A., Pereira P., Petäjä T., Schnitzhofer R., Seinfeld J.H., Sipilä M., Stozhkov Y., Stratmann F., Tome A., Vanhanen J., Viisanen Y., Vrtala A., Wagner P.E., Walther H., Weingartner E., Wex H., Winkler P.M., Carslaw K.S., Worsnop D.R., Baltensperger U., Kulmala M. Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation // Nature. 2011. V. 476, N 7361. P. 429–433. DOI: 10.1038/nature10343.
11. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric Chemistry and Physics: From air Pollution to Climate Change. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2006. 1225 p.
12. Atkinson R., Baulch D.L., Cox R.A., Crowley J.N., Hampson R.F., Hynes R.G., Jenkin M.E., Rossi M.J., Troe J., and IUPAC Subcommittee. Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry: Volume II – Gas phase reactions of organic species // Atmos. Chem. Phys. 2006. V. 6, N 11. P. 3625–4055. DOI: 10.5194/acp-6-3625-2006.
13. Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. СПб.: Химиздат, 2001. 352 с.
14. Peräkylä O., Vogt M., Tikkanen O.-P., Laurila T., Kajos M.K., Rantala P.A., Patokoski J., Aalto J., Yli-Juuti T., Ehn M., Sipila M., Paasonen P., Rissanen M., Nieminen T., Taipale R., Keronen P., Lappalainen H.K., Ruuskanen T.M., Rinne J., Kerminen V.-M., Kulmala M., Back J., Petäjä T. Monoterpenes' oxidation capacity and rate over a boreal forest: Temporal variation and connection to growth of newly formed particles // Boreal Environ. Res. 2014. V. 19, suppl. B. P. 293–310.
15. Mogensen D., Gierens R., Crowley J.N., Keronen P., Smolander S., Sogachev A., Nölscher A.C., Zhou L., Kulmala M., Tang M.J., Williams J., Boy M. Simulations of atmospheric OH, O₃, and NO₃ reactivities within and above the boreal forest // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, N 7. P. 3909–3932. DOI: 10.5194/acp-15-3909-2015.
16. Wagner R., Yan C., Lehtipalo K., Duplissy J., Nieminen T., Kangasluoma J., Ahonen L.R., Dada L., Kontkanen J., Manninen H.E., Dias A., Amorim A., Bauer P.S., Bergen A., Bernhammer A.-K., Bianchi F., Brilke S., Mazon S.B., Chen X., Draper D.C., Fischer L., Frege C., Fuchs C., Garmash O., Gordon H., Hakala J., Heikkinen L., Heinritzi M., Hofbauer V., Hoyle C.R., Kirkby J., Kürten A., Kvashnin A.N., Laurila T., Lawler M.J., Mai H., Makhmutov V., Mauldin III R.L., Molteni U., Nichman L., Nie W., Ojdanic A., Onnela A., Piel F., Quéléver L.L.J., Rissanen M.P., Sarnela N., Schallhart S., Sengupta K., Simon M., Stolzenburg D., Stozhkov Y., Tröstl J., Viisanen Y., Vogel A.L., Wagner A.C., Xiao M., Ye P., Baltensperger U., Curtius J., Donahue N.M., Flagan R.C., Gallagher M., Hansel A., Smith J.N., Tomé A., Winkler P.M., Worsnop D., Ehn M., Sipilä M., Kerminen V.-M., Petäjä T., Kulmala M. The role of ions in new particle formation in the CLOUD chamber // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, N 24. P. 15181–15197. DOI: 10.5194/acp-17-15181-2017.
17. Романов Н.П., Жуков Г.П. Термодинамические соотношения для камеры туманов // Метеорол. и гидрол. 2000. № 10. С. 37–52.
18. Romanov N., Erankov V. Calculated and experimental regularities of cloud microstructure formation and evolution // Atmos. Clim. Sci. 2013. V. 3. P. 301–312.
19. Ivanov V.N., Paley A.A., Pisanko Yu.V., Romanov N.P. Aerosol formation in the filtered atmospheric air and regularities of their evolution // IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2021. V. 840. P. 1–5. DOI: 10.1088/1755-1315/840/1/012010.
20. Jokinen T., Sipilä M., Kontkanen J., Vakkari V., Tisler P., Duplissy E.-M., Junninen H., Kangasluoma J., Manninen H.E., Petäjä T., Kulmala M., Worsnop D.R., Kirkby J., Virkkula A., Kerminen V.-M. Ion-induced sulfuric acid-ammonia nucleation drives particle formation in coastal Antarctica // Sci. Adv. 2018. V. 4, N 11. DOI: 10.1126/sciadv.aat9744.