2009 01 01 4735

O. W iMłi S. J. DullY I'Amur ittufowufc*. ^.rujw 2U)? ISBN    O by PWN 2040

162

6. Atmosferyczne aerozole

Cząstki aerozoli składają się z materiału ciekłego lub stałego, lecz ich stężenie masowe w atmosferze może nie być tak duże. jak ubocznych składników gazowych. Średnie atmosferyczne stężenie gazowego metanu wynosi ok. 1.7 ppmv. co odpowiada 1200 pg związku w I nr* powietrza. Jest to znacznie większe stężenie niż 10-100 pg • m które jest typowym całkowitym stężeniem szeregu aerozoli w atmosferze.

Dwa typy procesów fizycznych są najważniejsze w określaniu czasu ż.ycia cząstek aerozolu. Pierwszy z tych procesów to osiadanie, który jest zasadniczym sposobem usuwania dużych cząstek z atmosfery. Osiadanie cząstek zachodzi dzięki silom grawitacji i w prosty sposób jest opisane równaniem Stokesa. Prawo Stokesa określa końcową prędkość lub prędkość osiadania (rys. 6.1) sferycznych cząstek w cieczy pod wpływem sił grawitacji:    „ „    -

(6.8)

0>cx - fipKgd;_t

18/)

^vt ~

W tym równaniu t'_f oznacza graniczną prędkość cząstek (m s ^{1 2}). p_ez — gęstość cząstek (g • m *), p_v — gęstość powietrza = 1,2 • 10* g • m * przy // i w temp. 25 C. C — współczynnik korekcyjny Stokesa-Cunninghama (lab. 6.4), ,ę — 9.8 m • s^-2 przyspieszenie powodowane grawitacją.    średnicę cząstek (ni), /; lepkość

powietrza =1.9- l()~^{3 4 5 6} g • m^_l • s^-1 przy p i w temp. 25 C.

Bezwymiarowy współczynnik korekcyjny C odpowiada za nieciągły charakter oddziaływań płynu, gdy wielkość cząstki jest mała w porównaniu ze średnią drogą swobodną w powietrzu.

PRZYKŁAD 6.1

Prędkość graniczna cząstek aerozoli

Rozpatrz przypadek cząstki pyłu pochodzenia geologicznego o średnicy 10 pm i gęstości 2,5 g - mL ² (= 2.5 • lO* g • m ^ł).

(2.5 ■ 10* — 1.2 • 10-) • 1.016 9.8(10 10 ⁶)³

= 7.3 ■ I0-* ni • s"' = 0.73 cm • s"'

^l'*    18 1.9 10-’

Dla większości cząstek gęstość powietrza można w tych obliczeniach pominąć.

1

Przeciwnym do skierowanego w dół ruchu opadania jest naturalny konwekcyjny ruch powietrza w górę. Ogólnie biorąc, cząstki o rozmiarach większych niż 10 pm uważa się za zdolne do osiadania, podczas gdy mniejsze od 10 pm pozostają w zawiesinie do chwili ich usunięcia w wyniku innych procesów, takich jak wymywanie przez deszcz. .Szacunkowe prędkości graniczne, czyli prędkości opadania zostały przedstawione w lab. 6.4

2

na rys.6.1. Przy dokonywaniu tych szacunków poczyniono liczne przybliżenia, łącznic

3

z założeniami dotyczącymi gęstości i kształtu cząstek.

4

Innym procesem fizycznym, który określa czas przebywania cząstek w atmosferze

5

jest koagulacja. W tym procesie biorą udział małe cząstki, które zderzają się w wyniku

6

mchów Browna i tworzą cząstki większe.