
说起气溶胶的传播,可以从什么叫气溶胶谈起。
当你宅在家看视频时,突然闻到从厨房飘过来的一股焦味;或是坐地铁时身边有人突然打了个喷嚏;抑或你从窗外眺望日落西山的壮丽景象……这些生活中你经常遇到的场景,都是因为有气溶胶的存在。
气溶胶(Aerosols), 指悬浮在大气中的微小颗粒。比如平时我们说的云、雾、霾之类都算是气溶胶。这些悬浮在大气中的微小颗粒,大小一般从0.001~100μm(微米)。
而最大值100μm究竟有多大呢?
我们知道,1微米相当于1毫米的千分之一,最大值100微米相当于0.1毫米这么大,而最小的,是1毫米的千分之一,肉眼是看不到的。在显微镜下,雾滴的直径小于100微米,空气污染物颗粒小于10微米。
这些颗粒能散射或者吸收太阳光,因此,如果颗粒足够大,就能被肉眼观察到。气溶胶通过散射太阳光来降低空气中的能见度(即形成雾霾),也能让日出和日落看上去更红更醒目。[2]
气溶胶科学是一门新兴的交叉边缘学科。由于它和现代化工业的发展、人类卫生保健、大气环境保护、全球气候变化等重大问题有密切关系,是近年来充满活力的一个新兴领域。
1.大自然
悬浮在大气中的微小颗粒,有的来源于大自然:比如今年澳大利亚森林大火形成的“火云”,将烟雾和微小颗粒汇集到低空平流层中(类似于火山爆发时发生的现象),严重影响空气质量。还有那些被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等等,都属于气溶胶。
2. 人类行为
当气溶胶的浓度达到足够高时,将对人类健康造成威胁,尤其是对哮喘病人及其他有呼吸道疾病的人群。空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒,会导致一些地区疾病的流行和爆发。已经有研究表明:悬浮颗粒对人类的健康会产生重大影响(比如新冠肺炎的传播),尤其是气溶胶中水溶组分对人类健康的影响更大。[3]
微生物气溶胶是环境污染的重要因素之一,气溶胶的生物污染可以引起一系列传染病的流行。在这次新冠疫情中,气溶胶传播是指飞沫混合在空气中,形成气溶胶,吸入后导致感染。
而在实验室中,微生物气溶胶的危害程度取决于微生物本身的毒力、浓度、粒子大小以及当时实验室内微小气候条件。实验室环境越适合生物生存,实验室感染的可能性越大,并可能通过气流传播到同一建筑物的其他地方,甚至污染整个建筑物的空气。[4]
呼吸道传播的微生物主要存在于气溶胶中。
关于气溶胶在人类生活环境中的传播,举几个日常的例子:
2. 电子烟中的气溶胶
近年来流行的电子烟中甘油的渗透压高,吸水,会让人口干、咽喉干,电子烟的二手气溶胶已经成为新的空气污染源。[6]
从更大的概念来看,气溶胶能给地球大气中的化学反应(非均相反应)提供场所。这类化学反应导致的最严重的影响是对平流层臭氧的破坏。在极区冬季气溶胶增加,形成极地区平流层云。这些云粒子的巨大的表面是化学反应发生的最佳场所。化学反应会产生大量活性氯,最终导致平流层臭氧最终被破坏。现有证据表明,大型火山喷发后,平流层中臭氧浓度出现相似的变化特征,例如,1991年菲律宾皮纳图博火山(Mt. Pinatubo)的喷发,曾造成数以吨计的火山气溶胶轰入大气层。[2]
