大气化学-15-云雾降水化学.ppt

* 如果雨滴较小，结果就会有很大的差别. * * （2）颗粒物的清除 雨滴在下落过程中捕获气溶胶粒子，那么单位时间内粒径为dp的粒子与一个直径为Dp的雨滴之间的碰撞数为： ?/4 (Dp+dp)2(Ut(Dp)-ut(dp)) E(Dp,dp)n(dp) ddp 单个下落雨滴捕获粒子质量的速率为： ?/4 (Dp+dp)2(Ut(Dp)-ut(dp)) E(Dp,dp) nM(dp) ddp 这里n(dp)为粒子数浓度谱分布，而nM(dp)为质量谱分布，E为碰撞效率（清除系数或捕获系数），指在直径为Dp的雨滴碰撞体积内，被捕获的直径为dp粒子的分数，反映了下落雨滴与粒子的相互作用。 * 捕获所有粒子直径为dp 的质量的总速率为： Wbc(dp)=nM(dp)ddp ?0? ?/4 （Dp+dp)2(Ut(Dp)- ut(dp)）E(Dp,dp) N(Dp) dDp N(Dp) 为雨滴数浓度分布。如果 Ut(Dp)ut(dp), (Dp+dp)2?Dp2, 那么 Wbc(dp)=nM(dp)ddp ?0? ?/4 Dp2 Ut(Dp)E(Dp,dp)N(Dp)dDp * 因此，直径为dp的粒子的云下清除可写成： dnM(dp)/dt = -?(dp) nM(dp) 其中，?（dp)= ?0? ?/4 Dp2 Ut(Dp)E(Dp,dp)N(Dp) dDp 总气溶胶质量清除速率为 dMaer/dt = - ?0? ?(dp) nM(dp)ddp 其实，降水速率p0可从雨滴谱得到： p0= ?0? ?/6 Dp3 Ut(Dp)N(Dp) dDp * 关于碰撞效率E E：在一个等于雨滴有效横截面的面积中雨滴与粒子发生碰撞的总数与粒子总数的比值。但E受到很多因素影响，包括布朗运动、扩散、碰撞等。一般用实验数据与相关性分析得到（半经验的）。 如果所有的雨滴都有相同的直径Dp, 数浓度为ND, 那么 ?（dp)= ?/4 Dp2 Ut(Dp)E(Dp,dp)ND p0= ?/6 Dp3 Ut(Dp) ND ?（dp)= 3 E(Dp,dp) p0/2Dp * * * * 东北吉林地区云水化学 薛丽坤等，中国环境科学，2010 * * * 7.2.2 污染物在云中及云下的清除 7.2.2.1 一般描述 该清除过程指的是湿清除，物质被大气水凝物（云滴、雾滴、雨、雪）清除并最终被送到地面的自然过程。使用了不少与湿沉降类似的术语，包括降水清除、湿去除、雨冲刷（rainout)和水冲刷（washout). 雨冲刷就指云内清除，水冲刷就指云下清除（被下落的雨、雪等）。 必需的三步：带进冷凝水中，被水凝物清除，送到地表。 * Lingkungan-ppt Vignati-ppt * 湿沉降过程的概念图 Seinfeld-书 * 7.2.2.2 云中 云中吸收的气溶胶物质（或气体）随雨滴降落到地面而完成清除过程 （1） 颗粒物 气溶胶粒子是云形成的必不可少的条件，当凝结核逐步凝结长大形成云并形成降水时，这些粒子将全部被清除（如云不能形成降水，变成新的粒子） * 气溶胶的清除过程 (Figure adapted from Hoose et al. (2008)) 来自Croft_2010 * 云凝结核可由以下几部分组成： (1)硫酸盐， 包括H2SO4, (NH4)2SO4 硝酸盐 碳酸盐，来自泥土，由碳酸镁和碳酸钙组成 盐酸盐，来自海洋 痕量金属 其它 凝结核有两种，一种是不可溶但能被水湿润的粒子如尘埃，可在其表面吸附水汽生成液滴胚胎；另一种是可溶性盐粒子，其凝结核所需的过饱和度比第一种小的多，一般在相对湿度小于100%时就能起作用。 * 由于云凝结核的成分影响云水中各种离子的浓度，因此气溶胶的核化率（即总的气溶胶质量中 核化的比率）很重要。 很多模式讨论过核化过程对硫酸盐总沉降的贡献：50% （20-60%）； 气溶胶核化效率随一些物理化学因子（如：上升气流速度、含水量、气溶胶浓度及谱分布）变化。 气溶胶云中清除是2个过程的结果。首先，成核清除（云凝结核（CCN)生长到云滴），然后剩下一部分气溶胶被云滴或雨滴收集。成核过程是一个有效的过程，常能将大部分气溶胶质量带入云滴，而云滴对气溶胶的收集是一个比较慢的过程，清除的量较少。 * 所有活化了的粒子被清除 剩下粒子 如果云下雨了（100%） * （2)气体( 反应的和不反应的) 像HNO3, NH3, and SO2的气体，因溶入云滴能从其间质云的空气中除去。对于一个液滴尺度分布N(Dp), 一个浓度为Cg的HNO3的不可逆的可溶气体的除去速率: Wic =Cg