氣溶膠

氣懸膠體（aerosol；又稱 氣溶膠、氣膠、煙霧質），是指固體或液體微粒穩定地懸浮於氣體介質中時形成的分散體系，其中顆粒物質則被稱作懸浮粒子，其粒徑大小多在0.01-10微米之間，根據其生成原因可分為自然源及人為源兩種。氣懸膠體會吸收或散射大氣輻射減少到達地表之輻射量，另外也會成為凝結核而影響雲的性質，進而改變地球的氣候。

提示：此條目頁的主題不是懸浮粒子。

氣膠污染遍及北印度與孟加拉。圖片來源：美國太空總署NASA。

氣溶膠的種類

自然源

• 天然氣溶膠：雲、霧、靄、海鹽、火山灰、灰塵等。
• 生物氣溶膠：微粒中含有微生物或生物大分子等生物物質的稱為生物氣膠（英語：Bioaerosol），其中含有微生物的稱為微生物氣膠。

人為源

人為排放之氣溶膠與空氣污染相關，常見成份有硫酸鹽、黑碳、煙等。

氣溶膠的觀測

氣膠會吸收或散射特定波長之太陽光，尤其是550nm左右波長之可見光。透過地面觀測與太陽常數之比較，可以求得氣膠光學厚度作為衡量總大氣柱內氣膠濃度之高低。由比爾-朗伯定律：

${\displaystyle I=I_{0}\,\exp ^{-m\,\tau _{a}}}$

可得

${\displaystyle \tau _{a}={\frac {\ln I-\ln I_{0}}{m}}}$

其中：

• ${\displaystyle I_{0}}$ 為太陽常數。
• ${\displaystyle I}$ 為地面或衛星觀測半徑。
• ${\displaystyle \tau _{a}}$ 為氣膠光學厚度。

目前常見的氣膠觀測儀器如下：

太陽光度計

美國太空總署戈達德太空飛行中心的Aeronet （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

短波旋轉輻射儀

旋轉輻射儀（MultiFilter Rotating Shadowband Radiometer，MFRSR）為美國國家海洋暨大氣總署全球監測部（Global Monitoring Division，GMD）下設立的儀器之一。透過觀測不同波段的地面全天及散射輻射通量，可以反演出大氣的氣膠光學厚度。^[1]

氣溶膠對環境的影響

火山爆發使太陽輻射降低

氯氟烴（CFCs）對臭氧的影響

臭氧天然存在於地球的高層大氣中，形成一個氣層，可防止一部分紫外輻射照射到地球上。如果這個大氣臭氧層變得更稀薄，則會有更多的紫外線到達地球，可能損害作物，恐怕還可能導致人類的皮膚癌發生率增加。

20世紀70年代，美國科學家斷定，臭氧的濃度正在緩慢降低。來自氣溶膠及其他來源的氯氟烴（CFCs）正在上升到高層大氣，在那裡被紫外線分解。這種作用釋放出氯原子，後者與臭氧形成新的化合物。理論上，大氣臭氧在此過程中逐漸減少。

這種研究結果引起廣泛的注意，1978年美國政府在大部分產品中禁用CFC氣溶膠。兩年後，美國聲明，它打算首先制止所有產品中CFC產量的增長，然後急速削減生產。氣溶膠工業辯駁這種行動，宣稱臭氧耗竭論有問題。他們還堅持，美國的行動沒有國際合作，損害了美國工業而不解決任何問題。到了1981年底，只有加拿大、瑞典和挪威與美國一起禁止CFC氣溶膠。歐洲共同市場各國已貫徹縮減使用碳氟化合物噴射劑。

煙霧對大氣影響

煙霧可危害多種物質，包括動植物。化學方法產生的一團煙霧可刺痛眼睛並使呼吸困難。如果煙霧產生於大量燒煤和工業排放氣體廢物的地區，則這種有害氣體通常含有二氧化硫和氮的各種氧化物。汽車排氣含有燃料的未完全燃燒部分。

有害物質可傳播很遠。例如，二氧化硫可與大氣水分化合而生成硫酸。然而風可將含酸的雲吹走許多千米，然後才以污染性酸雨的形式釋放出它的水分。

在陽光強烈和風力輕微的地方，所產生的煙霧危害最大。在這種情況下，大氣逆溫常在一個地區的上空保持一團靜止的空氣。在逆溫中，重空氣位於較輕空氣的上面並壓住它。陽光使一些汽車排出的煙氣變為臭氧。停滯空氣中的臭氧增多，可導致很多危害。煙霧的有害作用已成為制定防止污染的法律中的主要因素。

氣溶膠產品

在氣溶膠產品中，將待噴施的產品用一種稱為噴射劑的氣體保持着壓力。待閥門打開，該氣體即將該產品以噴霧或泡沫的形式噴出。

在氣溶膠商品中，將氣體加壓貯存於罐中。該罐封閉後氣體充滿該產品上面的空間，使用產品時氣體即膨脹。隨着產品的消耗、壓力不斷降低。這種類型的氣溶膠用於釋放大滴的噴霧，如用於洗衣的預去污機、表面殺蟲劑和發動機起動器中。欲得均勻的壓力，須將產品與噴射劑相混合，後者可以是一種液體，當使用產品時它急速 蒸發到剩餘空間中。如果將一種適當的氣體在足夠的壓力下溶解在產品中，也可獲得同樣的效果。必須蒸發該氣體以保持壓力。

採用噴射劑的類型取決於產品的最終用途。食品的常用噴射劑必須無味、無毒。如二氧化碳、氮和氧化亞氮。非食品氣溶膠的最常用噴射劑是烴類，通常是丙烷、異丁烷和正丁烷的混合物。合成化合物中的氯氟碳化合物（CFC）類成員也已廣泛應用。但它們可危害環境。

註釋

1. ESRL Global Monitoring Division. [2016-01-16]. （原始內容存檔於2016-01-14）.

參考文獻

• Colbeck, Ian, Mihalis Lazaridis (editors). Aerosol Science: Technology and Applications. John Wiley & Sons - Science. 2014. ISBN 978-1-119-97792-6.
• Hinds, William C. Aerosol Technology 2nd. Wiley - Interscience. 1999. ISBN 978-0-471-19410-1.
• Hidy, George M. Aerosols, An Industrial and Environmental Science. Academic Press, Inc. 1984. ISBN 978-0-12-412336-6.

延伸閲讀

• Friedlander, Sheldon K. Smoke, Dust and Haze 2e. 2000. ISBN 978-0-19-512999-1.
• Kulkarni, Pramod; Baron, Paul A.; Willeke, Klaus, Aerosol Measurement - Principles, Techniques, and Applications, （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 2011, John W&S, ISBN 978-0-470-38741-2.
• Preining, Othmar and E. James Davis (eds.), History of Aerosol Science, Österreichische Akademie der Wissenschaften, ISBN 3-7001-2915-7 (pbk.)
• Aerosol Education Resources
• Pruppacher, H. R.; J. D. Klett. Microphysics of Clouds and Precipitation 2nd. Springer. 1996-12-31. ISBN 978-0-7923-4409-4.
• Seinfeld, John; Spyros Pandis. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change 2nd. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. 1998. ISBN 978-0-471-17816-3.

參看

• 氟氯烴
• 懸浮粒子
• 大氣污染

外部連結

• 台灣氣膠研究學會 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• International Aerosol Research Assembly （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• American Association for Aerosol Research （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• NIOSH Manual of Analytical Methods (see chapters on aerosol sampling) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）