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两项独立的研究发现,即使在没有硫酸污染的清洁大气中,也能形成气溶胶。这一发现提出了气溶胶形成的新机制,打破了“化石燃料排放是大气气溶胶形成的必要条件”的传统理论。人类活动对气候变化的影响可能面临重新评估。
大气气溶胶是大气中固体和液体悬浮粒子的总称,根据其组成可分为粉尘气溶胶、碳气溶胶、硫酸盐气溶胶等。在大气科学研究中,气溶胶经常被用来代替大气颗粒物。气溶胶不仅影响人类健康,而且还与大气能见度、降水、辐射以及云、雾和霾的形成直接相关。
大气中的大部分硫酸来自化石燃料的排放,这被认为是气溶胶形成的必要条件。然而,它在白天的浓度太低,无法解释观察到的气溶胶生成率。因此,许多人认为还有其他烟雾,如高度氧化的生物质,有助于稳定新形成的硫酸盐颗粒。科学家想知道是否不依靠任何硫酸就能形成气溶胶,但是以前的研究无法消除这种污染物。
在新的研究中,欧洲核研究中心(CERN)的贾斯帕·柯克比和他的团队试图用该中心的极低污染密度的云来完成实验。结果表明,不需要硫酸污染,只能形成高度氧化的生物质烟雾气溶胶。发表在《自然》杂志上的论文称,这一过程是由宇宙射线离子进入云室引起的。这些结果揭示了低污染环境中气溶胶粒子的潜在来源。
杂志上的另一篇论文也报道了云室的实验。瑞士菲利普·保罗·舍勒研究所的Eus Baltensperger和他的团队发现,在没有硫酸的情况下,挥发性极低的有机生物质会导致初始粒子的增加,然后高挥发性有机生物质的介入会加强这一过程。将这一发现应用于全球气溶胶模型可以导致整个大气中云凝结核浓度的显著变化。
研究人员表示,这项研究发现了一种新的气溶胶形成机制,为人们提供了一个新的视角来观察前工业时代地球的大气状况和气溶胶的形成。