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大气气溶胶吸湿性及其对环境的影响

化学进展 2022年第4期34卷 801-814页

作者：钟佳利王炜罡彭超马楠吴志军葛茂发中国科学院化学研究所中国科学院分子科学科教融合卓越中心分子动态与稳态结构国家重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049 暨南大学环境与气候研究院广州511443 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640 北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100871

吸湿性是气溶胶重要的物理化学特性,不仅会影响气溶胶的生命周期和大气行为,还会对大气环境、气候和人体健康产生重要影响。本文简要介绍了气溶胶吸湿参数和热力学模型,对粒径、化学组分以及多组分共存等因素对气溶胶吸湿性的影响进行分... 详细信息

吸湿性是气溶胶重要的物理化学特性,不仅会影响气溶胶的生命周期和大气行为,还会对大气环境、气候和人体健康产生重要影响。本文简要介绍了气溶胶吸湿参数和热力学模型,对粒径、化学组分以及多组分共存等因素对气溶胶吸湿性的影响进行分析,进一步总结了城市、农村森林和海洋极地等不同区域气溶胶吸湿观测结果。吸湿增长因子g(RH)、散射吸湿增长因子f(RH)和吸湿性参数κ等常用吸湿参数可以衡量气溶胶的吸湿能力;Zdanovskii-Stokes-Robinson(ZSR)混合定律和各种热力学模型能预测不同化学成分气溶胶的吸湿能力,是研究多组分混合气溶胶和气相平衡的重要工具。粒径、化学组分和混合状态影响气溶胶的吸湿性,如气溶胶g(RH)、潮解点或风化点的改变。由于排放源和环境条件的不同,城市、农村、森林、海洋、极地地区气溶胶粒径分布、化学组分和混合状态具有差异,气溶胶吸湿性不同。气溶胶吸湿性直接影响气溶胶含水量和相态,改变气溶胶的大气化学过程、老化过程和大气寿命,还影响环境能见度、辐射效应和在人体内的沉积位置和毒性。通过总结吸湿参数、理论模型、实验室研究、外场观测和环境影响等多方面的最新研究成果,以期为未来的吸湿研究提供参考和借鉴。

关键词：气溶胶吸湿性环境效应

AP/PDA/Fe_(2)O_(3)复合物的制备及其吸湿性和热分解性能研究

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火炸药学报 2022年第4期45卷 504-512页

作者：边圆杨凌枫李纯志毛长勇伍波裴重华西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 泸州北方化学工业有限公司四川泸州646003

为改善AP的吸湿性和热分解性能,基于多巴胺氧化自聚合原理,采用原位包覆法将聚多巴胺(PDA)包覆于AP表面,然后利用PDA的强黏附性,使纳米Fe_(2)O_(3)均匀吸附于AP/PDA复合物表面,获得了AP/PDA/Fe_(2)O_(3)复合物;利用粒度分析仪、扫描电镜... 详细信息

为改善AP的吸湿性和热分解性能,基于多巴胺氧化自聚合原理,采用原位包覆法将聚多巴胺(PDA)包覆于AP表面,然后利用PDA的强黏附性,使纳米Fe_(2)O_(3)均匀吸附于AP/PDA复合物表面,获得了AP/PDA/Fe_(2)O_(3)复合物;利用粒度分析仪、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等分析了改性前后AP粒度、形貌及表面元素组成;采用增重法和接触角测试对改性前后AP的吸湿性能进行了测试,并采用差示扫描量热法(DSC)对改性前后AP的热分解性能进行研究。结果表明,PDA能均匀沉积于AP表面,包覆效果较好,且包覆前后粒度基本没有变化;加入纳米Fe_(2)O_(3)能均匀附着在AP/PDA的表面;AP/PDA/Fe_(2)O_(3)复合物的吸湿率为0.16%,接触角达到41.8°;与AP相比,该复合物的高温分解峰温提前了48.5℃,放热量提高1倍,表观活化能由209.5kJ/mol降至128.8kJ/mol,降低约24.2%。表明该复合物具有良好的防吸湿性和热分解性能,有望应用于固体推进剂中以改善其燃烧性能。

关键词：物理化学高氯酸铵 AP 聚多巴胺 PDA 三氧化二铁吸湿性

二次有机气溶胶壳对氯化钠核吸湿性的影响:基于单颗粒微观尺度

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环境科学 2020年第5期41卷 2017-2025页

作者：张淑佳徐亮郭新梅黄道李卫军浙江大学地球科学学院大气科学系杭州310027 中原工学院环境工程系郑州450007

大气颗粒物吸湿特性能够影响颗粒物的光学效应、云凝结核活性和颗粒物表面的非均相反应特性.目前关于颗粒物内混结构的研究较多,但针对二次有机物对无机盐吸湿性影响的研究还比较缺乏.本研究利用一个2 L的气相流动反应管,实验室模拟α-... 详细信息

大气颗粒物吸湿特性能够影响颗粒物的光学效应、云凝结核活性和颗粒物表面的非均相反应特性.目前关于颗粒物内混结构的研究较多,但针对二次有机物对无机盐吸湿性影响的研究还比较缺乏.本研究利用一个2 L的气相流动反应管,实验室模拟α-蒎烯臭氧氧化生成二次有机气溶胶过程,然后以氯化钠为种子气溶胶在流动反应管末端分别收集11、 15和20 h这3组不同时长二次有机物包裹无机盐具有核-壳结构的单颗粒样品.透射电镜结果显示该模拟系统可以制备典型氯化钠核-有机物壳的颗粒,且有机物壳的厚度随着收集时长的延长变厚.单颗粒吸湿系统研究显示,有机物壳会影响氯化钠的潮解点(纯氯化钠潮解点为77%),并且会束缚氯化钠核的吸湿增长,表现如下:11 h收集时长下单颗粒样品中氯化钠核在相对湿度75.5%时开始潮解,并于78%时完全潮解, 85%湿度下吸湿增长因子为2.5;15 h单颗粒样品中氯化钠核潮解范围为75%~78.5%, 85%湿度下湿增长因子为2.3;20 h样品中核潮解范围则为76%~83%, 85%湿度下湿增长因子为1.8.本研究结果表明:①二次有机物壳影响并使氯化钠提前吸湿潮解;②有机物壳滞后氯化钠的完全潮解点且有机壳越厚滞后作用越明显;③有机物壳抑制了氯化钠核的吸湿增长因子.该研究表明目前通过大气模式模拟及外场观测手段研究颗粒物吸湿性时应考虑无机盐颗粒表面二次有机包裹层的影响.

关键词：二次有机气溶胶氯化钠 α-蒎烯臭氧氧化吸湿性

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ADN高能固体推进剂的吸湿性

兵工学报 2022年第7期43卷 1614-1619页

作者：李磊王艳薇党力汪慧思杜芳陶博文胡翔周水平顾健航天化学动力技术重点实验室湖北襄阳441003 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003 火箭军装备部驻襄阳地区军事代表室湖北襄阳441003

采用平衡器、高效液相色谱、水接触角和机械感度等方法研究ADN及改性ADN基高能固体推进剂的吸湿规律和感度特性。研究结果表明,ADN基高能固体推进剂样品具有较强的吸湿性,25℃,相对湿度75%下吸湿72 h后,增重率达9%,且样品表面出现大量含... 详细信息

采用平衡器、高效液相色谱、水接触角和机械感度等方法研究ADN及改性ADN基高能固体推进剂的吸湿规律和感度特性。研究结果表明,ADN基高能固体推进剂样品具有较强的吸湿性,25℃,相对湿度75%下吸湿72 h后,增重率达9%,且样品表面出现大量含ADN的液滴;而改性ADN基高能固体推进剂的吸湿性显著降低,增重率仅为0.3%,无液滴出现,主要原因是改性ADN与水的接触角显著增加,由改性前8°增加至78°,降低了ADN与空气中水分子的吸附作用。改性ADN基高能固体推进剂的撞击感度和摩擦感度明显改善,临界撞击能由改性前8.1 J提高至14.3 J,摩擦感度由60%降低至32%,这为ADN在固体推进剂中的应用奠定了一定的基础。

关键词：固体推进剂二硝酰胺铵吸湿性感度

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霾天气下城市气溶胶吸湿性的观测

环境科学 2019年第6期40卷 2546-2555页

作者：杨素英田芷洁张铁凝于兴娜李艳伟安俊琳赵秀勇李岩王梓航吴尚南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 辽宁省人工影响天气办公室沈阳110016 国电环境保护研究院国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室南京210031

气溶胶吸湿性对大气能见度有重要影响,是形成霾污染的主要因素之一.利用南京信息工程大学观测获得的2014年4月17日至5月21日气溶胶吸湿增长因子(GF)、OC/EC以及水溶性无机离子资料,对南京霾日气溶胶吸湿性及主要化学组分进行分析.结果表... 详细信息

气溶胶吸湿性对大气能见度有重要影响,是形成霾污染的主要因素之一.利用南京信息工程大学观测获得的2014年4月17日至5月21日气溶胶吸湿增长因子(GF)、OC/EC以及水溶性无机离子资料,对南京霾日气溶胶吸湿性及主要化学组分进行分析.结果表明,随着粒径的增加,平均吸湿增长因子(GF_(mean))数值变化较小,吸湿性标准差(σ)逐渐增大,化学组分的外混合程度逐渐增强;白天气溶胶粒子的吸湿性强于夜间,但是外混合程度弱于夜晚;非霾日气溶胶吸湿性强,外混合程度高,霾日正好与之相反,且随着霾等级的增加,吸湿性和外混合程度都进一步减小;非霾日气溶胶主要水溶性无机离子为NH_4^+、NO_3^-和SO_4^(2-),而霾日OC/EC的含量占比较高;含量相对丰富的OC/EC是造成低湿背景霾天气下小尺度气溶胶吸湿性变弱的主要原因,霾日所处环境相对湿度的高低也是影响气溶胶吸湿能力的重要因素;整个观测期间,南京市气溶胶化学组分中(NH_4)_2SO_4和OC等不可溶物质含量最多,NH_4NO_3含量次之;利用化学组分计算得到的平均吸湿性参数κ_(chem)和利用H-TDMA仪器实际观测计算得出的κ_(mean)存在较好的一致性,两者的相关性在霾天气下进一步增强,因此可以利用气溶胶主要化学组分来预报气溶胶吸湿性.

关键词：城市霾气溶胶吸湿性化学组分

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不溶物吸湿性对绝缘子泄漏电流的影响

高电压技术 2017年第12期43卷 3964-3972页

作者：唐铭骏杨帅杨翠茹周文俊林一峰喻剑辉广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510000 武汉大学电气工程学院武汉430072

污层受潮是污秽外绝缘放电的先决条件,受潮程度由大气环境与污层吸湿性共同作用。为此分析了可溶物与不可溶物的吸湿过程,以磷酸铝作为强吸湿性不溶物,加入到人工污秽成分中。在恒湿环境下开展污秽绝缘子放电试验,研究不溶物吸湿性对绝... 详细信息

污层受潮是污秽外绝缘放电的先决条件,受潮程度由大气环境与污层吸湿性共同作用。为此分析了可溶物与不可溶物的吸湿过程,以磷酸铝作为强吸湿性不溶物,加入到人工污秽成分中。在恒湿环境下开展污秽绝缘子放电试验,研究不溶物吸湿性对绝缘子泄漏电流的影响,主要分析泄漏电流波形、最大幅值、基波幅值、3次谐波幅值以及基波电流电压相位差。结果表明:不溶物吸湿性会影响绝缘子泄漏电流,影响程度由大气湿度与强吸湿性污秽含量决定;污秽中磷酸铝质量分数达到20%、相对湿度≥70%时,磷酸铝污秽绝缘子的泄漏电流特征量明显异于常规污秽绝缘子;基波电流电压相位差对污层吸湿性的反应最为灵敏。强吸湿性不溶物在一定湿度下将吸收更多的水分,促进污层电解质的溶解,使泄漏电流增加,从而降低放电的大气湿度。

关键词：污秽外绝缘吸湿性泄漏电流磷酸铝

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生物气溶胶的吸湿性

中国环境科学 2020年第12期40卷 5105-5114页

作者：陈兰夏迪林钦浩彭超唐明金王新明毕新慧中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室粤港澳环境污染过程与控制联合实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室广东广州510640 广东工业大学环境健康与污染控制研究院环境科学与工程学院广东省环境催化与健康风险控制重点实验室广东广州510006 中国科学院大学北京100049

归纳了有关气溶胶吸湿性的测量方法以及过去近30a来文献中报道的生物气溶胶吸湿性的主要研究成果,总结了不同种类生物气溶胶之间吸湿性的差异.已有研究表明,绝大部分的生物气溶胶粒子都具有一定的吸湿性,当相对湿度为90%时,吸湿增长因... 详细信息

归纳了有关气溶胶吸湿性的测量方法以及过去近30a来文献中报道的生物气溶胶吸湿性的主要研究成果,总结了不同种类生物气溶胶之间吸湿性的差异.已有研究表明,绝大部分的生物气溶胶粒子都具有一定的吸湿性,当相对湿度为90%时,吸湿增长因子约为1.04(真菌孢子)~1.22(细菌),花粉颗粒物吸湿后的质量与之前的比值为1.30~1.55.最后,提出了目前关于生物气溶胶吸湿性研究中尚未解决的科学问题及该领域的主要发展方向.

关键词：生物气溶胶吸湿性细菌真菌孢子花粉藻类

超声辅助糖液渗透处理对真空冷冻干燥桃脆片干制品品质及吸湿性的影响

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食品科学 2022年第17期43卷 117-123页

作者：陈腊梅金鑫毕金峰胡丽娜邱阳吕健中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193

为探究超声辅助糖液渗透处理对真空冷冻干燥桃脆片干制品品质及吸湿性的影响,本实验比较了白桃经4种糖液(蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、低聚异麦芽糖)超声辅助渗透处理后桃片的水分损失率、固形物增加率以及真空冷冻干燥后桃脆片的微观结构、... 详细信息

为探究超声辅助糖液渗透处理对真空冷冻干燥桃脆片干制品品质及吸湿性的影响,本实验比较了白桃经4种糖液(蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、低聚异麦芽糖)超声辅助渗透处理后桃片的水分损失率、固形物增加率以及真空冷冻干燥后桃脆片的微观结构、质构特性(硬度、脆度)、吸湿性及玻璃化转变温度。结果表明:与对照组相比,经超声辅助糖液渗透处理的桃片水分损失率、固形物增加率提升,孔隙更加致密且细胞组织发生破裂和结构坍塌,硬度显著提高(P吸湿性,在相对湿度从0梯度增加到90%的过程中,各处理组样品最终达到吸湿平衡时的质量变化率范围为55.16%~59.63%,对照组为61.43%;与对照组玻璃化转变温度(52.37℃)相比,超声辅助麦芽糖渗透脱水处理使桃脆片体系的玻璃化转变温度升高到64.27℃。综上,超声辅助糖液渗透处理对桃脆片品质产生影响的同时,也对降低桃脆片吸湿性和改变桃脆片体系玻璃化转变温度具有重要影响,本研究可为改善和提升白桃干制品品质提供技术参考。

关键词：桃脆片真空冷冻干燥渗透脱水吸湿性玻璃化转变温度

谷朊粉与乙基纤维素对冻干苹果粉吸湿性的影响

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食品科学 2023年第12期44卷 18-24页

作者：魏玉杰杨晓桐梁宏闪李斌李晶华中农业大学食品科学技术学院湖北武汉430070

为加强谷朊粉(wheat gluten,WG)对冻干苹果粉吸湿性的抑制作用,提高其贮藏品质,选用具有低吸湿性的乙基纤维素(ethyl cellulose,EC)按不同比例替代部分WG制备冻干苹果粉,研究WG与EC对冻干苹果粉吸湿行为、宏观形貌及水分迁移规律的影响... 详细信息

为加强谷朊粉(wheat gluten,WG)对冻干苹果粉吸湿性的抑制作用,提高其贮藏品质,选用具有低吸湿性的乙基纤维素(ethyl cellulose,EC)按不同比例替代部分WG制备冻干苹果粉,研究WG与EC对冻干苹果粉吸湿行为、宏观形貌及水分迁移规律的影响。结果表明,在相对湿度75%环境下,EC添加量每增高10%,冻干苹果粉的平衡吸湿率约降低2.26%。Peleg模型对该类冻干苹果粉样品的吸湿等温线拟合效果最好,且这些样品的吸湿等温线均属于Ⅲ型。此外,冻干苹果粉的宏观照片和低场核磁共振分析结果表明,苹果浆、WG和EC的最优添加配比为7∶2∶1,不仅对冻干苹果粉吸湿性有一定抑制作用,还可避免EC添加量过高导致的高自由度水分增多,更有利于冻干苹果粉保持良好的粉末状态。

关键词：苹果粉谷朊粉乙基纤维素冷冻干燥吸湿性水分迁移