新发现的机制可以在某些条件下快速地形成大气颗粒

卡内基梅隆大学的研究人员与一个国际科学家团队合作发现了一种以前未知的机制，该机制可以在某些条件下非常快速地形成大气颗粒。该研究发表在《自然》杂志上，可以帮助人们为气候变化建模并减少城市中的颗粒污染。

“我们对大气中气候的唯一真正的不确定性与细颗粒和云有关，它们随着时间的变化如何变化，以及它们如何应对气候变化，”托马斯·洛德大学化学教授和一位科学家尼尔·多纳休说。化学工程，工程与公共政策系教授。

在任何给定时间，大气中的微粒数量都会对本地和全球产生重大影响，包括导致城市中不健康的雾霾并影响地球的气候。但是，多纳休指出，颗粒必须达到一定的大小(直径约100纳米)才能产生这些作用。

如果粒子没有达到该大小，它们会很快被包含在其他更大的粒子中。这意味着人们希望在空气中已经充满了较大颗粒的城市环境中，几乎不会产生新颗粒，这些颗粒可能会吞噬小的新颗粒。然而，在这些环境中，相对较普遍的是新的颗粒形成，这在世界各地的城市降雨后雾霾迅速转变时就可以清楚地看出。

多纳休认为这个谜的答案可能在于这项新研究。他说：“我们发现了一种新的方式，可以使大气中的微小核颗粒迅速长大，变得足够大，从而影响气候和健康。”

Donahue的实验室小组长期以来一直是CLOUD实验的一部分，CLOUD实验是国际合作的科学家，他们使用瑞士CERN的特殊腔室研究宇宙射线如何影响大气中粒子和云的形成。该腔室使研究人员可以精确地混合气态化合物，并观察颗粒如何形成和从中生长。

在这项由卡耐基梅隆大学化学博士候选人王明义设计的研究中，CLOUD团队在广泛的温度范围内冷凝了硝酸和氨气，发现生成的新颗粒的生长速度可以比以前观察到的快10到100倍，从而使他们能够达到足以避免被其他颗粒消耗的尺寸。由这两种蒸气形成的化合物硝酸铵(一种常见的肥料)以前被认为是较大颗粒中大气污染的起因，但​​其在帮助微小颗粒生长中的作用尚不清楚。

“这可能有助于解释有核粒子如何在大城市的污染城市环境中长大，这一直是一个大难题，而且它们是如何在大气的上部形成的，在那里它们可能产生强烈的气候影响，”多纳休解释说。该小组目前正在研究这种机制如何在地球高层大气中发挥作用。

对于担任这项研究的共同负责人的王来说，这项研究源于他渴望了解空气污染的强烈愿望。在进行了一项旨在对PM2.5进行采样和分析的本科研究项目之后，Wang决定继续从事这一研究领域，以更好地探索这些小颗粒如何对地球产生如此大的影响以及如何弥补这种影响。

王说：“我意识到那些大气颗粒物从来不是一个简单的空气质量问题，只有亚洲需要解决。” “相反，由于它们对健康和气候的影响，它们是全球性挑战。”

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