第八届青年地学论坛

有机气溶胶的液液相分离是指，随着环境湿度变化，在气溶胶内形成有机富集相与无机富集相的过程。这种相变过程直接调控有机气溶胶的混合态、表面张力与光学性质等理化性质，进而作用于大气环境中的冰凝结核的生长、气溶胶化学反应等物理化学过程，对天气、气候与人类生命健康有重要且深远的影响。当前物理化学模型（例如：AIOMFAC）可以预测微米液滴的液液相分离的相变点与相图，然而由于粒径效应，无法准确预测纳米气溶胶的液液相分离相图。纳米有机气溶胶中的液液相分离，同样由于粒径效应，在实验上呈现出抑制或者禁阻现象。而抑制相分离的主要因素是由热力学主导还是有动力学主导，是纳米气溶胶液液相分离的重要科学问题。
本研究就是通过速冻管-冷冻透射电镜技术，表征模拟体系的纳米有机气溶胶在不同湿度下的形貌，测量纳米气溶胶的液液相分离相图。通过对比微米气溶胶相图，与AIOMFAC模型预测，阐明了不同组分下，纳米有机气溶胶液液相分离的主导因素。实验表明，对于小于40nm气溶胶中的液液相分离禁阻现象，以及当气溶胶组分接近临界点与组分稳定性边界时，相分离行为由热力学主导。而对于其他组分处，气溶胶的液液相分离由动力学主导，平衡时间可达60分钟。这一时间尺度远大于对纳米气溶胶平衡时间的普遍认识，这一现象表明在探究纳米有机气溶胶的大气物理化学过程时，气溶胶相态随时间的演变不可忽略。本课题的研究成果深化了对纳米气溶胶相态的理解，为优化模型预测提供了基础数据，并揭示了将纳米有机气溶胶时间演变纳入模型考量的重要性。

气溶胶,有机气溶胶,液液相分离,冷冻透射电镜