შოთას ბლოგი: 2026

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -

აეროზოლი

ნისლი და ნისლი აეროზოლებია

აეროზოლი არის წვრილი მყარი ნაწილაკების ან თხევადი წვეთების სუსპენზია ჰაერში ან სხვა აირში . აეროზოლები შეიძლება წარმოიქმნას ბუნებრივი ან ადამიანის მიზეზებით . სამეცნიერო ტერმინი „აეროზოლი“ ეხება აირში ნაწილაკების ნარევს და არა მხოლოდ ნაწილაკებს. აეროზოლში თხევადი ან მყარი ნაწილაკების დიამეტრი, როგორც წესი, 1 მკმ-ზე ნაკლებია . მნიშვნელოვანი დალექვის სიჩქარით უფრო დიდი ნაწილაკები ნარევს სუსპენზიად აქცევს, თუმცა განსხვავება არ არის ნათელი.

ბუნებრივი აეროზოლების მაგალითებია გეოლოგიური ან ბიოლოგიური წყაროებიდან წარმოქმნილი ნისლი , ნისლი და მტვერი . გარკვეული ინფექციები ვრცელდება სუნთქვაში მცირე წვეთების საშუალებით , რომლებსაც ზოგჯერ ბიოაეროზოლებს უწოდებენ . ატმოსფერული აეროზოლის რამდენიმე სახეობა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს დედამიწის კლიმატზე: ვულკანური, უდაბნოს მტვერი, ზღვის მარილი, რომლებიც ბიოგენური წყაროებიდან წარმოიშობა და ადამიანის მიერ არის შექმნილი. ვულკანური აეროზოლი სტრატოსფეროში ამოფრქვევის შემდეგ გოგირდმჟავას წვეთების სახით წარმოიქმნება , რომლებიც შეიძლება ორ წლამდე გაგრძელდეს და აირეკლავს მზის სხივებს, რაც ტემპერატურას ამცირებს. უდაბნოს მტვერი, მინერალური ნაწილაკები, რომლებიც დიდ სიმაღლეზეა აფეთქებული, შთანთქავს სითბოს და შეიძლება პასუხისმგებელი იყოს ქარიშხლის ღრუბლების წარმოქმნის შეფერხებაზე.

ყოველდღიურ ენაში აეროზოლი ხშირად აღნიშნავს გამანაწილებელ სისტემას , რომელიც მომხმარებლისთვის პროდუქტს სპრეის ქილიდან აწვდის . ადამიანის მიერ გამოწვეული აეროზოლების სხვა მაგალითებია ატომიზატორებიდან მიღებული სუნამო , რესპირატორული დაავადებების სამკურნალო საშუალებები, მატერიალური ან სამრეწველო წყაროებიდან მიღებული მტვერი , კვამლი , სარწყავი ნისლი, შესხურებული პესტიციდები , ჰაერის ნაწილაკოვანი დამაბინძურებლები და ჰიდროელექტროსადგურებიდან გამონადენიდან მიღებული ნისლი .

ადამიანის მიერ შექმნილი სულფატის აეროზოლები , ძირითადად ნავთობისა და ნახშირის წვის შედეგად, გავლენას ახდენს ღრუბლების ქცევაზე. როდესაც აეროზოლები შთანთქავენ დამაბინძურებლებს, ეს ხელს უწყობს დამაბინძურებლების დალექვას დედამიწის ზედაპირზე, ასევე წყლის ობიექტებში. ^{[ 6 ]} ამან შეიძლება ზიანი მიაყენოს როგორც გარემოს, ასევე ადამიანის ჯანმრთელობას.

გემის ბილიკები არის ღრუბლები , რომლებიც წარმოიქმნება გემების მიერ ოკეანის მშვიდ ჰაერში გამოყოფილი გამონაბოლქვის გარშემო. წყლის მოლეკულები გროვდება გამონაბოლქვიდან გამოყოფილი პაწაწინა ნაწილაკების ( აეროზოლების ) გარშემო და ქმნის ღრუბლის თესლს . თესლზე სულ უფრო მეტი წყალი გროვდება მანამ, სანამ ხილული ღრუბელი არ წარმოიქმნება. გემის ბილიკების შემთხვევაში, ღრუბლის თესლები გადაჭიმულია გრძელ ვიწრო ბილიკზე, სადაც ქარმა გემის გამონაბოლქვი აირების ქარში გადაიტანა, ამიტომ შედეგად მიღებული ღრუბლები ოკეანეზე გადაჭიმულ გრძელ ძაფებს ჰგავს.

ადამიანის მიერ წარმოებული სათბურის გაზებით გამოწვეული დათბობა გარკვეულწილად კომპენსირებულია ადამიანის მიერ წარმოებული აეროზოლების გამაგრილებელი ეფექტით. 2020 წელს საწვავის რეგულაციებმა მნიშვნელოვნად შეამცირა გოგირდის დიოქსიდის გამოყოფა საერთაშორისო გადაზიდვებიდან დაახლოებით 80%-ით, რამაც გამოიწვია მოულოდნელი გლობალური გეოინჟინერიის შეწყვეტის შოკი.

განმარტებები

აეროზოლი განისაზღვრება, როგორც აირში მყარი ან თხევადი ნაწილაკების სუსპენზიური სისტემა. აეროზოლი მოიცავს როგორც ნაწილაკებს, ასევე სუსპენზიურ გაზს, რომელიც, როგორც წესი, ჰაერია. მეტეოროლოგები და კლიმატოლოგები მათ ხშირად ნაწილაკოვან მატერიას უწოდებენ, ხოლო ზომის დიაპაზონებში კლასიფიკაცია, როგორიცაა PM2.5 ან PM10, სასარგებლოა ატმოსფერული დაბინძურების სფეროში, რადგან ზომის ეს დიაპაზონი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ადამიანის ჯანმრთელობაზე მავნე ზემოქმედების დადგენაში. ფრედერიკ გ. დონანმა, სავარაუდოდ, პირველად გამოიყენა ტერმინი აეროზოლი პირველი მსოფლიო ომის დროს , აეროხსნარის , ჰაერში მიკროსკოპული ნაწილაკების ღრუბლების აღსაწერად . ეს ტერმინი განვითარდა ტერმინის ჰიდროზოლის ანალოგიურად , კოლოიდური სისტემის, რომლის დისპერსიული გარემოა წყალი. პირველადი აეროზოლები შეიცავს ნაწილაკებს, რომლებიც პირდაპირ შეჰყავთ აირში; მეორადი აეროზოლები წარმოიქმნება აირიდან ნაწილაკებად გარდაქმნის გზით.

აეროზოლების ძირითადი ჯგუფებია სულფატები, ორგანული ნახშირბადი, შავი ნახშირბადი, ნიტრატები, მინერალური მტვერი და ზღვის მარილი, რომლებიც, როგორც წესი, ერთმანეთში იკვრება და რთულ ნარევს წარმოქმნის. აეროზოლების სხვადასხვა ტიპი, რომლებიც კლასიფიცირდება ფიზიკური ფორმისა და წარმოქმნის წესის მიხედვით, მოიცავს მტვერს, კვამლს, ნისლს, კვამლს და ნისლს.

აეროზოლის კონცენტრაციის რამდენიმე საზომი არსებობს. გარემოსდაცვითი მეცნიერება და გარემოს ჯანმრთელობა ხშირად იყენებს მასის კონცენტრაციას ( M ), რომელიც განისაზღვრება, როგორც ნაწილაკების მასა მოცულობის ერთეულზე, ერთეულებში, როგორიცაა μg/m3 ^. ასევე ხშირად გამოიყენება რიცხვითი კონცენტრაცია ( N ), ნაწილაკების რაოდენობა მოცულობის ერთეულზე, ერთეულებში, როგორიცაა რაოდენობა მ3-ზე ^ან რაოდენობა სმ3- ^ზე .

ნაწილაკების ზომას მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს ნაწილაკების თვისებებზე და აეროზოლის ნაწილაკების რადიუსი ან დიამეტრი ( dp ₎ აეროზოლების დასახასიათებლად გამოყენებული ძირითადი თვისებაა.

აეროზოლები განსხვავდებიან დისპერსიულობით . ლაბორატორიაში წარმოებული მონოდისპერსული აეროზოლი შეიცავს ერთგვაროვანი ზომის ნაწილაკებს. თუმცა, აეროზოლების უმეტესობა, როგორც პოლიდისპერსული კოლოიდური სისტემები, ნაწილაკების ზომების დიაპაზონს ავლენს. სითხის წვეთები თითქმის ყოველთვის თითქმის სფერულია, მაგრამ მეცნიერები იყენებენ ეკვივალენტურ დიამეტრს მყარი ნაწილაკების სხვადასხვა ფორმის თვისებების დასახასიათებლად, რომელთაგან ზოგიერთი ძალიან არარეგულარულია. ეკვივალენტური დიამეტრი არის სფერული ნაწილაკის დიამეტრი, რომელსაც აქვს გარკვეული ფიზიკური თვისების იგივე მნიშვნელობა, რაც არარეგულარულ ნაწილაკს. ეკვივალენტური მოცულობითი დიამეტრი ( d _e ) განისაზღვრება, როგორც არარეგულარული ნაწილაკის მოცულობის იგივე სფეროს დიამეტრი. ასევე ხშირად გამოიყენება აეროდინამიკური დიამეტრი , d _a .

გენერაცია და გამოყენება

ადამიანები აეროზოლებს სხვადასხვა მიზნით წარმოქმნიან, მათ შორის:

როგორც სატესტო აეროზოლები ინსტრუმენტების დაკალიბრებისთვის , კვლევის ჩასატარებლად და ნიმუშების აღების აღჭურვილობისა და ჰაერის ფილტრების ტესტირებისთვის;
დეოდორანტების , საღებავების და სხვა სამომხმარებლო პროდუქტების სპრეის სახით მიწოდება ;
გაფანტვისა და სასოფლო-სამეურნეო გამოყენებისთვის
სასუნთქი გზების დაავადების სამედიცინო მკურნალობისთვის ; და
საწვავის ინექციის სისტემებსა და სხვა წვის ტექნოლოგიებში.

აეროზოლების გენერირების ზოგიერთი მოწყობილობაა:

აეროზოლური სპრეი
ატომიზატორის საქშენი ან ნებულაიზერი
ელექტროსპრეი
ელექტრონული სიგარეტი
ვიბრაციული ხვრელის აეროზოლის გენერატორი (VOAG)

ატმოსფეროში

თანამგზავრული ფოტო, რომელიც კოსმოსიდან ხილულ აეროზოლურ დაბინძურებას აჩვენებს — **აეროზოლური დაბინძურება ჩრდილოეთ ინდოეთსა და ბანგლადეშში**

ატმოსფერული აეროზოლის რამდენიმე სახეობა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს დედამიწის კლიმატზე: ვულკანური, უდაბნოს მტვერი, ზღვის მარილი, რომელიც ბიოგენური წყაროებიდან წარმოიშობა და ადამიანის მიერ არის შექმნილი. ვულკანური აეროზოლი სტრატოსფეროში ამოფრქვევის შემდეგ გოგირდმჟავას წვეთების სახით წარმოიქმნება , რომლებიც შეიძლება ორ წლამდე არსებობდეს და მზის შუქს აირეკლავს, რაც ტემპერატურას ამცირებს. უდაბნოს მტვერი, მინერალური ნაწილაკები, რომლებიც დიდ სიმაღლეზეა აფეთქებული, სითბოს შთანთქავს და შესაძლოა პასუხისმგებელი იყოს ქარიშხლის ღრუბლების წარმოქმნის შეფერხებაზე. ადამიანის მიერ შექმნილი სულფატის აეროზოლები , ძირითადად ნავთობისა და ნახშირის წვის შედეგად, გავლენას ახდენს ღრუბლების ქცევაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ჰიდრომეტეორი , მყარი და თხევადი, შეიძლება აღიწეროს, როგორც აეროზოლი, ჩვეულებრივ განასხვავებენ ასეთ დისპერსიებს (ანუ ღრუბლებს და ნალექებს), რომლებიც შეიცავს შედარებით დიდ წყლის წვეთებს ან ყინულის კრისტალებს და აეროზოლის ნაწილაკებს. დედამიწის ატმოსფერო შეიცავს სხვადასხვა ტიპისა და კონცენტრაციის აეროზოლებს, მათ შორის შემდეგ რაოდენობას:

ბუნებრივი არაორგანული მასალები: წვრილი მტვერი, ზღვის მარილი ან წყლის წვეთები
ბუნებრივი ორგანული მასალები: კვამლი, მტვერი , სპორები ან ბაქტერიები
ანთროპოგენური წვის პროდუქტები, როგორიცაა: კვამლი, ფერფლი ან მტვერი

აეროზოლები ურბანულ ეკოსისტემებში სხვადასხვა ფორმით გვხვდება , მაგალითად:

მტვერი
სიგარეტის კვამლი
აეროზოლური სპრეის ქილებიდან ნისლი
ჭვარტლი ან ორთქლი ავტომობილის გამონაბოლქვში

დედამიწის ატმოსფეროში აეროზოლების არსებობამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს მის კლიმატზე, ასევე ადამიანის ჯანმრთელობაზე.

ეფექტები

ვულკანური ამოფრქვევები ატმოსფეროში დიდი რაოდენობით გოგირდმჟავას , წყალბადის სულფიდსა და მარილმჟავას გამოყოფს. ეს აირები აეროზოლებს წარმოადგენენ და საბოლოოდ დედამიწაზე მჟავა წვიმის სახით ბრუნდებიან, რაც გარემოსა და ადამიანის სიცოცხლეზე არაერთ უარყოფით გავლენას ახდენს.

როდესაც აეროზოლები შთანთქავენ დამაბინძურებლებს, ეს ხელს უწყობს დამაბინძურებლების დალექვას როგორც დედამიწის ზედაპირზე, ასევე წყლის ობიექტებში. ამან შეიძლება ზიანი მიაყენოს როგორც გარემოს, ასევე ადამიანის ჯანმრთელობას.

აეროზოლები დედამიწის ენერგეტიკულ ბიუჯეტთან ორი გზით ურთიერთქმედებენ , პირდაპირ და ირიბად.

მაგ., პირდაპირი ეფექტია აეროზოლების მიერ შემომავალი მზის რადიაციის გაფანტვა და შთანთქმა. ეს ძირითადად გამოიწვევს ზედაპირის გაგრილებას (მზის რადიაცია კოსმოსში იფანტება), მაგრამ ასევე შეიძლება ხელი შეუწყოს ზედაპირის დათბობას (რაც გამოწვეულია შემომავალი მზის ენერგიის შთანთქმით). ეს იქნება სათბურის ეფექტის დამატებითი ელემენტი და შესაბამისად, ხელს შეუწყობს გლობალური კლიმატის ცვლილებას.
არაპირდაპირი ეფექტები გულისხმობს აეროზოლის ჩარევას იმ წარმონაქმნებში , რომლებიც პირდაპირ ურთიერთქმედებენ რადიაციასთან. მაგალითად, მათ შეუძლიათ შეცვალონ ქვედა ატმოსფეროში ღრუბლის ნაწილაკების ზომა, რითაც ცვლიან ღრუბლების მიერ სინათლის ასახვის და შთანთქმის წესს და, შესაბამისად, ცვლიან დედამიწის ენერგეტიკულ ბიუჯეტს.
არსებობს მტკიცებულება, რომელიც მიუთითებს, რომ ანთროპოგენური აეროზოლები ზოგიერთ რაიონში რეალურად ანეიტრალებს სათბურის გაზების ეფექტს, რის გამოც ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში ზედაპირის დათბობა უფრო ნელა მიმდინარეობს, ვიდრე სამხრეთ ნახევარსფეროში, თუმცა ეს მხოლოდ იმას ნიშნავს, რომ ჩრდილოეთ ნახევარსფერო სითბოს მოგვიანებით შთანთქავს სამხრეთიდან უფრო თბილ წყლებს მოტანილი ოკეანის დინების მეშვეობით. თუმცა, გლობალური მასშტაბით, აეროზოლური გაგრილება ამცირებს სათბურის გაზებით გამოწვეულ გათბობას მისი სრულად კომპენსირების გარეშე.

გემის კვალი არის ღრუბლები , რომლებიც წარმოიქმნება გემების მიერ ოკეანის მშვიდ ჰაერში გამოყოფილი გამონაბოლქვის გარშემო. წყლის მოლეკულები გროვდება გამონაბოლქვიდან გამოყოფილი პაწაწინა ნაწილაკების ( აეროზოლების ) გარშემო და ქმნის ღრუბლის თესლს . თესლზე სულ უფრო მეტი წყალი გროვდება მანამ, სანამ ხილული ღრუბელი არ წარმოიქმნება. გემის კვალის შემთხვევაში, ღრუბლის თესლები გადაჭიმულია გრძელ ვიწრო ბილიკზე, სადაც ქარმა გემის გამონაბოლქვი აირების აფეთქება მოახდინა, ამიტომ შედეგად მიღებული ღრუბლები ოკეანეზე გადაჭიმულ გრძელ ძაფებს ჰგავს.

20 μm დიაპაზონის აეროზოლები განსაკუთრებით დიდხანს ძლებენ კონდიცირებულ ოთახებში მათი „რეაქტიული მხედრის“ ქცევის გამო (მოძრაობენ ჰაერის ნაკადებთან ერთად, გრავიტაციულად ცვივა ნელა მოძრავ ჰაერში); რადგან აეროზოლის ეს ზომა ყველაზე ეფექტურად ადსორბირდება ადამიანის ცხვირში, COVID-19- ის პირველყოფილ ინფექციის კერაში , ასეთმა აეროზოლებმა შეიძლება ხელი შეუწყონ პანდემიის განვითარებას.

10 მკმ-ზე ნაკლები ეფექტური დიამეტრის მქონე აეროზოლის ნაწილაკებს შეუძლიათ ბრონქებში მოხვედრა, ხოლო 2.5 მკმ-ზე ნაკლები ეფექტური დიამეტრის მქონე ნაწილაკებს შეუძლიათ ფილტვებში გაზის გაცვლის რეგიონში შეღწევა , რაც შეიძლება საშიში იყოს ადამიანის ჯანმრთელობისთვის.

ზომის განაწილება

მონოდისპერსული აეროზოლისთვის, ნაწილაკების ზომის აღსაწერად საკმარისია ერთი რიცხვი - ნაწილაკების დიამეტრი. თუმცა, ნაწილაკების ზომის უფრო რთული განაწილებები აღწერს ნაწილაკების ზომებს პოლიდისპერსულ აეროზოლში. ეს განაწილება განსაზღვრავს ნაწილაკების ფარდობით რაოდენობას, დალაგებული ზომის მიხედვით. ნაწილაკების ზომის განაწილების განსაზღვრის ერთი მიდგომა იყენებს ნიმუშში თითოეული ნაწილაკის ზომების ჩამონათვალს. თუმცა, ამ მიდგომის დადგენა მილიონობით ნაწილაკის შემცველ აეროზოლებში დამღლელია და გამოყენება მოუხერხებელია. სხვა მიდგომა ზომის დიაპაზონს ინტერვალებად ყოფს და თითოეულ ინტერვალში ნაწილაკების რაოდენობას (ან პროპორციას) პოულობს. ეს მონაცემები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ჰისტოგრამის სახით, სადაც თითოეული ზოლის ფართობი წარმოადგენს ნაწილაკების პროპორციას ამ ზომის ჯგუფში, რაც ჩვეულებრივ ნორმალიზდება ჯგუფში ნაწილაკების რაოდენობის ინტერვალის სიგანეზე გაყოფით ისე, რომ თითოეული ზოლის ფართობი პროპორციული იყოს იმ ზომის დიაპაზონში ნაწილაკების რაოდენობისა, რომელსაც ის წარმოადგენს. ^{[ 34 ]} თუ ჯგუფებში სიგანე ნულისკენ იხრება , სიხშირის ფუნქციაა: ^{[ 35 ]}

\mathrm {d} f=f(d_{p})\,\mathrm {d} d_{p}

სად

d_{p}

არის ნაწილაკების დიამეტრი

\,\mathrm {d} f

არის ნაწილაკების წილი, რომელთა დიამეტრია

d_{p}

და

d_{p}

\mathrm {d} d_{p}

f(d_{p})

არის სიხშირის ფუნქცია

ამგვარად, ორ ზომას a და b შორის სიხშირის მრუდის ქვეშ არსებული ფართობი წარმოადგენს ნაწილაკების მთლიან წილს ამ ზომის დიაპაზონში: ^{[ 35 ]}

f_{ab}=\int _{a}^{b}f(d_{p})\,\mathrm {d} d_{p}

მისი ფორმულირება ასევე შესაძლებელია N-ის საერთო რიცხვითი სიმკვრივის მიხედვით : ^{[ 36 ]}

dN=N(d_{p})\,\mathrm {d} d_{p}

სფერული აეროზოლური ნაწილაკების გათვალისწინებით, აეროზოლის ზედაპირის ფართობი მოცულობის ერთეულზე ( S ) მოცემულია წამის მომენტით : ^{[ 36 ]}

S=\pi \int _{0}^{\infty }N(d_{p})d_{p}^{2}\,\mathrm {d} d_{p}

ხოლო მესამე მომენტი იძლევა ნაწილაკების მთლიან მოცულობით კონცენტრაციას ( V ): ^{[ 36 ]}

V=\pi /6\int _{0}^{\infty }N(d_{p})d_{p}^{3}\,\mathrm {d} d_{p}

ნაწილაკების ზომის განაწილება შეიძლება მიახლოებით გამოითვალოს. ნორმალური განაწილება, როგორც წესი, სათანადოდ არ აღწერს აეროზოლებში ნაწილაკების ზომის განაწილებას უფრო დიდი ნაწილაკების გრძელ კუდთან დაკავშირებული დახრილობის გამო . ასევე, ისეთი რაოდენობისთვის, რომელიც დიდ დიაპაზონში იცვლება, როგორც ეს აეროზოლის მრავალი ზომის შემთხვევაში ხდება, განაწილების სიგანე გულისხმობს ნაწილაკების უარყოფით ზომებს, რაც ფიზიკურად რეალისტური არ არის. თუმცა, ნორმალური განაწილება შეიძლება შესაფერისი იყოს ზოგიერთი აეროზოლისთვის, როგორიცაა სატესტო აეროზოლები, გარკვეული მტვრის მარცვლები და სპორები .

უფრო ფართოდ გამოყენებული ლოგ-ნორმალური განაწილება რიცხვით სიხშირეს შემდეგნაირად იძლევა:

\mathrm {d} f={\frac {1}{d_{p}\sigma {\sqrt {2\pi }}}}e^{-{\frac {(ln(d_{p})-{\bar {d_{p}}})^{2}}{2\sigma ^{2}}}}\mathrm {d} d_{p}

სადაც:

\sigma

არის ზომის განაწილების სტანდარტული გადახრა და

{\bar {d_{p}}}

არის არითმეტიკული საშუალო დიამეტრი.

ლოგ-ნორმალურ განაწილებას არ აქვს უარყოფითი მნიშვნელობები, შეუძლია მოიცვას მნიშვნელობების ფართო დიაპაზონი და საკმაოდ კარგად ერგება დაკვირვებული ზომის განაწილების მრავალ ვარიანტს.

ნაწილაკების ზომის დასახასიათებლად ზოგჯერ გამოყენებული სხვა განაწილებებია: როზინ-რამლერის განაწილება , რომელიც გამოიყენება უხეშად გაფანტულ მტვერსა და შესხურებებზე; ნუკიამა-ტანასავას განაწილება, უკიდურესად ფართო ზომის დიაპაზონის შესხურებებისთვის; სიმძლავრის ფუნქციის განაწილება , რომელიც ზოგჯერ გამოიყენება ატმოსფერულ აეროზოლებზე; ექსპონენციალური განაწილება , რომელიც გამოიყენება ფხვნილისებრ მასალებზე; და ღრუბლის წვეთებისთვის, ხრგიან-მაზინის განაწილება.

ფიზიკა

სითხეში ნაწილაკის ტერმინალური სიჩქარე

რეინოლდსის რიცხვის დაბალი მნიშვნელობებისთვის (<1), რაც აეროზოლის მოძრაობის უმეტესობისთვის მართალია, სტოქსის კანონი აღწერს სითხეში მყარი სფერული ნაწილაკის წინააღმდეგობის ძალას. თუმცა, სტოქსის კანონი მხოლოდ მაშინ არის ვალიდური, როდესაც ნაწილაკის ზედაპირზე გაზის სიჩქარე ნულის ტოლია. თუმცა, აეროზოლებისთვის დამახასიათებელი მცირე ნაწილაკებისთვის (< 1 μm), ეს ვარაუდი არ მართლდება. ამ შეცდომის ასახსნელად, შეიძლება შემოვიღოთ კანინგჰემის კორექციის კოეფიციენტი , რომელიც ყოველთვის 1-ზე მეტია. ამ კოეფიციენტის გათვალისწინებით, ვიპოვით ნაწილაკზე წინააღმდეგობის ძალასა და მის სიჩქარეს შორის კავშირს:

F_{D}={\frac {3\pi \eta Vd}{C_{c}}}

სად

F_{D}

არის სფერულ ნაწილაკზე მოქმედი წინააღმდეგობის ძალა

\eta

არის გაზის დინამიური სიბლანტე

ვ

არის ნაწილაკების სიჩქარე

C_{c}

არის კანინგჰემის კორექციის ფაქტორი.

ეს საშუალებას გვაძლევს გამოვთვალოთ უძრავ ჰაერში გრავიტაციული დალექვის პროცესში მყოფი ნაწილაკის საბოლოო სიჩქარე . ამომგდები ეფექტების უგულებელყოფით, ვიღებთ:

V_{TS}={\frac {\rho _{p}d^{2}gC_{c}}{18\eta }}

სად

V_{TS}

არის ნაწილაკის საბოლოო დალექვის სიჩქარე.

ტერმინალური სიჩქარის გამოყვანა ასევე შესაძლებელია სხვა სახის ძალებისთვის. თუ სტოქსის კანონი მართალია, მაშინ მოძრაობისადმი წინააღმდეგობა სიჩქარის პირდაპირპროპორციულია. პროპორციულობის მუდმივა ნაწილაკის მექანიკური მობილურობაა ( B ):

B={\frac {V}{F_{D}}}={\frac {C_{c}}{3\pi \eta d}}

ნებისმიერი გონივრული საწყისი სიჩქარით მოძრავი ნაწილაკი ექსპონენციალურად უახლოვდება თავის საბოლოო სიჩქარეს e- დაკეცვის დროით, რომელიც ტოლია მოდუნების დროისა:

V(t)=V_{f}-(V_{f}-V_{0})e^{-{\frac {t}{\tau }}}

სადაც:

V(t)

არის ნაწილაკის სიჩქარე t დროს

V_{f}

არის ნაწილაკების საბოლოო სიჩქარე

V_{0}

არის ნაწილაკების საწყისი სიჩქარე

არასფერული ნაწილაკების ფორმის ეფექტის გასათვალისწინებლად, სტოქსის კანონზე გამოიყენება კორექტირების ფაქტორი, რომელიც ცნობილია როგორც დინამიური ფორმის ფაქტორი . იგი განისაზღვრება, როგორც არარეგულარული ნაწილაკის წინაღობის ძალის თანაფარდობა იმავე მოცულობისა და სიჩქარის მქონე სფერული ნაწილაკის წინაღობის ძალასთან:

\chi ={\frac {F_{D}}{3\pi \eta Vd_{e}}}

სადაც:

\chi

არის დინამიური ფორმის ფაქტორი

აეროდინამიკური დიამეტრი

არარეგულარული ნაწილაკის აეროდინამიკური დიამეტრი განისაზღვრება, როგორც სფერული ნაწილაკის დიამეტრი, რომლის სიმკვრივეა 1000 კგ/მ ³ და იგივე დალექვის სიჩქარე, რაც არარეგულარული ნაწილაკს.

სრიალის კორექციის უგულებელყოფით, ნაწილაკი ჩერდება აეროდინამიკური დიამეტრის კვადრატის პროპორციული საბოლოო სიჩქარით , d _a :

V_{TS}={\frac {\rho _{0}d_{a}^{2}g}{18\eta }}

სად

\ \rho _{0}

= ნაწილაკების სტანდარტული სიმკვრივე (1000 კგ/მ ³ ).

ეს განტოლება იძლევა აეროდინამიკურ დიამეტრს:

d_{a}=d_{e}\left({\frac {\rho _{p}}{\rho _{0}\chi }}\right)^{\frac {1}{2}}

აეროდინამიკური დიამეტრის გამოყენება შესაძლებელია ნაწილაკოვანი დამაბინძურებლების ან ინჰალაციური პრეპარატების მიმართ, რათა ვიწინასწარმეტყველოთ, სასუნთქი გზების რომელ ნაწილში გროვდება ასეთი ნაწილაკები. ფარმაცევტული კომპანიები, როგორც წესი, იყენებენ აეროდინამიკურ დიამეტრს და არა გეომეტრიულ დიამეტრს ინჰალაციურ პრეპარატებში ნაწილაკების დასახასიათებლად.

დინამიკა

წინა განხილვა აეროზოლის ცალკეულ ნაწილაკებზე იყო ორიენტირებული. ამის საპირისპიროდ, აეროზოლის დინამიკა ხსნის აეროზოლის სრული პოპულაციების ევოლუციას. ნაწილაკების კონცენტრაცია დროთა განმავლობაში იცვლება მრავალი პროცესის შედეგად. გარე პროცესები, რომლებიც ნაწილაკებს შესწავლილი აირის მოცულობის გარეთ გადააქვთ, მოიცავს დიფუზიას , გრავიტაციულ დალექვას, ელექტრულ მუხტებს და სხვა გარე ძალებს, რომლებიც იწვევენ ნაწილაკების მიგრაციას. გაზის მოცემული მოცულობის შიდა პროცესების მეორე ნაკრები მოიცავს ნაწილაკების წარმოქმნას (ნუკლეაციას), აორთქლებას, ქიმიურ რეაქციას და კოაგულაციას.

დიფერენციალური განტოლება, რომელსაც აეროზოლის ზოგადი დინამიური განტოლება (GDE) ეწოდება , ახასიათებს აეროზოლში ნაწილაკების რაოდენობრივი სიმკვრივის ევოლუციას ამ პროცესების გამო.

{\frac {\partial {n_{i}}}{\partial {t}}}=-\nabla \cdot n_{i}\mathbf {q} +\nabla \cdot D_{p}\nabla _{i}n_{i}+\left({\frac {\partial {n_{i}}}{\partial {t}}}\right)_{\mathrm {growth} }+\left({\frac {\partial {n_{i}}}{\partial {t}}}\right)_{\mathrm {coag} }-\nabla \cdot \mathbf {q} _{F}n_{i}

დროში ცვლილება = კონვექციური ტრანსპორტი + ბრაუნის დიფუზია + აირი-ნაწილაკების ურთიერთქმედება + კოაგულაცია + გარე ძალებით მიგრაცია

სად:

n_{i}

არის ზომის კატეგორიის ნაწილაკების რიცხვითი სიმკვრივე

მე

\mathbf {q}

არის ნაწილაკების სიჩქარე

D_{p}

არის ნაწილაკის სტოქსის-აინშტაინის დიფუზიურობა

\mathbf {q} _{F}

არის ნაწილაკის სიჩქარე, რომელიც დაკავშირებულია გარე ძალასთან

კოაგულაცია

როდესაც აეროზოლში ნაწილაკები და წვეთები ერთმანეთს ეჯახება, მათ შეიძლება განიცადონ შერწყმა ან აგრეგაცია. ეს პროცესი იწვევს აეროზოლის ნაწილაკების ზომის განაწილების ცვლილებას, რომლის დიამეტრიც იზრდება ნაწილაკების საერთო რაოდენობის შემცირებასთან ერთად. ზოგჯერ ნაწილაკები შეიძლება დაიშალოს მრავალ პატარა ნაწილაკად; თუმცა, ეს პროცესი, როგორც წესი, ძირითადად ხდება ნაწილაკებში, რომლებიც ძალიან დიდია აეროზოლებად ჩასათვალებლად.

დინამიკის რეჟიმები

ნაწილაკის კნუდსენის რიცხვი განსაზღვრავს სამ განსხვავებულ დინამიურ რეჟიმს, რომლებიც აეროზოლის ქცევას არეგულირებენ:

K_{n}={\frac {2\lambda }{d}}

სად $\lambda$ არის სუსპენზიური აირის საშუალო თავისუფალი გზა და $დ$ არის ნაწილაკის დიამეტრი. თავისუფალ მოლეკულურ რეჟიმში მყოფი ნაწილაკებისთვის , K _n >> 1; ნაწილაკები პატარაა შეწონილი აირის საშუალო თავისუფალ გზასთან შედარებით. ამ რეჟიმში, ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ შეწონილ აირთან აირის მოლეკულებთან „ბალისტური“ შეჯახებების სერიის მეშვეობით. ამრიგად, ისინი იქცევიან აირის მოლეკულების მსგავსად, მიდრეკილნი არიან მიჰყვნენ დინების ხაზებს და სწრაფად დიფუზირდნენ ბრაუნის მოძრაობით. მასის ნაკადის განტოლება თავისუფალ მოლეკულურ რეჟიმშია:

I={\frac {\pi a^{2}}{k_{b}}}\left({\frac {P_{\infty }}{T_{\infty }}}-{\frac {P_{A}}{T_{A}}}\right)\cdot C_{A}\alpha

სადაც a არის ნაწილაკის რადიუსი, P _∞ და P _A არის წნევა, შესაბამისად, წვეთიდან დაშორებით და წვეთის ზედაპირზე, k _b არის ბოლცმანის მუდმივა, T არის ტემპერატურა, C _A არის საშუალო თერმული სიჩქარე და α არის მასის აკომოდაციის კოეფიციენტი. ამ განტოლების გამოყვანა გულისხმობს მუდმივ წნევას და მუდმივ დიფუზიის კოეფიციენტს.

ნაწილაკები უწყვეტ რეჟიმში არიან , როდესაც K _n << 1. ამ რეჟიმში ნაწილაკები დიდია შეწონილი აირის საშუალო თავისუფალ გზასთან შედარებით, რაც იმას ნიშნავს, რომ შეწონილი აირი მოქმედებს როგორც ნაწილაკის გარშემო მოძრავი უწყვეტი სითხე. ამ რეჟიმში მოლეკულური ნაკადია:

I_{cont}\sim {\frac {4\pi aM_{A}D_{AB}}{RT}}\left(P_{A\infty }-P_{AS}\right)

სადაც a არის ნაწილაკი A- ს რადიუსი , M _A არის ნაწილაკი A- ს მოლეკულური მასა , D _AB არის დიფუზიის კოეფიციენტი ნაწილაკებს A-სა და B-ს შორის , R არის იდეალური აირის მუდმივა, T არის ტემპერატურა (აბსოლუტურ ერთეულებში, როგორიცაა კელვინი), ხოლო P _A∞ და P _AS არის წნევა უსასრულო და ზედაპირზე შესაბამისად.

გარდამავალი რეჟიმი შეიცავს თავისუფალ მოლეკულურ და უწყვეტ რეჟიმებს შორის მოქცეულ ყველა ნაწილაკს ანუ K _n ≈ 1. ნაწილაკის მიერ განცდილი ძალები წარმოადგენს ცალკეულ აირის მოლეკულებთან ურთიერთქმედებისა და მაკროსკოპული ურთიერთქმედებების რთულ კომბინაციას. მასის ნაკადის აღმწერი ნახევრად ემპირიული განტოლებაა:

I=I_{cont}\cdot {\frac {1+K_{n}}{1+1.71K_{n}+1.33{K_{n}}^{2}}}

სადაც I _cont არის მასის ნაკადი უწყვეტ რეჟიმში. ამ ფორმულას ფუქს-სუტუგინის ინტერპოლაციის ფორმულა ეწოდება. ეს განტოლებები არ ითვალისწინებს სითბოს გამოყოფის ეფექტს.

დაყოფა

აეროზოლის დაყოფის თეორია, შესაბამისად, არეგულირებს აეროზოლის ზედაპირზე კონდენსაციას და აორთქლებას აეროზოლის ზედაპირიდან. მასის კონდენსაცია იწვევს აეროზოლის ნაწილაკების ზომის განაწილების რეჟიმის ზრდას; პირიქით, აორთქლება იწვევს რეჟიმის შემცირებას. ნუკლეაცია არის აეროზოლური მასის წარმოქმნის პროცესი აირისებრი წინამორბედის, კერძოდ, ორთქლის კონდენსაციისგან . ორთქლის წმინდა კონდენსაცია მოითხოვს ზეგაჯერებას, ნაწილობრივ წნევას, რომელიც აღემატება მისი ორთქლის წნევას . ეს შეიძლება მოხდეს სამი მიზეზის გამო:

სისტემის ტემპერატურის შემცირება ამცირებს ორთქლის წნევას.
ქიმიურმა რეაქციებმა შეიძლება გაზარდოს გაზის ნაწილობრივი წნევა ან შეამციროს მისი ორთქლის წნევა.
სისტემაში დამატებითი ორთქლის დამატებამ შეიძლება შეამციროს წონასწორობის ორთქლის წნევა რაულტის კანონის შესაბამისად .

არსებობს ნუკლეაციის ორი ტიპის პროცესი. აირების კონდენსაცია უპირატესად ხდება უკვე არსებული აეროზოლური ნაწილაკების ზედაპირებზე, რაც ცნობილია როგორც ჰეტეროგენული ნუკლეაცია . ეს პროცესი იწვევს დიამეტრის ზრდას ნაწილაკების ზომის განაწილების რეჟიმში მუდმივი რაოდენობის კონცენტრაციით. საკმარისად მაღალი სუპერსატურაციის და შესაფერისი ზედაპირების არარსებობის შემთხვევაში, ნაწილაკები შეიძლება კონდენსირდეს უკვე არსებული ზედაპირის არარსებობის შემთხვევაში, რაც ცნობილია როგორც ერთგვაროვანი ნუკლეაცია . ეს იწვევს ძალიან პატარა, სწრაფად მზარდი ნაწილაკების დამატებას ნაწილაკების ზომის განაწილებაში.

გააქტიურება

აეროზოლებში ნაწილაკებს წყალი ფარავს და ააქტიურებს , როგორც წესი, ღრუბლის წვეთის წარმოქმნის კონტექსტში (მაგალითად, ტყეში ხეებიდან აეროზოლების მიერ ბუნებრივი ღრუბლის დათესვა). კელვინის განტოლების მიხედვით (თხევადი წვეთების მრუდზე დაყრდნობით), პატარა ნაწილაკებს წონასწორობის შესანარჩუნებლად უფრო მაღალი გარემოს ფარდობითი ტენიანობა სჭირდებათ , ვიდრე დიდ ნაწილაკებს. შემდეგი ფორმულა იძლევა წონასწორობის დროს ფარდობით ტენიანობას :

RH={\frac {p_{s}}{p_{0}}}\times 100\%=S\times 100\%

სად $p_{s}$ არის წონასწორობის მდგომარეობაში მყოფი ნაწილაკის ზემოთ გაჯერებული ორთქლის წნევა (მოხრილი სითხის წვეთის გარშემო), p ₀ არის გაჯერებული ორთქლის წნევა (იგივე სითხის ბრტყელი ზედაპირი) და S არის გაჯერების კოეფიციენტი.

კელვინის განტოლება მრუდი ზედაპირის ზემოთ გაჯერებული ორთქლის წნევისთვის არის:

\ln {p_{s} \over p_{0}}={\frac {2\sigma M}{RT\rho \cdot r_{p}}}

სადაც rp _{წვეთის} რადიუსია, σ ზედაპირული დაჭიმულობა, ρ სიმკვრივე, M მოლური მასა, T ტემპერატურა და R მოლური აირის მუდმივა.

ზოგადი დინამიური განტოლების ამოხსნა

ზოგადი დინამიური განტოლების (GDE) ზოგადი ამოხსნები არ არსებობს ; ზოგადი დინამიური განტოლების ამოსახსნელად გამოყენებული გავრცელებული მეთოდები მოიცავს:

მომენტის მეთოდი
მოდალური/სექციური მეთოდი, და
მომენტების კვადრატურული მეთოდი /ტეილორის სერიების გაფართოების მეთოდი მომენტების და
მონტე კარლოს მეთოდი.
აღმოჩენა

აეროზოლების გაზომვა შესაძლებელია როგორც ადგილზე , ასევე დისტანციური ზონდირების ტექნიკის გამოყენებით, როგორც მიწიდან, ასევე ჰაერიდან.

ადგილზე დაკვირვებები

ადგილზე გაზომვის ზოგიერთი ხელმისაწვდომი ტექნიკა მოიცავს:

დისტანციური ზონდირების მიდგომა

დისტანციური ზონდირების მეთოდები მოიცავს:

ზომის შერჩევითი შერჩევა

ნაწილაკებს შეუძლიათ დაილექონ ცხვირში , პირის ღრუში , ხახასა და ხორხში (თავის სასუნთქი გზების რეგიონი), სასუნთქი გზების უფრო ღრმად (ტრაქეიდან ტერმინალურ ბრონქიოლებამდე ) ან ალვეოლურ რეგიონში . აეროზოლური ნაწილაკების სასუნთქ სისტემაში დალექვის ადგილმდებარეობა მნიშვნელოვნად განსაზღვრავს ასეთი აეროზოლების ზემოქმედების ჯანმრთელობაზე ზემოქმედებას. ამ ფენომენმა აიძულა ადამიანები გამოეგონათ აეროზოლური სინჯის აღმდგენი მოწყობილობები, რომლებიც ირჩევენ აეროზოლური ნაწილაკების ქვეჯგუფს, რომლებიც აღწევენ სასუნთქი სისტემის გარკვეულ ნაწილებამდე.

აეროზოლის ნაწილაკების ზომის განაწილების ამ ქვეჯგუფების მაგალითები, რომლებიც მნიშვნელოვანია შრომის ჯანმრთელობისთვის, მოიცავს ინჰალაციურ, გულმკერდის და სუნთქვად ფრაქციებს. ფრაქცია, რომელსაც შეუძლია სასუნთქი სისტემის თითოეულ ნაწილში მოხვედრა, დამოკიდებულია ნაწილაკების დეპონირებაზე სასუნთქი გზების ზედა ნაწილებში. ნაწილაკების ინჰალაციური ფრაქცია, რომელიც განისაზღვრება, როგორც ჰაერში თავდაპირველად არსებული ნაწილაკების პროპორცია, რომელსაც შეუძლია ცხვირში ან პირში მოხვედრა, დამოკიდებულია გარე ქარის სიჩქარესა და მიმართულებაზე და ნაწილაკების ზომის განაწილებაზე აეროდინამიკური დიამეტრის მიხედვით. გულმკერდის ფრაქცია არის გარემოს აეროზოლში ნაწილაკების პროპორცია, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს გულმკერდის ან გულმკერდის არეს. სუნთქვადი ფრაქცია არის ჰაერში ნაწილაკების პროპორცია, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს ალვეოლურ არეს. ჰაერში ნაწილაკების სუნთქვადი ფრაქციის გასაზომად გამოიყენება წინასწარი კოლექტორი სინჯის ფილტრით. წინასწარი კოლექტორი გამორიცხავს ნაწილაკებს, რადგან სასუნთქი გზები აშორებს ნაწილაკებს ჩასუნთქული ჰაერიდან. სინჯის ფილტრი აგროვებს ნაწილაკებს გაზომვისთვის. წინასწარი კოლექტორისთვის ციკლონური გამოყოფის გამოყენება ჩვეულებრივი მეთოდია , თუმცა სხვა ტექნიკებს შორისაა იმპაქტორები, ჰორიზონტალური ელუტრიატორები და დიდი ფორების მემბრანული ფილტრები .

ატმოსფერული მონიტორინგის დროს ხშირად გამოიყენება ორი ალტერნატიული ზომის შერჩევის კრიტერიუმი, როგორიცაა PM ₁₀ და PM _2.5 . ISO-ს მიხედვით, PM ₁₀ განისაზღვრება , როგორც ნაწილაკები, რომლებიც გადიან ზომის შერჩევის შესავალში 50%-იანი ეფექტურობის ზღვარით 10 μm აეროდინამიკურ დიამეტრზე , ხოლო PM _2.5 , როგორც ნაწილაკები, რომლებიც გადიან ზომის შერჩევის შესავალში 50%-იანი ეფექტურობის ზღვარით 2.5 μm აეროდინამიკურ დიამეტრზე . PM ₁₀ შეესაბამება ISO 7708:1995 სტანდარტის მე-6 პუნქტში განსაზღვრულ „გულმკერდის კონვენციას“; PM _2.5 შეესაბამება ISO 7708:1995 სტანდარტის 7.1 პუნქტში განსაზღვრულ „მაღალი რისკის მქონე სუნთქვადი კონვენციას“. შეერთებული შტატების გარემოს დაცვის სააგენტომ 1987 წელს მთლიანი შეწონილი ნაწილაკების საფუძველზე შეწონილი ნაწილაკების ძველი სტანდარტები PM ₁₀ -ზე დაფუძნებული სხვა სტანდარტით ჩაანაცვლა , შემდეგ კი 1997 წელს PM _2.5 -ის (ასევე ცნობილი როგორც წვრილი ნაწილაკები) სტანდარტები შემოიღო.

იხ.ვიდეო - Аэрозольный АСМР 3D звук | Лучший белый шум для сна и отдыха

რეკლამა - მომზადება ვოკალში - პროფესიონალი მომღერალი ოპერის სოლისტი მრავალი კონკურისის ლაურეატი მოამზადებს ნებისმერ მსურველს ვოკალში საოპერო, კამერული, საესტრადო, ფოლკორში. ხმისა და სუნთქვის დაყენება, გაძლიერება, დიაპაზონის გაზრდა სათანადო რეპერტუარით, სწავლების ინტესივობა და მიმართულება განისაზღვრება ინდივიდულურად მასწავლებლის მიერ. ფასი 40ლ. ერთი გაკვეთილი ტ 595 33 01 77, 5977 872 64

ბრიტანეთში სტაჟირებული, სერტირთიფიცირებული ინგლისური ენის სპეციალისტი, თარგმნა, ინგლისურიდან ქართულში ან პირიქით ტექსტის კორექტირიება, აკრეფა ვორდში და ინგლისურში ნებისმირი მსურველის მომზადება ინგლისურში სკოლის მოსწავლეებს, აბიტურიენტებს ან სხვა ნებისმიერ მსურველს სათანადო პროგრამით FCF , TOEFl, IEFLtS სათანადო აუდიო თუ ვიდეო მასალის გამოყენებით ფასი შეთანხმებით ასევე ონლაინ მომსახურება და სწავლა ტ. 591 102 949

შოთას ბლოგი

Translate

четверг, 25 июня 2026 г.

აეროზოლი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -

განმარტებები

გენერაცია და გამოყენება