4、表面活性物質對SSA理化性質的影響

4.1吸濕性

吸濕性是顆粒在相對濕度（Relative Humidity，RH）小于100%的平衡條件下吸收水分的能力。氣溶膠的吸濕性在很大程度上決定了其化學演化和壽命，并決定了對空氣質量和氣候的影響，例如影響云滴活化以及輻射散射和吸收。目前在北冰洋、太平洋和大西洋等多個不同地點，都已經對SSA的吸濕性進行了大量研究，但是關于化學成分和吸濕性閉合的研究仍具有挑戰性。一般來說，無機鹽的吸濕性略高或遠高于有機化合物的吸濕性。表面活性物質由于能夠顯著改變表面張力，對大氣顆粒的吸濕性具有重要影響。例如，早期對亞飽和吸濕性顆粒生長的測量表明，添加表面活性物質會抑制無機鹽的吸濕性增長。

在實驗室中通過吸濕串聯差分電遷移率分析儀測量給定RH下的粒徑與干粒徑的比值，以通過吸濕性生長因子來量化吸濕性。最近許多研究關注到表面活性物質對顆粒吸濕性的影響。圖4總結了當前一些研究中量化的表面活性物質對SSA模擬物吸濕性的影響。

圖4單一組分或混合組分氣溶膠的吸濕性生長因子

根據上述總結，表面活性物質對SSA吸濕性的影響可能取決于其本身性質，包括離子性、分子量、飽和度以及在其他有機化合物存在情況下的體相與表面的分配。例如，在包含糖和鹽的二元模型中，Estillore等發現與葡萄糖相比，質量比相等的含表面活性藻酸鹽的氣溶膠具有較低的吸濕性。陽離子表面活性物質增加了海鹽—葡萄糖混合顆粒的吸濕性因子，從而具有更強的CCN潛力。然而，對于含有海帶多糖的顆粒，由于更復雜的糖會阻礙表面活性物質在顆粒表面的分配，表面活性物質可能有助于降低海鹽—海帶多糖顆粒的整體吸濕性。為了準確評估脂肪酸對海鹽氣溶膠吸濕性的影響，Forestieri等研究了由不同量的飽和及不飽和脂肪酸包覆的SSA模擬物的吸濕行為，對于涂有純棕櫚酸的顆粒，可能由于棕櫚酸能夠形成凝聚膜，觀察到吸水動力學受到明顯限制。Swanson等的研究則表明，非離子表面活性物質顯著促進了NaCl水性顆粒的吸濕性增長，而陰離子和陽離子表面活性物質則沒有觀察到顯著偏差。

4.2 CCN活性

通過液態水的異質成核而變成云滴的顆粒稱為CCN，而大氣粒子充當CCN的潛力被稱為CCN活性。通過K?hler理論來描述一個給定的氣溶膠顆粒作為CCN的熱力學可行性，其主要基于液滴的曲率和表面張力（Kelvin效應）以及溶質的吸濕性（Raoult效應）所導致的水蒸氣壓力平衡來預測氣溶膠顆粒活化。

表面活性物質可以通過降低表面張力，貢獻溶質及形成對水的吸收屏障來影響液滴活化動力學進而影響CCN活性。當在K?hler計算中考慮表面張力降低時，由于假定表面活性物質在顆粒體和表面之間的分配，導致臨界過飽和度降低和臨界顆粒濕直徑增加。另一項研究發現，由于表面活性物質被分配到液滴外部而引起溶質的減少可以抵消表面張力的降低。因此，在K?hler理論的框架內，表面活性物質可以對氣溶膠活化成云滴產生相反的影響。表2總結了已有研究中表面活性物質對CCN活性的不同影響。

表2表面活性物質對云凝結核（CCN）活性的影響

α-蒎烯臭氧化產物大氣顆粒主要由表面活性物質組成時（約80%）會增加CCN活性

十二烷基硫酸鈉、油酸十二烷基硫酸鈉和油酸通過降低溶液表面張力，有助于增強產生的NaCl顆粒的CCN活性

高分子量類腐殖質物質表面活性的類腐殖質物質可以到達液滴表面，降低氣溶膠形成云滴的表面張力

戊二酸、丙二酸、琥珀酸低分子量二羧酸是水溶性表面活性分子，也可以導致表面張力下降并影響CCN活性

辛酸鈉、癸酸鈉、十二酸鈉、十二烷基硫酸鈉如果僅考慮表面張力降低，而忽略表面活性物質的表面分配，則會大大低估實驗的臨界過飽和度

丙二酸、壬二酸、己酸、順式蒎烯酸、油酸、硬脂酸無機—有機混合顆粒的CCN活性與溶解度相關，硬脂酸形成厚的有機涂層阻礙了水蒸氣的擴散，能夠完全抑制硫酸銨的吸濕能力

十二烷基苯磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉可以通過降低所產生顆粒的吸濕性，產生更小的顆粒以及減少產生的顆粒總數量的方式導致CCN總數減少63%~75%

油酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸除了在有機質量比例過大時（>0.9），有機質量對無機鹽顆粒CCN活性的影響可以忽略不計

棕櫚酸、硬脂酸、棕櫚油酸、油酸不飽和脂肪酸涂層對海鹽顆粒的CCN活性幾乎沒有影響，可能與不飽和脂肪酸形成的涂層不完整，以及雙鍵的存在導致涂層壓縮程度較低有關，從而導致通過液態不飽和脂肪酸涂層的擴散比通過相應的固體飽和脂肪酸涂層的擴散更快

油酸、油酸鈉包裹1層油酸鈉或油酸涂層的顆粒表現出與純鈉鹽顆粒相似的CCN活性，而當有機濃度增加10倍時也僅會略微抑制CCN活性

硅藻培養物由人工海水、含硅藻培養物的人工海水及北大西洋和北冰洋收集的真實樣品生成的SSA顆粒具有相似的CCN活性，說明SSA中生物源有機組分的內部混合對北極混合相云的云滴活化過程沒有實質性影響