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气溶胶吸湿性的热力学和动力学研究,是大气气溶胶的前沿研究领域,本文建立了相对湿度(RH)脉冲控制装置和简易膨胀云室装置,与真空型傅里叶变换红外光谱仪联用,开展了典型气溶胶体系吸湿性热力学、风化成核动力学和高粘度气溶胶体系中水的传质动力学等方面的研究,取得如下结果:(1)在脉冲湿度变化条件下,首先获得了硝酸钠、硝酸铵吸湿曲线,与其平衡吸湿曲线重合,没有观察到传质受阻现象,说明即使硝酸钠在过饱和阶段形成各种离子对,也没有显著影响水的传质。其次发现硫酸镁在RH 40%以下时形成胶态结构限制了水分子的扩散,表现出体相传质受阻;而老化后的硝酸镁液滴中观察到传质受阻,可能是较高真空度下硝酸挥发促进了镁离子水解生成氢氧化镁,液滴粘度增大所致。(2)在宽相对湿度范围内,测量了水分子在蔗糖液滴中的扩散系数。当RH从70%降至0.3%时,得到水的扩散系数从1.6×10-12 m2s-1降到2.0×10-16 m2s-1。在RH70%至30%范围内,测量得到新制和老化后硝酸镁液滴中水分子的扩散系数分别在10-12 m2s-1和10-13 m2s-1数量级。(3)研究了硝酸钠、硝酸铵和氯化铵液滴的风化动力学过程,对应的结晶成核速率:硝酸钠从RH 46%降到26%,异相成核速率由108增加到1011 m-2s-1,硝酸铵从RH35%降到15%,异相成核速率由108增加到1011 m-2s-1,氯化铵从RH 61%降到46%,异相成核速率从106增加到1011 m-2s-1。通过比较不同湿度变化速率下的成核速率结果,分析了湿度变化快慢对成核速率的影响。而氯化镁液滴在去湿过程中浓度达到水-溶质摩尔数比值约为6时,先经历液-固相变形成无定形态水合盐,再经过缓慢的分子和离子重排过程,固-固相变成为晶格排列更规整的结构。(4)利用液滴对红外波段的消光光谱,结合MiePlot软件模拟结果,观测了水蒸气饱和的空气在绝热膨胀时,气相中雾滴的生成和长大过程,生成的雾滴在初始0.1 s时间内迅速长大到直径2μm左右,再经过0.5 s持续长大到5μm左右。而雾滴生成速率比相同条件下水蒸气的均相成核速率大,可能是由于空气中存在成核中心,促进了水蒸气转化为雾滴,这也说明大气中颗粒物数浓度是决定云滴数目的关键因素。