烟炱重组与密实化的机理

烟炱聚集体以开放的、分形状结构形成，但老化的大气颗粒物常被观察到重组为更密实的形状。这种密实化对聚集体的辐射特性有重大影响，并可能影响其气溶胶-云相互作用和毒性。最近的实验室研究就这种密实化发生在冷凝期间还是蒸发期间提出了相互矛盾的论点。在这项三部分的研究中，我们结合理论与实验来解释这些矛盾结果。首先，我们回顾表面科学文献，并确定冷凝密实化以及蒸发密实化的明确机理。我们还确定了在冷凝期间避免密实化的一种机理，该机理由异相成核理论及毛细管形成的动力学势垒所预测。其次，我们回顾烟炱重组文献，发现了所有这些密实化机理的证据，其中最常见的是冷凝密实化。一些大气研究报道了内混物中未密实化的烟炱，我们将其归因于凝聚，且这种情况较不常见。第三，我们展示了实验室一项新实验结果，其中通过在添加和移除过程中使用固相或液相来“开启”或“关闭”蒽涂层的表面张力。因此，我们对同一烟炱源演示了冷凝密实化、蒸发密实化以及无密实化。总体而言，我们的研究表明，假设烟炱在大气、燃烧系统及人肺中的涂层冷凝时发生密实化是最合理的。