基本介紹
- 中文名：氣溶膠
- 外文名：aerosol
- 大小：0.001～100μm
- 消除方法：降水、粒子碰並、聚合、沉降等
- 別稱：膠體分散體系，氣體分散體系
- 顆粒形狀：近球形、片狀、針狀、不規則狀等
簡介,物理性質,特性,粒度,分類,自然產生,人類產生,研究歷史,濃度分布,化學組成,製備方法,物質影響,全球變暖,環境污染,農業影響,套用舉例,學術研究,研究進展,MODIS影像,
簡介
懸浮在氣體介質中的固態或液態顆粒所組成的氣態分散系統。這些固態或液態顆粒的密度與氣體介質的密度可以相差微小，也可以懸殊很大。顆粒的大小一般從0.001～100μm。顆粒的形狀多種多樣，可以是近乎球形，諸如液態霧珠，也可以是片狀、針狀及其它不規則形狀。在工程技術中，特別是勞動保護和環境保護工程中，為區別於潔淨空氣，常通俗地使用含塵氣體或污染氣體來稱呼氣溶膠。從流體力學角度，氣溶膠實質上是氣態為連續相，固、液態為分散相的多相流體。
氣溶膠分為煙、霧和灰塵，可自然產生或人工形成。用物理或化學凝結法獲得的小於10μm固體微粒構成的氣溶膠稱為煙。在蒸氣凝結或液體分散過程液體微粒構成的氣溶膠稱為霧。固體物質分散時由大於10μm固體微粒構成的氣溶膠叫做灰塵。氣溶膠在多數情況下是粗分散物系，所以在引力場中它們迅速沉降於表面氣溶膠中不斷進行能導致本身破壞的自發過程：微粒的附著(凝聚)、汽滴的匯合(聚結)、沉積(沉降)、蒸發、等溫升華。在上述過程的影響下，微粒的初始濃度(一立方厘米內的微粒個數)急劇下降。過濾、電場或超音波場的作用、氣溶膠流向的變化(氣旋)、促使氣溶膠微粒增大的結晶中心引入或凝結核引入均屬能破壞氣溶膠的諸過程。氣溶膠在軍事上具有重大意義，在使用化學毒劑時，通常是使毒劑成氣溶膠狀態。以形成大面積的空氣、地面和物體染毒。在核爆炸時生成放射性氣溶膠，它可隨空氣流飄移至很遠的距離，並使大氣污染，而由於較大微粒的沉降又可沾染地面(沿放射性煙雲運動的徑跡)。氣溶膠可用來構成遮蔽煙幕。在體積爆炸彈藥中，利用燃燒物質(混合燃料)生成氣溶膠雲團，此雲團爆炸時具有很強的破壞力。在生活環境(潛水艇、宇宙飛船等)中產生的氣溶膠是有害的。為在這種密閉空間裡造成人們生活的正常條件，需想法清除氣溶膠。
物理性質
特性
美國科學家萊爾·達維·古德休製造氣溶膠：凡分散介質為氣體的膠體物系成為氣溶膠。它們的粒子大小約在0.001-100μm之間，屬於粗分散物系。氣溶膠粒子是懸浮在大氣中的多種固體微粒和液體微小顆粒，有的來源於自然界，如火山噴發的煙塵、被風吹起的土壤微粒、海水飛濺揚入大氣後而被蒸發的鹽粒、細菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃燒所產生的細小微粒和宇宙塵埃等：有的是由於人類活動，如煤、油及其他礦物燃料的燃燒物質，以及車輛產生的廢氣排放至空氣中的大量煙粒等。當氣溶膠的濃度達到足夠高時，將對人類健康造成威脅，尤其是對哮喘病人及其他有呼吸道疾病的人群。空氣中的氣溶膠還能傳播真菌和病毒，這可能會導致一些地區疾病的流行和爆發。
直接噴射性氣溶膠儀器
直接噴射性氣溶膠儀器由於氣溶膠的分散介質是氣體，氣體的粘度小，分散相與分散介質的密度差很大，質點相碰時極易粘結以及液體質點的揮發，使氣溶膠有其獨特的規律性。氣溶膠質點有相當大的比表面和表面能，可以使一些在普通情況下相當緩慢的化學反應進行得非常迅速，甚至可以引起爆炸，如磨細的糖、澱粉和煤等。
氣溶膠質點能發生光的散射，這是使天空成為藍色，太陽落山時成為紅色的原因。在動力性質方面，其布朗運動非常劇烈，當質點小時具有擴散性質；當質點大時，由於與介質的密度差大，沉降顯著。因介質是氣體，這些動力性質與氣體分子自由路程有關。在電學性質方面，氣溶膠粒子沒有擴散雙電層存在，但可以帶電，其電荷來源於與大氣中氣體離子的碰撞或與介質的摩擦，所帶電荷量不等，且隨時間變化；質點既可帶正電也可帶負電，說明其電性決定於外界條件。在穩定性方面，氣溶膠粒子沒有溶膠粒子那樣的溶劑化層和擴散雙電層，相碰時即發生聚結，生成大液滴（霧）或聚集體（煙），此過程進展極其迅速，所以氣溶膠是極不穩定的膠體分散體系，但由於布朗運動的存在，也具有一定的相對穩定性。
粒度
描述氣溶膠粒度的常用術語是當量直徑，即粒子直徑的可測量指標。被測的不規則粒子的當量直徑就是與之有相同物理性質的球形粒子的直徑。一般有空氣動力學當量直徑、遷移率當量直徑、質量當量直徑、表面當量直徑、擴散當量直徑等等。例如，空氣動力學直徑是與不規則粒子有著相同沉降速率的單位密度（1000kg/m3或1g/cm3）的球形粒子的直徑。
氣溶膠儀器
氣溶膠儀器一般說來，半徑小於1μm的粒子，大都是由氣體到微粒的成核、凝結、凝聚等過程所生成；而較大的粒子，則是由固體和液體的破裂等機械過程所形成。它們在結構上可以是均相的，也可以是多相的。已生成的氣溶膠在大氣中仍然有可能再參加大氣的化學反應或物理過程。液體氣溶膠微粒一般呈球形，固體微粒則形狀不規則，其半徑一般為0.001-0.1μm，氣溶膠在大氣光學、大氣輻射、大氣化學、大氣污染和雲物理學等方面具有重要作用。
小粒徑氣溶膠的濃度受凝聚作用所限制，而大粒子的濃度則受沉降作用所限制。微粒在大氣中沉降的過程中， 受的阻力和重力的作用達到平衡時，各種粒子的沉降速度不同。
分類
氣溶膠按其來源可分為一次氣溶膠（以微粒形式直接從發生源進入大氣）和二次氣溶膠（在大氣中由一次污染物轉化而生成）兩種。它們可以來自被風揚起的細灰和微塵、海水濺沫蒸發而成的鹽粒、火山爆發的散落物以及森林燃燒的煙塵等天然源，也可以來自化石和非化石燃料的燃燒、交通運輸以及各種工業排放的煙塵等人為源。
自然產生
天然氣溶膠：雲、霧、靄、煙、海鹽等。
生物氣溶膠：微粒中含有微生物或生物大分子等生物物質的稱為生物氣溶膠（bioaerosol），其中含有微生物的稱為微生物氣溶膠。
人類產生
工業化氣溶膠：有殺蟲劑、消毒劑和衛生消毒劑、洗滌劑和清潔劑、蠟、油漆和髮膠。
食用氣溶膠：攪拌過的奶油。
氣溶膠能夠引起丁達爾效應
氣溶膠在醫學，環境科學，軍事學方面都有很大的套用。在醫學方面套用於治療呼吸道疾病的粉塵型藥的製備，因為粉塵型藥粉更能夠被呼吸道吸附而有利於疾病的治療。環境科學方面比如用衛星檢測火災.在軍事方面比如煙霧彈之類，還有可以製造氣溶膠煙霧來防禦雷射武器。
氣溶膠的容器內含有兩種物質--有待噴射的液態物和保持壓力的壓縮氣體。當撳下按鈕時，閥門張開，壓縮氣體將噴嘴裡的一些液態物壓出。
研究歷史
1926年，挪威科學家埃里克·羅西姆首先想出了這個點子。但其他一些科學家也同樣有此想法。美國人朱利葉斯·S·可汗想出了一次性使用的金屬霧筒。同樣來自美國的萊爾·達維·古德休則進一步研製了這一發明，使它成為可以上市的商品。1941年，第一批氣溶膠開始銷售。
氣溶膠廣泛套用於一系列消費品。塗漆、清潔劑、擦光劑、除臭劑、香水、剃鬚乳劑，甚至摜奶油，都廣泛地以氣溶膠方式銷售。另外，人們還證明它們在衛生保健上也是行之有效的，可用來治療某些呼吸器官的疾病。
濃度分布
氣溶膠的濃度，可以用一定體積中微粒的總質量來表示，基本單位是微克/米，也可以用數密度即單位體積內的粒子數目來表示。氣溶膠的分布特性通常可用其粒子數目(n)、粒子表面積(S)、粒子的體積(V)或質量(m)按粒徑大小(D)的分布來描述，一般作dn/d lgD、dS/d lgD和dV/d lgD對lgD的分布圖，它們基本上呈常態分配。對於半徑(r)在0.1μm和10μm之間的粒子，一般用容格（Junge）分布來表示。
式中v近似等於3，C是正比於粒子濃度的常數。但是20世紀70年代以來，有人提出三模態大氣氣溶膠的分布（愛根核模、積聚模和粗粒子模）。圖中還示出它們的粒徑範圍、主要質量源以及質量的輸入或去除的主要過程。由此可見，愛根核範圍的粒子是由高溫過程或化學過程產生的蒸汽凝結而成；積聚作用範圍的粒子是由核模中的粒子凝聚或通過蒸汽凝結長大而形成，80%以上的大氣硫酸鹽微粒屬於此模；粗粒子則是由液滴蒸發、機械粉碎等過程形成。細粒子和粗粒子的分界線通常直徑為2μm左右。從對人體呼吸道的危害看來，10μm以上的粒子，常阻留在鼻腔和鼻咽喉部；2～10μm的粒子大部分留在上呼吸道，而2μm以下的粒子隨著粒徑的減小在肺內滯留的比率增加，0.1μm以下的粒子隨著粒徑的減小在支氣管內附著的比率增加。半徑小於0.1μm的粒子，其數密度隨離地面高度的增加而減小，這表明它們來源於地表；但半徑0.1～1μm的粒子，其數密度在對流層頂上部隨高度逐漸增加，並且在15～20公里附近出現極大值，形成平流層內的氣溶膠層，這層氣溶膠可能是火山噴出物氣體在平流層中經氧化成固體而形成的。它雖然只占大氣中氣溶膠總量的百分之幾，但對於大氣的氣溫有重要的影響。通過大氣遙感可探測氣溶膠粒子的平均譜分布。
自從美國公布了全球PM2.5的分布圖，北京等城市的PM2.5含量受到關注，尤其是近斷時間持續的“霧霾“天氣使得市民感到恐慌，預防和治理PM2.5污染迫在眉睫。2012年全國增加了很多監測PM2.5站點，但是地面監測站畢竟不能完全均勻分布在每一個地方，衛星遙感手段以其時效性高、覆蓋面廣、解析度高等優勢使得快速大面積監測氣溶膠情況成為可能。MODIS是先進的多光譜遙感感測器，具有36個觀測通道，覆蓋了當前主要遙感衛星的主要觀測數據。利用反演得到的氣溶膠光學厚度空間分布數據結合PM2.5實測數據建立相關模型，即可實現PM2.5的遙感監測。該微課堂講的就是如何基於ENVI 5.0反演氣溶膠的光學厚度空間分布。
化學組成
氣溶膠的化學組成十分複雜，它含有各種微量金屬、無機氧化物、硫酸鹽、硝酸鹽和含氧有機化合物等。由於來源不同，形成過程也不同，故其成分不一，特別是城市大氣受污染源的影響，氣溶膠的成分變動較大。但是非城市大氣氣溶膠的成分比較穩定，大體上與地區的土壤成分有關。
大氣中二氧化硫轉化形成的硫酸鹽，是氣溶膠的主要成分之一。其轉化過程尚未完全明白，已知二氧化硫可在均相條件下（在氣相中），或在水滴、碳顆粒和有機物顆粒表面等多相條件下（在液相或固相表面上）轉化成三氧化硫，再與水反應生成硫酸，並和金屬氧化物的微塵反應而生成硫酸鹽。硫是氣溶膠內最重要的元素，其含量能反映污染物的全球性遷移、傳輸和分布的狀況（見大氣微量氣體）。
氣溶膠中硝酸鹽和有機物的形成機制，尚待研究。氣溶膠中有銨離子(NH4+)存在，能與硫酸根離子(SO42-)和硝酸根離子(NO3-)生成銨鹽。至於氣溶膠中的有機物,更是許多種類有機物的複雜混合物，其中包括稀烴、烷烴、芳烴、多環芳烴、醛、酮、酸、醌、酯，以及有機氮化物和有機硫化物等。
氣溶膠來源於土壤的各種元素（如銪、鈉、鉀、鋇、銣、鑭、鈰、矽、釤、鈦、釷、鋁等），其含量在地區之間差別不大；而來源於工業區的各種元素（如氯、鎢、銀、錳、鎘、鋅、銻、鎳、砷、鉻等），就有較大的地區差別。
氣溶膠是大氣中極其重要的組成部分，它不僅直接影響人類的健康，還能增加大氣的化學反應，降低能見度，增加降水、成雲和成霧的可能性，影響大氣輻射收支，導致環境溫度和植物生長速率的改變以及沾污材料。對氣溶膠的研究，無論對於大氣化學、雲和降水物理學、大氣光學、大氣電學、大氣輻射學、氣候學、環境醫學或者生態學等學科來說，都有重要意義。但氣溶膠化學組成的研究僅是開始，還有待於今後發展。
製備方法
可分為分散法和凝聚法兩大類。分散法是藉助外力將固體或液體分裂成較小的部分，又分為固體的機械磨碎法和液體噴霧法，所得氣溶膠的分散程度往往不高。凝聚法是將分散相物質先分裂成單個分子的物質(即成氣體或蒸氣狀的物質)，然後再凝結成膠體大小的質點，因此包含過飽和蒸氣的形成和過飽和蒸氣的凝聚兩個階段。其關鍵是得到過飽和蒸氣，這可以由蒸氣冷卻凝聚和化學反應來達到。對每一種物質來說，在一定的溫度下，飽和蒸氣的最大濃度及其相應的飽和蒸氣壓，都是一定的，且隨溫度的降低而減小，因此當蒸氣冷卻時，過飽和蒸氣在凝結中心(或稱核心)產生凝聚，形成氣溶膠質點。凝結中心可以是塵粒，其他的大氣核心、離子和極性分子等，但過飽和度相當高時，蒸氣分子本身可凝結而無需核心，利用化學反應可產生蒸氣壓小的物質，達到過飽和就凝聚。通常所製得的氣溶膠質點一般都是多分散的，用氣溶膠發生器並控制反應條件可得到單分散的氣溶膠。
物質影響
全球變暖
霧、煙、塵埃等是最常見的自然氣溶膠。通過對密封裝置的加壓，可從各種各樣的物質中產生氣溶膠，其中包括殺蟲劑、油漆、噴發定型劑等。這種物質與一種易於液化的氣體混合(往往是一種加入微量氟化物或氯化物的碳氫化合物)，一旦釋壓，後者會產生推進作用。人們普遍擔心，由於加入氟化物的碳氫化合物比空氣輕，因而會在大氣層中引起一系列反應，從而破壞臭氧層(ozone layer)。因臭氧層保護地球上的生物免受紫外線的輻射，因此制定了一些措施，禁止在氣溶膠中使用加入氟化物的碳氫化合物。
研究稱氣溶膠對全球變暖的“冷卻效應”很微弱。一位挪威科學家表示，他已經估測出了氣溶膠到底能對氣候產生多大影響。
散布在大氣中的氣溶膠微粒對太陽光具有反射效應，進而可以“遮蔽”全球變暖的影響。而這位挪威科學家的研究項目的目的是要綜合運用反應這種“直接氣溶膠效應”的各類模型和觀測結果，以準確評估這一冷卻效應的作用。
據英國廣播公司訊息，挪威國際氣候和環境研究中心的氣候科學家岡納·邁爾（Gunnar Myhre）在《科學》雜誌上報告說，他的研究發現冷卻效應並不像此前研究預測的那么強烈。邁爾說，這能清楚地表明到目前為止人類到底給氣候帶來了多大的改變。他研究的污染微粒包括硫酸鹽等工業氣溶膠、燃燒農業廢棄物所排放的硝酸鹽以及柴油發動機和其它燃燒形式所產生的黑碳（煤煙）。“氣溶膠排放的全球模型顯示，溫室氣體造成的全球變暖有大約10%被它們（氣溶膠）的冷卻效應消除了。”參與該項研究的英國氣象局氣溶膠研究員吉姆·海伍德（Jim Haywood）解釋說，“但利用衛星手段探測到的大氣氣溶膠的含量卻表明，冷卻效應消除了大約20%（的全球變暖）。”
邁爾協調了兩種方法，最終得到了一個更為精確的評估數據——冷卻效應接近10%。這一結果比聯合國政府間氣候變化專家委員會(IPCC)此前所預測的要弱。“硫酸鹽和有機碳反射太陽輻射，而黑碳在很大程度上卻會吸收太陽輻射。”他解釋說。“模型考慮到了黑碳（排放）增幅多於其它兩種氣溶膠的情況。但基於觀測的方法卻難以將其考慮在內，因為我們只有針對當前狀況的觀測數據，而且不是在人類活動開始之前的。這將對以後的氣候預測產生影響。”海伍德說。
不過，氣溶膠對氣候的影響遠不止於此。氣溶膠微粒會改變雲層，增加大氣中液滴濃度，從而增加雲量。邁爾說，這種“間接氣溶膠效應”引起的遮蔽或者冷卻作用仍然存在“很多不確定”。海伍德對此表示同意。“氣溶膠對雲量的影響讓我們很傷腦筋，”他說，“這給我們的數據採集留下了一個大空白。”他和英國氣象局的同事已經開始研究是否可以利用氣溶膠來有意地遏制全球變暖。
在最近的一項研究中，他通過氣候模型來預測，利用海鹽顆粒增加雲層的反照率這種故意使雲層變亮的手段將對全球氣溫產生什麼樣的影響。研究小組發現，全球變暖將被延緩多達25年，但他們同時發現，這種方法也會帶來很多不利影響。研究人員說，其中最嚴重的後果就是，南美地區的降雨量將大幅減少，這很可能會加速亞馬遜雨林的枯萎，給這一世界主要碳匯造成損失。“採用這種方法，你必須非常謹慎地選擇雲層。”海伍德說。邁爾指出，同溫室氣體相比，氣溶膠對氣候的影響最終將變得無足輕重。
“氣溶膠的壽命很短，而溫室氣體的壽命卻很長——二氧化碳可以存在100多年。”他說，“在將來，溫室氣體才是全球變暖真正的大問題。它們的影響將越來越重要。”
環境污染
霾是大量極細微的乾塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小於10公里的空氣普遍混濁現象，這裡的乾塵粒指的是乾氣溶膠粒子。一般情況下，當能見度在1~10公里時可能既有乾氣溶膠的影響（即霾的影響），也可能有水滴的貢獻（即輕霧的貢獻），且不易區分，所以就被稱為“霧-霾”現象。由於在實際的大氣中沒有氣溶膠粒子作為雲霧的凝結核（或冰核），無法形成霧，所以霧和霾的背後都與氣溶膠粒子有關。
造成大氣污染的空氣氣溶膠有煙霧、硫酸霧及光化學煙霧等。微粒物主要來源於工業生產、加工過程、各種鍋爐或爐灶排出的煙塵以及汽車排出的污染物及由它轉化成的二次污染物。氣溶膠在氣體介質中作布朗運動，不因重力作用而沉降，因此，可長期懸浮於空氣之中。氣溶膠粒子可通過呼吸道，侵入人體，對人體健康造成危害。因此，應該通過改進燃燒方式，採用無污染或少污染能源，提高除塵器效率以及植樹造林等措施，加強對微粒的控制。
工業城市上空的煙霧和工廠、礦井中的煙塵對人體健康危害極大(如矽肺)，還有破壞大自然的酸雨以及易引起爆炸的粉塵，都和氣溶膠有關。
農業影響
氣溶膠對氣候和環境的影響，必將影響植被的生長及農業生產。大氣氣溶膠包括的種類繁多，按成分來源，可將氣溶膠分為人為源氣溶膠(硫酸鹽類、氮化物類、氟化物類、黑碳類和金屬粉塵)和白然源氣溶膠(火山灰和沙塵類)。
大氣氣溶膠對植物的影響，一般通過改變植物光合有效輻射(PAR: Photosynthetically Active Radiation)的數量和質量或氣候因了(溫度、降水，直接改變PAR)來影響植物的生長發育，即大氣中的氣溶膠粒了吸收、散射太陽輻射，使地面接受太陽輻射減少，導致植物PAR隨之減少，造成農作物生長受阻。
Lianhong Gu等根據全球第一生產力模型提出氣溶膠的散射對陸地生態系統生產力有有利影響，像散射輻射導致林冠高效率的有效光能利用，還會降低林冠光合作用飽和度。Chameides等根據中國氣溶膠光學厚度及其對總輻射削弱的估算結果，結合作物生長模式(CCERES)，初步評估了氣溶膠對南京地區冬小麥和水稻產量的影響。結果顯示，輻射的降低與產量的降低呈1：1的線性關係，產量大約降低5%-30%。
但Roderick等得出中等氣溶膠濃度和中等雲量情況下淨植被生產力(NPP)最高的研究結論，認為氣溶膠的增加一定程度上提高NPP。後來Cohan等利用兩個冠層光合作用模式分析了中緯度地區夏季光合有效輻射減少和漫射輻射增加給植被生產力造成的綜合影響時發現，不同地區因氣溶膠光學厚度和雲量的不同，對植被生長可能有害，但亦可能有利。
Dev Niyogi通過觀測試驗，研究氣溶膠沉降對不同植被包括樹木、作物和草地的碳同化的影響，分析指出了不同漫射光比例和雲量時，對3種植被碳同化的影響程度也不同。
套用舉例
氣溶膠在工業、農業、國防和其他方面都已得到廣泛的套用，
工業：氣溶膠可以加快燃燒速率和充分利用燃料，噴霧乾燥可提高產品質量，已廣泛用於醫藥工業與洗衣粉的生產；氣溶膠滅火技術就是近幾十年發展起來的滅火技術，並成為哈龍滅火產品的代替物之一，也是套用在工民建消防領域的利器。氣溶膠滅火技術煙火技術和超微顆粒技術發展的結晶。在不斷的發展過程中，逐漸自我完善，在用於滅火救援時呈現出越來越好的優越性能。
農業：農藥的噴灑可提高藥效、降低藥品的消耗；利用氣溶膠進行人工降雨，可大大改善旱情。
國防：當雷射在大氣中傳輸時，大氣中的各類氣體分子和氣溶膠粒子都會對雷射產生吸收和散射，進而影響雷射在大氣中的能量分布。在各類引起雷射衰減的因素中，對雷射傳輸能量損耗最大、傳輸特性影響最為強烈的是大氣氣溶膠粒子的散射、吸收和衰減效應。如在雷射通信技術領域，眾多實驗結果表明，大氣信道的影響己經成為制約無線雷射通信技術發展的最大挑戰，嚴重時大氣的衰減甚至可達100dB，這極大的降低了探測端接收光信號的信噪比，進而導致通信距離下降及通信質量變差。在軍事國防領域，大氣散射的影響和作用則更加致命，在雷射武器、雷射測距、雷射雷達、雷射制導等套用中，大氣氣溶膠所導致的大氣散射會使光束向四面八方發散，嚴重破壞雷射的定向性和能量集中的特性，從而導致定向雷射傳輸的作用距離縮短雷射能量降低，嚴重時甚至造成打擊失效。因此研究氣溶膠的吸收和散射特徵，可以得到雷射衰減效應及其物理規律，在國防上，可以用來製造信號彈和遮蔽煙幕。
學術研究
研究進展
氣溶膠產生過程
據一項研究報告，在芬蘭Hyytiälä北方森林中的實地研究及在實驗室中的試驗揭示了氣體分子是如何形成大氣氣溶膠的。這些發現可能就新氣溶膠形成對大氣氣溶膠預算的作用及其對氣候的影響有所啟示。
大多數的氣溶膠——它們是來自火山、塵埃、污染物及其它來源的極小的在空氣中傳播的顆粒——是從它們本身的環境中產生的，而不是從陸地、海洋或太空被完整直接地運輸過來的。這些氣溶膠來自一種增長過程，它開始時為大氣中的分子及分子簇，它的尺寸隨著其獲取其它分子、分子簇和顆粒而變得越來越大。
在二十世紀90年代，科學家們已經發現了大氣顆粒形成機制的線索，但在那時要知道其確切的機制是不可能的，因為他們沒有足夠的能力來檢測微小顆粒以觀察這一過程的肇始。
Markku Kulmala及其同事研發了敏感的新技術，使得人們能夠檢測並對這些細小的起源物進行計數，從而使人們能夠詳細地勾勒出氣溶膠形成的過程。研究人員發現，氣溶膠形成的起始步驟是以直徑小於0.002μm的集簇物開始，而硫酸及有機分子是顆粒增長過程的關鍵成分。研究人員發現，硫酸和像碳這樣的有機分子會連線在一起形成一種關鍵性的集簇物，它會增長成為一個氣溶膠顆粒。集簇物足夠穩定的積聚以實現持續增長是氣溶膠形成的關鍵。
理解氣溶膠是如何形成的對了解這些顆粒對氣候變化的影響是至關重要的。
MODIS影像
自從美國公布了全球PM2.5的分布圖，北京等城市的PM2.5含量受到關注，尤其是持續的“霧霾“天氣使得市民感到恐慌，預防和治理PM2.5污染迫在眉睫。2012年全國增加了很多監測PM2.5站點，但是地面監測站畢竟不能完全均勻分布在每一個地方，衛星遙感手段以其時效性高、覆蓋面廣、解析度高等優勢使得快速大面積監測氣溶膠情況成為可能。
反演流程
反演流程MODIS是先進的多光譜遙感感測器，具有36個觀測通道，覆蓋了當前主要遙感衛星的主要觀測數據。利用反演得到的氣溶膠光學厚度空間分布數據結合PM2.5實測數據建立相關模型，即可實現PM2.5的遙感監測。該微課堂講的就是如何基於ENVI 5.0反演氣溶膠的光學厚度空間分布。
