4.3冰核活性

一般來說，在沒有雜質(zhì)的情況下，過冷水滴需要在-38°C及以下的條件下才能凍結(jié)，而冰核顆粒的存在則促進了相對高溫（>-38°C）下的凍結(jié)。大氣中的異質(zhì)冰核能調(diào)節(jié)云的性質(zhì)，并進一步影響降水潛力和氣溶膠的間接效應(yīng)。在云滴中，異質(zhì)凍結(jié)可以由特殊的氣溶膠顆粒引發(fā)。與礦物粉塵相比，雖然SSA顆粒作為冰成核顆粒的效率相對較低，但由于海洋面積較廣，因此最近的許多研究都集中在確定海洋冰核顆粒的來源上，特別是在受粉塵影響不強烈的偏遠海洋區(qū)域。

當SSA被抬升至高山地形和高緯度海洋邊界層時，則成為相關(guān)的冰核顆粒源，而其中富含的有機物質(zhì)可作為活性位點或冰核實體，在其作為INP的能力中發(fā)揮重要作用。已有對海洋環(huán)境中冰核顆粒活性的研究表明，冰核活性增加可歸因于微生物來源類型或表面活性分子類型，如蛋白質(zhì)或長鏈脂肪酸。Wilson等提出與浮游植物細胞滲出物相關(guān)的有機物質(zhì)可能是南大洋、北太平洋和北大西洋等偏遠海洋環(huán)境中冰核顆粒的重要來源，這些地區(qū)的表層海水生物活性和風(fēng)速最大。McCluskey等在實驗室內(nèi)探究了浮游植物藻華過程中生成的SSA的化學(xué)成分與冰核活性之間的關(guān)聯(lián)，其結(jié)果也印證了這一觀點。Demott等的研究也表明，長鏈脂肪酸是某些海洋冰成核顆粒的主要成分，占釋放冰核顆粒的10%~15%。這些具有表面活性的脂肪酸化合物能夠在接近或低于-30℃的溫度下使冰成核。對冷凍顆粒殘留成分的分析表明，在-30℃下活躍的INP中，15%~75%主要由脂肪酸顆粒組成。

除此之外，表面活性物質(zhì)在水滴上形成單分子層也可以起到有效的冰核作用。長鏈醇的單分子層促進冰的異質(zhì)成核比相同碳鏈長度的脂肪酸單分子層更有效。因為與脂肪族羧酸單分子層相比，長鏈脂肪醇單分子層的二維晶體結(jié)構(gòu)與六邊形冰胚晶格結(jié)構(gòu)匹配更緊密，因此增加了充當有效的INP的能力。此外，全氟和多氟烷基物質(zhì)由于其豐富的氟化部分和高氫鍵潛力，可能會增加其冰成核活性。Schwidetzky等證明了全氟辛酸能夠在混合相云條件和-16℃的溫度下促進異質(zhì)冰核的形成，其冰核能力與水氣界面上形成的全氟辛酸單分子層有關(guān)。

5、總結(jié)與展望

國內(nèi)外關(guān)于表面活性物質(zhì)對SSA產(chǎn)生及其理化性質(zhì)的影響已經(jīng)開展了較長時間的研究，但總結(jié)發(fā)現(xiàn)受表面活性物質(zhì)本身溶解度、離子類型、飽和度等以及環(huán)境條件的影響，對SSA產(chǎn)量、粒徑分布、吸濕性、CCN活性和冰核活性的影響具有顯著差異，進而給揭示表面活性物質(zhì)的氣溶膠化學(xué)效應(yīng)帶來諸多難題和挑戰(zhàn)。目前，對于全面了解表面活性物質(zhì)對SSA的影響方面，仍存在許多不足，亟需展開更加全面深入的研究，從而為準確評價SSA對區(qū)域和全球氣候變化的貢獻提供支撐。最后，提出以下未來的研究展望：

（1）未來需要將更多的實驗室模擬技術(shù)、外場走航觀測、衛(wèi)星遙感和理論計算等多手段相結(jié)合，重點研究表面活性物質(zhì)的海氣界面交換以及在SSA中的富集效率，厘清對SSA產(chǎn)生通量的綜合影響，進一步完善基于物理化學(xué)的參數(shù)化方案，從而實現(xiàn)對海氣界面氣溶膠排放通量的精確預(yù)測。

（2）對于SSA中更多的表面活性物質(zhì)和不同比例的無機/有機混合顆粒的吸濕性還需要進一步探究，從而深入認識不同表面活性物質(zhì)類別和含量對SSA吸濕性的影響。結(jié)合外場觀測與模型模擬，識別對SSA吸濕性起關(guān)鍵作用的表面活性物質(zhì)類別和特征，有助于吸濕性與化合成分的閉合研究。

（3）需要進行更多的實驗研究，對表面活性物質(zhì)的表面—本體分配過程進行更詳細地描述，考慮不同的有機混合物對顆粒活化的復(fù)雜影響，以加深對從新顆粒形成到活化的液滴生長的全面理解，從而來更精確地評估表面活性物質(zhì)化學(xué)行為對SSA的潛在影響，并進一步完善和改進K?hler理論模型。

（4）有必要對海洋大氣冰核顆粒濃度進行更多的實地測量和全球建模研究，并闡明其與風(fēng)速、溫度、有機碳濃度和葉綠素a等生物和非生物環(huán)境因子的關(guān)系，結(jié)合高分辨質(zhì)譜技術(shù)對SSA顆粒的表面活性部分進行精細化解析，確定表面活性物質(zhì)對冰核活性部分及海洋冰核顆粒源的貢獻。