Традиционными источниками субмикронного аэрозоля в приземном слое атмосферы над континентом являются горение и фотохимические процессы. Считается общепринятым, что размер аэрозоля образующегося в процессах трансформации газ-частица (конденсация и нуклеация паров низколетучих соединений с последующей коагуляцией образующихся аэрозолей) составляет менее 1 мкм в диаметре, при этом считается, что все аэрозольные частицы, размером более одного микрометра, образуются в “механических” процессах. Тем не менее, ряд литературных данных указывает на то, что субмикронные частицы содержат элементы почвенного состава, в значительном количестве сопутствуют механическим процессам в обрабатывающей промышленности, при работе строительного инструмента, наблюдаются в атмосфере во время пыльных бурь, что не может быть в полной мере объяснено трансформацией газ-частица, следовательно, есть основания полагать, что часть их образуется иным образом.

Атмосферные физические и химические процессы, участвующие в образовании субмикронного аэрозоля посредством трансформации газ - частица, достаточно сложны. Низколетучие вещества, формирующие аэрозольные частицы могут образовываться по различным механизмам. Формирование аэрозольного состава является сложной функцией нескольких определяющих его процессов Исходным “сырьем” для образования аэрозолей являются малые газовые примеси, иначе - прекурсоры, такие, как окиси серы, азота, аммиак, летучие органические соединения. Прекурсоры не способны образовывать аэрозольные частицы из за высокого давления насыщенных паров. В атмосфере, в результате одной или нескольких стадий химических, фотохимических реакций и полимеризации прекурсоры окисляются, в результате чего образуются низколетучие молекулы, способные формировать частицы. Такие молекулы получили общее название Пары Аэрозолеобразующих Соединений, кратко – ПАОС. Аэрозолеобразующие соединения могут являться и результатом прямой эмиссии, продуктом метаболизма растений и биоты. Именно физико-химическими свойствами паров аэрозолеобразующих соединений (ПАОС), составляющих субмикронные частицы или покрывающих поверхность любых других частиц, и определяются итоговые оптические, химические, каталитические, термодинамические и токсические свойства аэрозолей. Это определяет особую важность исследования малоизученной лимитирующей стадии формирования субмикронных аэрозольных частиц – стадии образования низколетучих аэрозолеобразующих соединений в атмосфере. Не смотря на всю значимость ПАОС, как природного объекта, методов получения информации о его физических и химических свойствах на сегодняшний день не существует.

Представленный цикл работ рассматривает сразу несколько аспектов формирования аэрозольных частиц диаметром менее 1мкм:

1. Исследование возможности образования первичных аэрозольных частиц в процессах механического взаимодействия и разрушения.

2. Разработку адекватного метода определения физико-химических свойств аэрозолеобразующего вещества.

3. Результаты натурных измерений характеристик субмикронных частиц, концентрации газовых предшественников аэрозольных частиц и низколетучих аэрозолеобразующих соединений.

На основании проведенного экспериментального исследования показано, что процессы разрушения и механического взаимодействия широкого круга материалов приводят к образованию субмикронных и ультрадисперсных аэрозольных частиц.

Разработана новая высокочувствительная методика для оперативного измерения массовой концентрации и коэффициента диффузии низколетучих веществ – предшественников аэрозоля. Апробация методики в экспедиционных условиях позволила определить коэффициент диффузии и массовую концентрацию низколетучих веществ в приземном слое атмосферы, мощность поверхностных природных источников этих веществ.

1. Козлов А.С, Анкилов А.Н., Бакланов А.М., Власенко А.Л., Еременко С.И., Малышкин С.Б.
 Исследование механических процессов образования субмикронного аэрозоля. Оптика атмосферы и океана, т.13, No.6-7, c.664-666, 2000.

2. Анкилов А.Н., Бакланов А.М., Власенко А.Л., Козлов А.С., Малышкин С.Б.
Определение концентрации аэрозолеобразующих веществ в атмосфере, Опт.Атм.Ок., т.13, н.6-7, стр.644, 2000.

3. Власенко А.Л., Анкилов А.Н., Бакланов А.М., Еременко С.И., Пащенко С.Э., Козлов А.С.
Динамика концентрации и дисперсного состава субмикронных частиц в атмосфере пригорода. Сборник статей “Физика окружающей среды”, Томск, 2002г.

4. V.S. Kozlov, M. V. Panchenko, A. S. Kozlov, A. N. Akilov, A. M. Baklanov and S. B. Malyshkin
 Instrumental and Technical Approach to Prompt Field Measurements of Size Distributions of Aerosol Absorbing and Scattering Characteristics Proceeding of Twelfth ARM Science Team Meeting Proceedings, St. Petersburg, Florida, April 8-12, 2002.