Опубликовано Гигроскопичность | это… Что такое Гигроскопичность?
| В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. |
Гигроскопи́чность (от др.-греч. ὑγρός — влажный и σκοπέω — наблюдаю) — способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха.
Пример гигроскопического вещества — биодизель, он поглощает воду приблизительно 1200 частей на миллион (PPM). Примерами также являются: мёд, этанол, метанол, глицерин, концентрированная серная кислота, концентрированный раствор гидроксида натрия, безводный хлорид кальция. Причём последний настолько гигроскопичен, что в конце концов распадается в воде, которую поглощает. Из-за присутствия водяных паров в атмосфере, гигроскопические материалы должны храниться в запечатанных контейнерах.
Разные материалы и соединения имеют отличающиеся гигроскопические свойства, что может привести к вредным эффектам, вроде концентрации напряжений в композиционных материалах. Влияние окружающей влажности на материалы или соединения, можно учесть коэффициентом гигроскопического расширения (КГР) или коэффициентом гигроскопического сжатия (КГС) — различие между ними определяется способностью веществ к изменению объёма под действием влажности и учитывается в формулах в виде знака.
Распространённым примером, на котором можно продемонстрировать это явление — книги в мягкой обложке. В относительно сыром месте обложка книги будет скручиваться. Это обусловлено тем, что неламинированная сторона обложки поглощает больше влаги, чем ламинированная, и её площадь увеличивается. Это вызывает напряжение, которое сгибает обложку в сторону ламинирования. Аналогию можно увидеть в биметаллических пластинах.
Содержание
|
1 ПорохаПороха
Дымный порох обладает небольшой гигроскопичностью, поскольку его основным компонентом является нитрат калия. Энергетически и экономически выгодна натриевая селитра, но из-за высокой способности поглощать влагу при влажности воздуха более 70% (при меньшей влажности высыхает) применяется в производстве пороха ограниченно, а наибольшее применение нашла калиевая селитра с малой гигроскопичностью.
Нитроцеллюлоза, в отличие от селитр, не гигроскопична. Появление бездымного пороха на её основе ускорило развитие полуавтоматического и автоматического огнестрельного оружия, поскольку он не забивает механизмы и не меняет физических свойств при воздействии влажности. Гигроскопичность некоторых компонентов патронов, в первую очередь воспламеняющих составов капсюлей, компенсируется их высокой чувствительностью к воспламенению.
Взрывчатые вещества
Гигроскопичность взрывчатых веществ и взрывчатых составов в значительной степени определяет сроки и условия их хранения.
Особенно значительное воздействие влага оказывает на селитросодержащие промышленные взрывчатые вещества, которые могут либо потерять необходимые физические и взрывчатые характеристики, либо, наоборот, приобрести повышенную чувствительность к внешним воздействиям.
Строительство
Гигроскопичные материалы играют важную роль в строительстве; например, очень гигроскопична древесина. Такие материалы подвержены влиянию влаги, содержащейся в здании. Чем выше относительная влажность, тем больше пара адсорбируется. При этом многие сорта древесин начинают гнить, если относительная влажность в течение длительного времени более 80 %.
Большинство лёгких пористых стеновых камней (лёгкие керамические камни[1], газобетон и пенобетон, керамзитобетон, известняк) очень гигроскопичны — цифра может достигать 30 %, а некоторые известняки с Кипра, набирают влажность до состояния сырой стены «на ощупь».
Кроме этого, на сыром основании они работают как фитиль керосиновой лампы, из-за капиллярного эффекта своей пористой структуры.
Все лёгкие стеновые камни[2], требуют герметичной гидроизоляционной отсечки — от всех примыканий к стенам и монолитам с повышенной влажностью — отсечка стены должна быть только плёночного типа, гибкая, с полной водонепронецаемостью. Обычно так отрезают полуцокольный и 1-й этаж — от всех «мокрых» конструкций — фундамента, цоколя, подземной части цокольного этажа.
Общепринятая в СССР отсечка высокомарочным цементным раствором не работает — изначально подсос влаги в сухую стену она полностью не ограничивает — со временем циклы замораживания и оттаивания открывают и расширяют капиляры в растворе. Начинается постоянный подсос воды в толщу стены здания, новые порции влаги окончательно вымывают и открывают капиляры.
Необлегчённый кирпич менее подвержен капилярному эффекту, но при отсутствии отсечки может вымокнуть на высоту нескольких этажей, до самой кровли.
Биология
Семена некоторых трав расширяются при изменении влажности, что позволяет им рассеиваться по земле.
Примечания
- ↑ POROTHERM и KERAKAM, изготавливаются из вспененной глины.
- ↑ Несмотря на заявления производителей об устойчивости изделий к влажности, капилляры есть всегда, а за счёт зимних морозов и множества циклов оттаивания, их количество резко увеличивается.
Гигроскопичность | это… Что такое Гигроскопичность?
| В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. |
Гигроскопи́чность (от др.-греч. ὑγρός — влажный и σκοπέω — наблюдаю) — способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха.
Пример гигроскопического вещества — биодизель, он поглощает воду приблизительно 1200 частей на миллион (PPM). Примерами также являются: мёд, этанол, метанол, глицерин, концентрированная серная кислота, концентрированный раствор гидроксида натрия, безводный хлорид кальция.
Причём последний настолько гигроскопичен, что в конце концов распадается в воде, которую поглощает. Из-за присутствия водяных паров в атмосфере, гигроскопические материалы должны храниться в запечатанных контейнерах. Для хранения гигроскопичных веществ в лаборатории можно использовать эксикатор.
Разные материалы и соединения имеют отличающиеся гигроскопические свойства, что может привести к вредным эффектам, вроде концентрации напряжений в композиционных материалах. Влияние окружающей влажности на материалы или соединения, можно учесть коэффициентом гигроскопического расширения (КГР) или коэффициентом гигроскопического сжатия (КГС) — различие между ними определяется способностью веществ к изменению объёма под действием влажности и учитывается в формулах в виде знака.
Распространённым примером, на котором можно продемонстрировать это явление — книги в мягкой обложке. В относительно сыром месте обложка книги будет скручиваться. Это обусловлено тем, что неламинированная сторона обложки поглощает больше влаги, чем ламинированная, и её площадь увеличивается.
Это вызывает напряжение, которое сгибает обложку в сторону ламинирования. Аналогию можно увидеть в биметаллических пластинах.
Содержание
|
Пороха
Дымный порох обладает небольшой гигроскопичностью, поскольку его основным компонентом является нитрат калия. Энергетически и экономически выгодна натриевая селитра, но из-за высокой способности поглощать влагу при влажности воздуха более 70% (при меньшей влажности высыхает) применяется в производстве пороха ограниченно, а наибольшее применение нашла калиевая селитра с малой гигроскопичностью.
Нитроцеллюлоза, в отличие от селитр, не гигроскопична. Появление бездымного пороха на её основе ускорило развитие полуавтоматического и автоматического огнестрельного оружия, поскольку он не забивает механизмы и не меняет физических свойств при воздействии влажности.
Гигроскопичность некоторых компонентов патронов, в первую очередь воспламеняющих составов капсюлей, компенсируется их высокой чувствительностью к воспламенению.
Взрывчатые вещества
Гигроскопичность взрывчатых веществ и взрывчатых составов в значительной степени определяет сроки и условия их хранения. Особенно значительное воздействие влага оказывает на селитросодержащие промышленные взрывчатые вещества, которые могут либо потерять необходимые физические и взрывчатые характеристики, либо, наоборот, приобрести повышенную чувствительность к внешним воздействиям.
Строительство
Гигроскопичные материалы играют важную роль в строительстве; например, очень гигроскопична древесина. Такие материалы подвержены влиянию влаги, содержащейся в здании. Чем выше относительная влажность, тем больше пара адсорбируется. При этом многие сорта древесин начинают гнить, если относительная влажность в течение длительного времени более 80 %.
Большинство лёгких пористых стеновых камней (лёгкие керамические камни[1], газобетон и пенобетон, керамзитобетон, известняк) очень гигроскопичны — цифра может достигать 30 %, а некоторые известняки с Кипра, набирают влажность до состояния сырой стены «на ощупь».
Кроме этого, на сыром основании они работают как фитиль керосиновой лампы, из-за капиллярного эффекта своей пористой структуры. Все лёгкие стеновые камни[2], требуют герметичной гидроизоляционной отсечки — от всех примыканий к стенам и монолитам с повышенной влажностью — отсечка стены должна быть только плёночного типа, гибкая, с полной водонепронецаемостью. Обычно так отрезают полуцокольный и 1-й этаж — от всех «мокрых» конструкций — фундамента, цоколя, подземной части цокольного этажа.
Общепринятая в СССР отсечка высокомарочным цементным раствором не работает — изначально подсос влаги в сухую стену она полностью не ограничивает — со временем циклы замораживания и оттаивания открывают и расширяют капиляры в растворе. Начинается постоянный подсос воды в толщу стены здания, новые порции влаги окончательно вымывают и открывают капиляры.
Необлегчённый кирпич менее подвержен капилярному эффекту, но при отсутствии отсечки может вымокнуть на высоту нескольких этажей, до самой кровли.
Биология
Семена некоторых трав расширяются при изменении влажности, что позволяет им рассеиваться по земле.
Примечания
- ↑ POROTHERM и KERAKAM, изготавливаются из вспененной глины.
- ↑ Несмотря на заявления производителей об устойчивости изделий к влажности, капилляры есть всегда, а за счёт зимних морозов и множества циклов оттаивания, их количество резко увеличивается.
Гигроскопичность органических соединений в зависимости от органической функциональности, растворимости в воде, молекулярной массы и степени окисления насыщенные водные растворы яблочной, винной и лимонной кислот при температуре от 288 К до 323 К, J. Chem. Thermodyn., 27, 35–41, https://doi.org/10.1006/jcht.1995.0004, 1995.
Бильде М., Свеннингссон Б., Мёнстер Дж. и Розенорн Т.: Эвен– нечетное чередование скоростей испарения и давлений паров С3–С9аэрозоли дикарбоновой кислоты, Environ. науч. Technol., 37, 1371–1378, https://doi.org/10.1021/es0201810, 2003.
Билде М., Зардини А. А., Хонг Дж., Чискале М. и Эмануэльссон Э.: Атмосферные сахарные спирты: скорость испарения и давление насыщенных паров, AGU Fall Meeting Abstracts, A21K-3178, https://www.researchgate.net/publication/275890630 (последний доступ: 16 марта 2022 г.), 2014.
Брабан, К.Ф., Кэрролл, М.Ф., Стайлер, С.А., и Аббатт, Дж.П.: Фазовые переходы аэрозолей малоновой и щавелевой кислот, J. Phys. хим. А, 107, 6594–6602, https://doi.org/10.1021/jp034483f, 2003.
Цао, Л.-М., Хуанг, X.-Ф., Ван, К., Чжу, К., и Хэ, Л. .-Y.: Характеристика летучести субмикронного аэрозоля в региональной атмосфере на юге Китая, Chemosphere, 236, 124383, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124383, 2019.
Cappa, C.D., Che, Д.Л., Кесслер С.Х., Кролл Дж.Х. и Уилсон К.Р.: Изменения оптических и гигроскопических свойств органических аэрозолей при гетерогенном окислении ОН, J. Geophys. Рез.-Атмос., 116, D15204, https://doi.org/10.1029/2011JD015918, 2011.
Чан, М.
Н., Чой, М.Ю., Нг, Н.Л., и Чан, С.К.: Гигроскопичность водорастворимых органических соединений в атмосферных аэрозолях: аминокислоты и сжигание биомассы, полученные из органических видов, Environ. науч. Technol., 39, 1555–1562, https://doi.org/10.1021/es049584l, 2005.
Чан, М. Н., Крайденвейс, С. М., и Чан, К. К.: Измерения свойств гигроскопичности и растворимости органических соединений различных растворимости в воде и их связь с активностью ядер конденсации облаков, Environ. науч. Technol., 42, 3602–3608, https://doi.org/10.1021/es7023252, 2008.
Чанг, Р.Ю.-В., Словик, Дж.Г., Шанц, Н.К., Власенко, А., Лиджио, Дж., Шостедт, С.Дж., Лейтч, В.Р., и Аббатт, Дж.П.Д.: Параметр гигроскопичности ( κ ) окружающей среды органический аэрозоль на полигоне, подверженном биогенному и антропогенному воздействию: зависимость от степени окисления аэрозоля, Атмос. хим. Phys., 10, 5047–5064, https://doi.org/10.5194/acp-10-5047-2010, 2010.
Chebbi, A. and Carlier, P.: Карбоновые кислоты в тропосфере, распространение, источники , и раковины: обзор, Atmos.
Чен, Дж., Ли, В.-К., Ито, М., и Кувата, М.: А значительная часть водорастворимого органического вещества в частицах горения свежей биомассы не способствует гигроскопическому росту: применение разделения по полярности методом разделения 1-октанол-вода, Environ. науч. Technol., 53, 10034–10042, https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01696, 2019.
Cheng, Y., Wiedensohler, A., Eichler, H., Heintzenberg, J., Tesche , М., Ансманн, А., Вендиш, М., Су, Х., Альтхаузен, Д., и Херрманн, Х.: Зависимость оптических свойств аэрозоля от относительной влажности и прямое радиационное воздействие в приземном пограничном слое в Xinken в Перле Дельта реки Китая: численное исследование, основанное на наблюдениях, Atmos. Окружающая среда, 42, 6373–6397, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.04.009, 2008.
Ченг Ю., Су Х., Куп Т., Михайлов Э. и Пёшль У.: Размерная зависимость фазовых переходов в аэрозольных наночастицах // Нац.
Commun., 6, 1–7, https://doi.org/10.1038/ncomms6923, 2015.
Чой, М.Ю. и Чан, С.К.: Непрерывные измерения активности воды водных капель водорастворимых органических соединений, Дж. , физ. хим. A, 106, 4566–4572, https://doi.org/10.1021/jp013875o, 2002.
Клегг С.Л. и Сайнфелд Дж.Х.: Термодинамические модели водных растворов, содержащих неорганические электролиты и дикарбоновые кислоты при 298,15 К. 1. Кислоты как недиссоциирующие компоненты, J. Phys. хим. A, 110, 5692–5717, https://doi.org/10.1021/jp056149k, 2006.
Клегг С.Л., Бримблкомб П. и Векслер А.С.: Термодинамическая модель системы H + –Nh5+– Na + –SO42-–NO3-–Cl − –H 2 O при 298,15 K, J. Phys. хим. A, 102, 2155–2171, https://doi.org/10.1021/jp973043j, 1998.
Кук, Л.: Исследование гигроскопических и морфологических свойств атмосферных аэрозолей, https://digitalcommons.bucknell.edu/ masters_theses/13 (последний доступ: 16 марта 2022 г.), 2011 г.
Дарр, Дж.
П., Готтузо, С., Альфарра, М., Бирдж, Д., Феррис, К., Вудс, Д., Моралес, П., Гроув, М., Миттс, В. К., и Мендоса-Лопес, E.: Шкала гидропатии как показатель гигроскопичности субмикронных аэрозолей хлорида натрия и аминокислот, J. Phys. хим. A, 122, 8062–8070, https://doi.org/10.1021/acs.jpca.8b07119, 2018.
Доусон, Дж. Н., Малек, К. А., Разафиндрамбинина, П. Н., Раймонд, Т. М., Датчер, Д. Д., Аса- Авуку, А. А., и Фридман, Массачусетс: Прямое сравнение субмикронной аэрозольной гигроскопичности водорастворимых сахаров, ACS Earth and Space Chemistry, 4, 2215–2226, https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.0c00159, 2020.
Дэн Ю., Кагами С., Огава С., Кавана К., Накаяма Т., Кубодера Р., Адачи К., Хусейн Т., Миядзаки Ю., и Мочида, М.: Гигроскопичность органических аэрозолей и их вклад в концентрации CCN над лесом средних широт в Японии, J. Geophys. Res.-Atmos., 123, 9703–9723, https://doi.org/10.1029/2017JD027292, 2018.
Динар Э., Анттила Т. и Рудич Ю.: Активность CCN и гигроскопический рост органические аэрозоли после реактивного поглощения аммиака, Environ.
науч. Техн., 42, 793–799, https://doi.org/10.1021/es071874p, 2008.
Дюплисси, Дж., Гизель, М., Шегрен, С., Мейер, Н., Гуд, Н., Каммерманн, Л., Мишо, В., Вайгель, Р., Мартинс душ Сантуш, С., Грунинг, К., Виллани, П., Лай, П., Селлегри, К., Мецгер, А., Макфигганс, Г. Б., Верле, Г. , Рихтер Р., Доммен Дж., Ристовски З., Балтеншпергер У. и Вайнгартнер Э.: Сравнительное исследование шести HTDMA: результаты и рекомендации, Atmos. Изм. Техн., 2, 363–378, https://doi.org/10.5194/amt-2-363-2009, 2009..
Эстиллор А.Д., Моррис Х.С., Ор В.В., Ли Х.Д., Алвес М.Р., Марчиано М.А., Ласкина О., Цинь З., Тивански А.В. и Грассиан В.Х.: Связь гигроскопичности с поверхностью микроструктура модельных неорганических солей, простых и сложных углеводов и аутентичных аэрозольных частиц морских брызг // Физ. хим. хим. Phys., 19, 21101–21111, https://doi.org/10.1039/C7CP04051B, 2017.
Frosch, M., Zardini, A.A., Platt, S.M., Müller, L., Reinnig, M.-C. , Хоффманн Т. и Бильде М.: Термодинамические свойства и активация облачных капель ряда оксокислот, Atmos.
хим. Phys., 10, 5873–589.0, https://doi.org/10.5194/acp-10-5873-2010, 2010.
Гибл, Х., Бернер, А., Райшль, Г., Пуксбаум, Х., Каспер-Гибль, А. и Хитценбергер, Р.: Активация CCN тестовых аэрозолей щавелевой и малоновой кислот с помощью счетчика ядер конденсации облаков Венского университета, J. Aerosol Sci., 33, 1623–1634, https://doi.org/10.1016/S0021- 8502(02)00115-5, 2002.
Грегсон Ф., Робинсон Дж., Майлз Р., Ройалл С. и Рейд Дж.: Сушка и кристаллизация испаряющихся аэрозольных капель нитрата натрия, Дж. физ. хим. Б, 124, 6024–6036, https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.0c04079, 2020.
Харц, К.Э.Х., Тищук, Дж.Э., Чан, М.Н., Чан, С.К., Донахью, Н.М., и Пандис, С.Н.: Активация ядер конденсации облаков органического аэрозоля с ограниченной растворимостью, Atmos. Environ., 40, 605–617, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.09.076, 2006.
Ходас, Н., Зуенд, А., Муи, В., Флаган, Р. К., и Seinfeld, JH: Влияние фазового состояния частиц на гигроскопическое поведение смешанных органо-неорганических аэрозолей, Atmos.
хим. Phys., 15, 5027–5045, https://doi.org/10.5194/acp-15-5027-2015, 2015.
Хонг, Дж., Ким, Дж., Ниеминен, Т., Дуплисси, Дж., Эн, М., Айяля, М., Хао, Л. К., Ни, В., Сарнела, Н., Присле, Н.Л., Кулмала, М., Виртанен, А., Петяя, Т. и Керминен, В.-М.: Связь гигроскопических свойств субмикронного аэрозоля как с газом, так и с частицами фазовый химический состав в среде бореальных лесов, атм. хим. Phys., 15, 11999–12009, https://doi.org/10.5194/acp-15-11999-2015, 2015.
Hong, J., Xu, H., Tan, H., Yin, C. , Хао, Л., Ли, Ф., Цай, М., Дэн, X., Ван, Н., Су, Х., Ченг, Ю., Ван, Л., Петая, Т., и Керминен, В. .-М.: Состояние смешивания и гигроскопичность частиц аэрозолей с преобладанием органических веществ над районом дельты Жемчужной реки в Китае, Атмос. хим. Физ., 18, 14079–14094, https://doi.org/10.5194/acp-18-14079-2018, 2018.
Хименес, Дж. Л., Канагаратна, М., Донахью, Н., Прево, А., Чжан, К., Кролл , Дж. Х., ДеКарло, П. Ф., Аллан, Дж. Д., Коу, Х., и Нг, Н.: Эволюция органических аэрозолей в атмосфере, Science, 326, 1525–1529, https://doi.
org/10.1126/science. 1180353, 2009.
Цзин Б., Тонг С., Лю К., Ли К., Ван В., Чжан Ю. и Ге М.: Гигроскопическое поведение многокомпонентных органических аэрозолей и их внутренние смеси с сульфатом аммония, Атмос. хим. Phys., 16, 4101–4118, https://doi.org/10.5194/acp-16-4101-2016, 2016.
Kier, L.B.: Количественный анализ полярности растворителя на основе молекулярной структуры, J. Pharm. Sci., 70, 930–933, https://doi.org/10.1002/jps.2600700825, 1981.
Келер, К. А., Крайденвейс, С. М., ДеМотт, П. Дж., Пренни, А. Дж., Каррико, С. М., Эрвенс, Б. ., и Feingold, G.: Активность воды и диаметры активации на основе данных о гигроскопичности — Часть II: Применение к органическим видам, Atmos. хим. Phys., 6, 795–809, https://doi.org/10.5194/acp-6-795-2006, 2006.
Куанг Ю., Сюй В., Тао Дж., Ма Н., Чжао К. и Шао М.: Обзор лабораторных исследований и полевых измерений гигроскопичности атмосферного органического аэрозоля и ее параметризации на основе по уровням окисления, Curr.
Загрязн. Rep., 6, 410–424, https://doi.org/10.1007/s40726-020-00164-2, 2020.
Kundu, S., Kawamura, K., Andreae, T.W., Hoffer, A., и Андреэ, М.О.: Молекулярное распределение дикарбоновых кислот, кетокарбоновых кислот и α -дикарбонилов в аэрозолях, сжигающих биомассу: последствия для фотохимического образования и разложения в слоях дыма, Atmos. хим. физ., 10, 2209–2225, https://doi.org/10.5194/acp-10-2209-2010, 2010.
Кувата М., Шао В., Лебутейлер Р. и Мартин С. Т.: Классификация органических материалов по кислороду отношение элементов углерода к углероду для предсказания режима активации облачных ядер конденсации (CCN), Atmos. хим. Phys., 13, 5309–5324, https://doi.org/10.5194/acp-13-5309-2013, 2013. Дж. П., Ахерн, А. Т., Уильямс, Л. Р., Уорсноп, Д. Р., Брюн, У. Х., и Давидовиц, П.: Лабораторные исследования химического состава и активности облачных ядер конденсации (CCN) вторичного органического аэрозоля (SOA) и окисленного первичного органического аэрозоля (ОПОА), Атмос.
хим. физ., 11, 8913–8928, https://doi.org/10.5194/acp-11-8913-2011, 2011.
Лей, Т., Зуэнд, А., Ченг, Ю., Су, Х., Ван, В. и Ге М.: Гигроскопичность органических суррогатных соединений при сжигании биомассы и их влияние на выцветание сульфата аммония в смешанных аэрозольных частицах, Atmos. хим. Phys., 18, 1045–1064, https://doi.org/10.5194/acp-18-1045-2018, 2018.
Li, J., Liu, Z., Gao, W., Tang, G. , Hu, B., Ma, Z. и Wang, Y.: Взгляд на формирование и эволюцию вторичного органического аэрозоля в мегаполисе Пекине, Китай, Atmos. Окружающая среда, 220, 117070, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.117070, 2020.
Ма, С., Панг, С., Ли, Дж., и Чжан, Ю.: Обзор исследований кинетики выцветания на атмосферных частицах, Chemosphere, 130320, https://doi.org /10.1016/j.chemosphere.2021.130320, 2021.
Марколли, К. и Питер, Т.: Активность воды в системах полиол/вода: новая параметризация UNIFAC, Atmos. хим. Phys., 5, 1545–1555, https://doi.org/10.5194/acp-5-1545-2005, 2005.
Марколли, К., Луо, Б. и Питер, Т.: Смешивание органические аэрозольные фракции: жидкости как термодинамически устойчивые фазы // J. Phys. хим. А, 108, 2216–2224, https://doi.org/10.1021/jp036080l, 2004.
Марш А., Майлз Р.Э.Х., Ровелли Г., Каулинг А.Г., Нанди Л., Датчер К.С. и Рейд Дж.П.: Влияние функциональности органических соединений на гигроскопичность аэрозолей: дикарбоновые кислоты, алкильные заместители, сахара и аминокислоты, атмос. хим. Phys., 17, 5583–5599, https://doi.org/10.5194/acp-17-5583-2017, 2017.
Мартэу Г.А., Коман В. и Воднар Д.К.: Последние достижения в производство эритрита и маннита, крит. Rev. Biotechnol., 40, 608–622, https://doi.org/10.1080/07388551.2020.1751057, 2020.
Массоли П., Ламбе А., Ахерн А., Уильямс Л., Эн М., Миккиля Дж., Канагаратна М., Брюн В., Онаш Т. и Джейн, Ж.: Взаимосвязь между уровнем окисления аэрозоля и гигроскопическими свойствами частиц вторичного органического аэрозоля (СОА), созданных в лаборатории, Геофиз.
Рез. Lett., 37, L24801, https://doi.org/10.1029/2010GL045258, 2010.
McFiggans, G., Artaxo, P., Baltensperger, U., Coe, H., Facchini, M.C., Feingold, G. ., Fuzzi, S., Gysel, M., Laaksonen, A., Lohmann, U., Mentel, T.F., Murphy, D.M., O’Dowd, C.D., Snider, J.R., и Weingartner, E.: Эффект физического и химические свойства аэрозоля при активации капель теплого облака, Atmos. хим. физ., 6, 2593–2649, https://doi.org/10.5194/acp-6-2593-2006, 2006.
Мэй, Ф., Хейс, П. Л., Ортега, А., Тейлор, Дж. В., Аллан, Дж. Д., Гилман, J., Kuster, W., de Gouw, J., Jimenez, J.L., и Wang, J.: Свойства активации капель органических аэрозолей, наблюдаемые на городском объекте во время CalNex-LA, J. Geophys. Res.-Atmos., 118, 2903–2917, https://doi.org/10.1002/jgrd.50285, 2013.
Михайлов Э., Власенко С., Нисснер Р., Пёшль Ю. : Взаимодействие аэрозольных частиц, состоящих из белка и солей, с парами воды: гигроскопический рост и микроструктурная перестройка, Атмос. хим. Phys., 4, 323–350, https://doi.
org/10.5194/acp-4-323-2004, 2004.
Михайлов Э., Власенко С., Мартин С. Т., Куп Т. и Пёшль У.: Аморфные и кристаллические аэрозольные частицы, взаимодействующие с водяным паром: концепция рамки и экспериментальные доказательства реструктуризации, фазовых переходов и кинетических ограничений, Atmos. хим. Phys., 9, 9491–9522, https://doi.org/10.5194/acp-9-9491-2009, 2009.
Мочида, М. и Кавамура, К.: Характеристика гигроскопических свойств левоглюкозана и родственных органических соединений к аэрозольным частицам, сжигающим биомассу, J. Geophys. Рез.-Атм., 109, D21202, https://doi.org/10.1029/2004jd004962, 2004.
Мочида М., Кавабата А., Кавамура К., Хацусика Х. и Ямадзаки К.: Сезонные вариации и происхождение дикарбоновые кислоты в морской атмосфере над западной частью северной части Тихого океана, J. Geophys. Res.-Atmos., 108, 4193, https://doi.org/10.1029/2002JD002355, 2003.
Накао, С.: Почему видимое κ линейно изменяется с O/C? Оценивая роль летучести, растворимости и поверхностной активности органических аэрозолей, Aerosol Sci.
Тех., 51, 1377–1388, https://doi.org/10.1080/02786826.2017.1352082, 2017.
Накао, С., Суда, С. Р., Кэмп, М., Петтерс, М. Д., и Крайденвейс, С. М.: Капельная активация влажных частиц: разработка подхода Wet CCN, Atmos. Изм. Tech., 7, 2227–2241, https://doi.org/10.5194/amt-7-2227-2014, 2014.
Ng, N.L., Canagaratna, M.R., Zhang, Q., Jimenez, J.L., Tian, Дж., Ульбрих И.М., Кролл Дж.Х., Дочерти К.С., Чабра П.С., Бахрейни Р., Мерфи С.М., Сайнфельд Дж.Х., Хильдебрандт Л., Донахью Н.М., ДеКарло П.Ф., Ланц В.А., Прево , A.S.H., Dinar, E., Rudich, Y., and Worsnop, D.R.: Компоненты органического аэрозоля, наблюдаемые в наборах данных по Северному полушарию по данным масс-спектрометрии аэрозолей, Atmos. хим. Phys., 10, 4625–4641, https://doi.org/10.5194/acp-10-4625-2010, 2010.
Ом, П. Б., Асато, К., Векслер, А. С., и Датчер, К. С.: Основанная на изотерме термодинамическая модель для растворов электролитов и неэлектролитов, включающая электростатический эффект дальнего и ближнего действия.
Взаимодействия, J. Phys. хим. A, 119, 3244–3252, https://doi.org/10.1021/jp512646k, 2015.
Орем, Х.Л., Шорник, Э., Каливода, А. и Огнибене, Р.: Почему маннит становится все более более популярен в качестве фармацевтического вспомогательного вещества в твердых лекарственных формах?, Pharm. Дев. Техн., 19, 257–262, https://doi.org/10.3109/10837450.2013.775154, 2014.
Пэн С., Чан М. Н. и Чан С. К.: Гигроскопические свойства дикарбоновых и многофункциональных кислот: измерения и прогнозы UNIFAC , Окружающая среда. науч. Technol., 35, 4495–4501, https://doi.org/10.1021/es0107531, 2001.
Petters, M., Kreidenweis, S., Prenni, A., Sullivan, R., Carrico, C., Келер, К.А., и Циманн, П.: Роль размера молекулы в активации облачных капель, Geophys. Рез. Лит., 36, L22801, https://doi.org/10.1029/2009GL040131, 2009.
Petters, M.D. и Kreidenweis, S.M.: Однопараметрическое представление гигроскопического роста и активности ядер конденсации облаков, Atmos. хим. Phys., 7, 1961–1971, https://doi.
org/10.5194/acp-7-1961-2007, 2007.
Петтерс С.С., Пагонис Д., Клафлин М.С., Левин Э.Дж. MD, Ziemann, PJ, и Kreidenweis, S.M.: Гигроскопичность органических соединений как функция длины углеродной цепи и карбоксильных, гидроперокси и карбонильных функциональных групп, J. Phys. хим. А, 121, 5164–5174, https://doi.org/10.1021/acs.jpca.7b04114, 2017.
Пиенс Д. С., Келли С. Т., Хардер Т. Х., Петтерс М. Д., О’Брайен Р. Э., Ван Б., Теске К., Доуэлл П., Ласкин А. и Жиль М. К.: Измерение массовая гигроскопичность атмосферных частиц с помощью визуализации на месте, Environ. науч. Technol., 50, 5172–5180, https://doi.org/10.1021/acs.est.6b00793, 2016.
Pöschl, U. and Shiraiwa, M.: Многофазная химия на границе раздела атмосфера-биосфера, влияющая на климат и здравоохранение в антропоцене // Хим. Rev., 115, 4440–4475, https://doi.org/10.1021/cr500487s, 2015.
Prenni, A.J., DeMott, P.J., Kreidenweis, S.M., Sherman, D.E., Russell, L.M., and Ming, Y.: Влияние низкомолекулярных дикарбоновых кислот на образование облаков, J.
Phys. хим. A, 105, 11240–11248, https://doi.org/10.1021/jp012427d, 2001.
Prenni, A.J., Petters, M.D., Kreidenweis, S.M., DeMott, P.J., and Ziemann, P.J.: Активация вторичных капель облачными каплями. органический аэрозоль // J. Geophys. Рез.-Атмос., 112, D10223, https://doi.org/10.1029/2006JD007963, 2007.
Рэндалл Д. А., Вуд Р. А., Бони С., Колман Р., Фишефет Т., Файф Дж., Катцов В., Питман А., Шукла Дж. и Шринивасан Дж.: Климатические модели и их оценка, в: Изменение климата 2007: Основы физических наук. Вклад рабочей группы I в Четвертый оценочный отчет МГЭИК (FAR), Cambridge University Press, 589–662, ISBN 978052188009-1, 2007 г.
Рейд, Дж. П., Бертрам, А. К., Топпинг, Д. , Мартин, С.Т., Петтерс, М.Д., Поуп, Ф.Д., и Ровелли, Г.: Вязкость атмосферных органических частиц, Nat. коммун., 9, 1–14, https://doi.org/10.1038/s41467-018-03027-z, 2018.
Рикардс, А. М., Майлз, Р. Э., Дэвис, Дж. Ф., Маршалл, Ф. Х., и Рейд, Дж. П.: Измерения чувствительность аэрозольной гигроскопичности и параметра κ к отношению О/С, J.
Phys. хим. A, 117, 14120–14131, https://doi.org/10.1021/jp407991n, 2013.
Рикардс, А. М., Сонг, Ю.-К., Майлз, Р. Э., Престон, Т. С., и Рид, Дж. П.: Изменчивости неопределенности в характеристике кинетики переноса воды в стеклообразном и сверхвязком аэрозоле // Физ. хим. хим. Физ., 17, 10059–10073, https://doi.org/10.1039/C4CP05383D, 2015.
Розенёрн Т., Кисс Г. и Бильде М.: Активация сахаридов и частиц левоглюкозана облачными каплями, Atmos. Environ., 40, 1794–1802, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.11.024, 2006.
Salcedo, D.: Равновесные фазовые диаграммы водных смесей малоновой кислоты и сульфата/аммониевых солей , J. Phys. хим. А, 110, 12158–12165, https://doi.org/10.1021/jp063850v, 2006.
Сайнфельд, Дж. Х. и Пандис, С. Н.: Химия и физика атмосферы: от загрязнения воздуха до изменения климата, 3-е издание, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, ISBN 11189.47401, 2016.
Su, H., Rose, D., Cheng, Y.F., Gunthe, S.S., Massling, A., Stock, M., Wiedensohler, A.
, Andreae, M.O., and Pöschl, U.: Гигроскопичность концепция распределения для анализа данных измерений и моделирования состояния перемешивания аэрозольных частиц с учетом гигроскопического роста и активации CCN, Atmos. хим. Phys., 10, 7489–7503, https://doi.org/10.5194/acp-10-7489-2010, 2010.
Суда, С. Р. и Петтерс, М. Д.: Точное определение коэффициентов аэрозольной активности при относительной влажности до 99 % с использованием метода анализа тандемной дифференциальной подвижности гигроскопичности, Aerosol Sci. Tech., 47, 991–1000, https://doi.org/10.1080/02786826.2013.807906, 2013.
Суда С.Р., Петтерс М., Мацунага А., Салливан Р., Циманн П. и Kreidenweis, S.: Частотные распределения гигроскопичности вторичных органических аэрозолей, J. Geophys. Res.-Atmos., 117, D04207, https://doi.org/10.1029/2011JD016823, 2012.
Suda, S.R., Petters, M.D., Yeh, G.K., Strollo, C., Matsunaga, A., Faulhaber, А., Циманн П.Дж., Пренни А.Дж., Каррико С.М. и Салливан Р.К.: Влияние функциональных групп на активность ядер конденсации органических аэрозольных облаков, Environ.
науч. Техн., 48, 10182–10190, https://doi.org/10.1021/es502147y, 2014.
Светлицкий, Э., Ханссон, Х.К., Хамери, К., Свеннингссон, Б., Масслинг, А., Макфигганс, Г., Макмерри, П.Х. , Петяя Т., Тунвед П., Гизель М., Топпинг Д., Вайнгартнер Э., Балтеншпергер У., Рисслер Дж., Виденсолер А. и Кулмала М.: Гигроскопические свойства субмикронные частицы атмосферного аэрозоля, измеренные с помощью приборов H-TDMA в различных средах – обзор, Tellus B, 60, 432–469, https://doi.org/10.1111/j.1600-0889.2008.00350.x, 2008.
Тан, Х. Б., Сюй, Х. Б., Ван, К. Л., Ли, Ф., Дэн, X. Дж., Чан, П. В., Ся, Д. и Инь, Ю.: Проектирование и применение автоматической многофункциональной системы H-TDMA, Дж. Атмос. Океан. Tech., 30, 1136–1148, https://doi.org/10.1175/Jtech-D-12-00129.1, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-12-00129.1, 2013.
Тан , M., Chan, CK, Li, YJ, Su, H., Ma, Q., Wu, Z., Zhang, G., Wang, Z., Ge, M., Hu, M., He, H ., and Wang, X.: Обзор экспериментальных методов исследования гигроскопичности аэрозолей, Atmos.
хим. физ., 19, 12631–12686, https://doi.org/10.5194/acp-19-12631-2019, 2019.
Топпинг Д., Барли М., Бэйн М.К., Хайэм Н., Омон Б. , Дингл, Н., и Макфигганс, Г.: UManSysProp v1.0: онлайн-средство с открытым исходным кодом для предсказания молекулярных свойств и расчетов атмосферного аэрозоля, Geosci. Model Dev., 9, 899–914, https://doi.org/10.5194/gmd-9-899-2016, 2016.
Ван Дж., Шиллинг Дж. Э., Лю Дж., Зеленюк А. , Белл, Д.М., Петтерс, М.Д., Талман, Р., Мей, Ф., Завери, Р.А., и Чжэн, Г.: Активация облачных капель вторичного органического аэрозоля в основном контролируется молекулярной массой, а не растворимостью в воде, Атмос. хим. физ., 19, 941–954, https://doi.org/10.5194/acp-19-941-2019, 2019.
Ван З., Цзин Б., Ши С., Тонг С., Ван В. ., и Ge, M.: Важность водорастворимой органической кислоты на гигроскопичность нитратов, Atmos. Environ., 190, 65–73, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.07.010, 2018. MA: Гигроскопический рост сульфата аммония/дикарбоновых кислот, J.
Geophys. Рез.-Атмос., 108, 4638, https://doi.org/10.1029/2003JD003775, 2003.
Wu, Z.J., Nowak, A., Poulain, L., Herrmann, H., and Wiedensohler, A.: Гигроскопическое поведение атмосферно-значимых водорастворимых карбоновых солей и их влияние на поглощение воды сульфат аммония, атм. хим. Phys., 11, 12617–12626, https://doi.org/10.5194/acp-11-12617-2011, 2011.
Wu, Z. J., Poulain, L., Henning, S., Dieckmann, K., Бирмили В., Меркель М., ван Пинкстерен Д., Шпиндлер Г., Мюллер К., Стратманн Ф., Херрманн Х. и Виденсолер А.: Связь гигроскопичности частиц и активности CCN с химическими состав во время полевой кампании HCCT-2010, Atmos. хим. физ., 13, 7983–7996, https://doi.org/10.5194/acp-13-7983-2013, 2013.
Ву, З. Дж., Чжэн, Дж., Шан, Д. Дж., Ду, З. Ф., Ву, Ю. С., Цзэн, Л. М. , Wiedensohler, A. и Hu, M.: Гигроскопичность частиц и ее связь с химическим составом в городской атмосфере Пекина, Китай, в летнее время, Atmos. хим. Phys., 16, 1123–1138, https://doi.org/10.5194/acp-16-1123-2016, 2016.
Xu, J., Shi, J., Zhang, Q., Ge, X. , Канонако, Ф., Прево, А.Ш., Вонвиллер, М., Сидат, С., Ге, Дж., Ма, Дж., Ан, Ю., Канг, С. и Цинь, Д.: Зимние органические и неорганические аэрозоли в Ланьчжоу, Китай: источники, процессы и сравнение с результатами летом, Атмос. хим. физ., 16, 14937–14957, https://doi.org/10.5194/acp-16-14937-2016, 2016 г.
Сюй Л., Суреш С., Го Х., Вебер Р. Дж. и Нг Н. Л.: Характеристика аэрозолей над юго-востоком США с использованием масс-спектрометрии аэрозолей высокого разрешения: пространственные и сезонные вариации состава и источников аэрозолей с упором на органические нитраты, Atmos. хим. Phys., 15, 7307–7336, https://doi.org/10.5194/acp-15-7307-2015, 2015.
Zhang, Q., Jimenez, J.L., Canagaratna, M., Allan, J.D., Coe , Х., Ульбрих И., Альфарра М., Таками А., Миддлбрук А. и Сан Ю.: Повсеместное распространение и преобладание оксигенированных видов в органических аэрозолях в средних широтах Северного полушария, находящихся под антропогенным влиянием, Geophys.
Рез. Лит., 34, L13801, https://doi.org/10.1029/2007GL029979, 2007.
Чжан, Р., Ван, Г., Го, С., Замора, М.Л., Ин, К., Линь, Ю., Ван, В., Ху, М., и Ван, И. М.: Образование мелкодисперсной городской взвеси // Хим. Rev., 115, 3803–3855, https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00067, 2015.
Zheng, G.J., Duan, F.K., Su, H., Ma, Y.L., Cheng, Y. , Чжэн Б., Чжан К., Хуанг Т., Кимото Т., Чанг Д., Пёшль У., Ченг Ю. Ф. и Хе К. Б.: Изучение суровой зимней дымки в Пекине: воздействие синоптической погоды, регионального переноса и гетерогенных реакций, Атмосфер. хим. физ., 15, 2969–2983, https://doi.org/10.5194/acp-15-2969-2015, 2015.
Зуэнд, А., Марколли, К., Луо, Б.П., и Питер, Т.: Термодинамическая модель смешанные органо-неорганические аэрозоли для прогнозирования коэффициентов активности, Атмос. хим. Phys., 8, 4559–4593, https://doi.org/10.5194/acp-8-4559-2008, 2008.
Zuend, A., Marcolli, C., Booth, A.M., Lienhard, D.M., Soonsin , В., Кригер, У. К., Топпинг, Д. О.
, Макфигганс, Г., Питер, Т., и Сайнфелд, Дж. Х.: Новая и расширенная параметризация термодинамической модели AIOMFAC: расчет коэффициентов активности для органо-неорганических смесей, содержащих карбокси, гидроксил , карбонильная, простая эфирная, сложноэфирная, алкенильная, алкильная и ароматическая функциональные группы, Атмос. хим. физ., 11, 9155–9206, https://doi.org/10.5194/acp-11-9155-2011, 2011.
Гигроскопичность азотсодержащих органических соединений углерода: о-аминофенол и п-аминофенол
Котиба А. Малек, и Деванш Растоги, и Хинд А. Аль-Абадлех * б и Акуа А. Аса-Авуку * ак
Принадлежности автора
* Соответствующие авторы
и Кафедра химической и биомолекулярной инженерии, Мэрилендский университет, Колледж-Парк, Мэриленд, 20742, США
Электронная почта: asaawuku@umd.
edu
б Кафедра химии и биохимии, Университет Уилфрида Лорье, Ватерлоо, Канада
Электронная почта: [email protected]
в Кафедра химии и биохимии, Мэрилендский университет, Колледж-Парк, Мэриленд, 20742, США
Аннотация
Азотсодержащий органический углерод (NOC) является основным компонентом атмосферных аэрозолей, и ему уделяется значительное внимание в сообществе исследователей атмосферы.
Хотя были сделаны обширные исследования и достигнуты успехи в отношении их источников выбросов, концентраций и их вторичного образования в атмосфере, мало что известно об их эффективности поглощения воды и их последующей роли в климате, качестве воздуха и видимости. В этом исследовании мы исследовали водопоглощение двух умеренно растворимых ароматических NOC: o -аминофенол (oAP) и p -аминофенол (pAP) в условиях недонасыщения и перенасыщения с использованием анализатора тандемной дифференциальной подвижности гигроскопичности (H-TDMA) и счетчика облачных ядер конденсации (CCNC) соответственно. Наши результаты показывают, что oAP и pAP слегка гигроскопичны, гигроскопичность которых сравнима с различными исследованными органическими аэрозолями. Параметр пересыщенной одиночной гигроскопичности ( κ CCN ) был измерен и составил 0,18 ± 0,05 для оАР и 0,04 ± 0,02 для рАР, что указывает на то, что оАР более гигроскопичен, чем рАР, несмотря на то, что они имеют одинаковую молекулярную формулу.