4.3冰核活性

一般來說，在沒有雜質的情況下，過冷水滴需要在-38°C及以下的條件下才能凍結，而冰核顆粒的存在則促進了相對高溫（>-38°C）下的凍結。大氣中的異質冰核能調節雲的性質，並進一步影響降水潛力和氣溶膠的間接效應。在雲滴中，異質凍結可以由特殊的氣溶膠顆粒引發。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，但由於海洋麵積較廣，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，則成為相關的冰核顆粒源，而其中富含的有機物質可作為活性位點或冰核實體，在其作為INP的能力中發揮重要作用。已有對海洋環境中冰核顆粒活性的研究表明，冰核活性增加可歸因於微生物來源類型或表麵活性分子類型，如蛋白質或長鏈脂肪酸。Wilson等提出與浮遊植物細胞滲出物相關的有機物質可能是南大洋、北太平洋和北大西洋等偏遠海洋環境中冰核顆粒的重要來源，這些地區的表層海水生物活性和風速最大。McCluskey等在實驗室內探究了浮遊植物藻華過程中生成的SSA的化學成分與冰核活性之間的關聯，其結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%。這些具有表麵活性的脂肪酸化合物能夠在接近或低於-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，表麵活性物質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構與六邊形冰胚晶格結構匹配更緊密，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由於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雲條件和-16℃的溫度下促進異質冰核的形成，其冰核能力與水氣界麵上形成的全氟辛酸單分子層有關。

5、總結與展望

國內外關於表麵活性物質對SSA產生及其理化性質的影響已經開展了較長時間的研究，但總結發現受表麵活性物質本身溶解度、離子類型、飽和度等以及環境條件的影響，對SSA產量、粒徑分布、吸濕性、CCN活性和冰核活性的影響具有顯著差異，進而給揭示表麵活性物質的氣溶膠化學效應帶來諸多難題和挑戰。目前，對於全麵了解表麵活性物質對SSA的影響方麵，仍存在許多不足，亟需展開更加全麵深入的研究，從而為準確評價SSA對區域和全球氣候變化的貢獻提供支撐。最後，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、外場走航觀測、衛星遙感和理論計算等多手段相結合，重點研究表麵活性物質的海氣界麵交換以及在SSA中的富集效率，厘清對SSA產生通量的綜合影響，進一步完善基於物理化學的參數化方案，從而實現對海氣界麵氣溶膠排放通量的精確預測。

（2）對於SSA中更多的表麵活性物質和不同比例的無機/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麵活性物質類別和含量對SSA吸濕性的影響。結合外場觀測與模型模擬，識別對SSA吸濕性起關鍵作用的表麵活性物質類別和特征，有助於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，對表麵活性物質的表麵—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複雜影響，以加深對從新顆粒形成到活化的液滴生長的全麵理解，從而來更精確地評估表麵活性物質化學行為對SSA的潛在影響，並進一步完善和改進Köhler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，並闡明其與風速、溫度、有機碳濃度和葉綠素a等生物和非生物環境因子的關係，結合高分辨質譜技術對SSA顆粒的表麵活性部分進行精細化解析，確定表麵活性物質對冰核活性部分及海洋冰核顆粒源的貢獻。