留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

含AgI人工冰核粒子的电镜分析

苏正军 郑国光 关立友 张纪淮 黄庚

苏正军, 郑国光, 关立友, 等. 含AgI人工冰核粒子的电镜分析. 应用气象学报, 2008, 19(2): 137-144..
引用本文: 苏正军, 郑国光, 关立友, 等. 含AgI人工冰核粒子的电镜分析. 应用气象学报, 2008, 19(2): 137-144.
Su Zhengjun, Zheng Guoguang, Guan Liyou, et al. Particle sizing analysis on AgI pyrotechnics with the electron microscope. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(2): 137-144.
Citation: Su Zhengjun, Zheng Guoguang, Guan Liyou, et al. Particle sizing analysis on AgI pyrotechnics with the electron microscope. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(2): 137-144.

含AgI人工冰核粒子的电镜分析

资助项目: 

国家科技支撑计划“人工影响天气关键技术与装备研发”重点项目 2006BAC12B06

国家自然科学基金面上项目 40205001

Particle Sizing Analysis on AgI Pyrotechnics with the Electron Microscope

  • 摘要: 为深入认识当前人工影响天气作业中广泛使用的AgI焰剂的成冰特性, 利用电子显微镜对含AgI焰剂产生的人工冰核粒子尺度特征进行分析研究。利用环境场扫描电镜对焰剂颗粒的尺度分布和形态学特征进行研究, 利用场发射高分辨透射电镜纳米区域的X射线成分分析 (EDS) 对实验样品的颗粒结构特点和主要组成成分进行研究。实验结果表明:不同配方焰剂燃烧产生的颗粒谱分布特征有明显差异, 所取5种焰剂产生的颗粒平均谱分布, 其直径在0.02~0.50 μm之间的粒子数占98.96%, 即产生粒子绝大部分都可直接参加云内的成冰核化过程, 但其谱宽、峰值直径, 分布特征都不相同。透射电镜结果表明:焰剂颗粒的主要组成是KCl, 其表面附着AgI小颗粒, 该结构特征可能更有利于焰剂颗粒的成冰核化。利用中国气象科学研究院1 m3等温冷云室对AgI焰剂阈温对比实验表明:5种焰剂的成冰阈温在-3.5~-4.4 ℃范围内, 不同焰剂配方的阈温不同, 最大相差1 ℃。焰剂成冰核化速率主要由颗粒的大小 (均立方根直径) 决定, 同时受到谱宽、主峰位置等多种分布特征量影响, 改进配方时应综合考虑。同时, 由于高于-4.4 ℃时, 焰剂产生颗粒接触过冷水滴缺少活性, 即含AgI焰剂不适于云中较暖区的催化。
  • 图  1  扫描电镜下AgI人工冰核气溶胶粒子 (放大15000倍)(a) 无并合, (b) 并合

    Fig. 1  ESEM micrograph of some pyrotechnic particles on magnification of 15000 (a) not coagulated particles, (b) coagulated particles

    图  2  5种含AgI焰剂气溶胶颗粒谱

    Fig. 2  Particle size distribution from five kinds of flares as measured with an ESEM from samples collected in CAMS cloud chamber

    图  3  实验中1个0.3 μm含AgI颗粒的透射电镜扫描观测结果

    (a) 颗粒形状特征, (b) 颗粒主体部分的能谱特征, (c) 颗粒附着微粒部分的能谱特征

    Fig. 3  TEM-EDX scan of a 0.3 μm pyrotechnic particle

    (a) morphological analysis, (b) energy spectrometer about main body of the particle, (c) energy spectrometer about little attached parts of the particle

    图  4  -10 ℃时焰剂人工冰核引入云室后的衰减过程

    Fig. 4  Ice crystal formation kinetics for AgI aerosols in the isothermal cloud chamber at-10.0 ℃

    表  1  5种焰剂的含量AgI及其成冰阈温

    Table  1  The AgI contents and temperature thresholds of five kinds of pyrotechnic nucleats

    表  2  焰剂人工冰核粒子的电镜检测结果分析 (单位:μm)

    Table  2  Representative particle size distributions of pyrotechnics examined by ESEM (unit:μm)

  • [1] Sax R I, Garvry Dennis M, Parungo Farn P. Characteristics of AgI pyrotechnic nucleant used in NOAA Florida area cumulus experiment. J Appl Meteor, 1979, 18:195-202. doi:  10.1175/1520-0450(1979)018<0195:COAPNU>2.0.CO;2
    [2] 李大山, 章澄昌, 许焕斌, 等.人工影响天气现状与展望.北京:气象出版社, 2002.
    [3] Federer B, Schneider A. Properties of pyrotechnic nucleants used in Grossversuch Ⅳ. J Appl Meteor, 1981, 20:997-1005. doi:  10.1175/1520-0450(1981)020<0997:POPNUI>2.0.CO;2
    [4] 张铮, 张秀峰, 袁建新.电子显微镜观测AgI水溶胶的颗粒谱.气象学报, 1982, 40(2):158-164. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB198202003.htm
    [5] Sax R I, Goldsmith P. Nucleation of water drops by Brownian contact with AgI and other aerosols. Quart J Roy Meteor Soc, 1972, 98:60-72. doi:  10.1002/(ISSN)1477-870X
    [6] 苏正军, 张纪淮, 关立友, 等.成冰核率检测方法和标准的分析与讨论.北京气象学院学报, 2003, (1):6-11.
    [7] 成核率检定小组."三七"高炮碘化银炮弹冰核生产率的鉴定.气象, 1975, (1):10-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX197501006.htm
    [8] DeMott P J, Finnegan W G, Grant Lewis O. An application of chemical kinetic theory and methodology to characterize the ice nucleating properties of aerosols used for weather modification. J Climate Appl Meteor, 1983, 22:1190-1203. https://www.researchgate.net/publication/279887202_An_application_of_chemical_kinetic_theory_and_methodology_to_characterize_the_ice_nucleating_properties_of_aerosols_used_for_weather_modification
    [9] 李子华, 刘棠福, 陈宗藩, 等.碘化银水溶胶成冰能力实验研究的初步结果.南京大学学报, 1962, (2):109-113.
    [10] Zhang Jihuai, Ma Peiming. The study of pyrotechnic flares. Annual Report 93—94, CAMS, 1994:79-84.
    [11] Su Zhengjun, Zhang Jihuai, Huang Shihong, et al. Regeneration of the Nucleation Ability of AgI∥The 8th WMO Scientific Conference on Weather Modification, WMO/WMP Report No.39, 2003:433-436.
    [12] 苏正军. 粒子群成冰核化的云室研究. 南京: 南京大学大气科学系, 2000.
    [13] 酆大雄, Finnegan W G. 一种快速高效的冷云催化剂-AgI· AgCl-NaCl复合冰核∥国家气象局气象科学研究院. 气象科学技术集刊8. 北京: 气象出版社, 1985: 37-42.
    [14] 酆大雄, 陈汝珍, 蒋根旺, 等.高效碘化银烟火剂及其成冰性能的研究.气象学报, 1995, 53(1):83-90. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB501.010.htm
    [15] 黄庚, 苏正军, 关立友.冰雪晶碰并勾连增长的实验与观测分析.应用气象学报, 2007, 18(4):561-567. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20070487&flag=1
    [16] 张铮, 朱川海.电子显微镜分析北京雨雪中不可溶成分.大气科学, 2003, 27(2):223-235. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK200302008.htm
  • 加载中
图(4) / 表(2)
计量
  • 摘要浏览量:  4014
  • HTML全文浏览量:  822
  • PDF下载量:  1870
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2007-06-12
  • 修回日期:  2007-11-14
  • 刊出日期:  2008-04-30

目录

    /

    返回文章
    返回