1. Минеральная пыль
Крупные частицы имеют тенденцию к зарождению ядра льда при более низких пересыщениях и более высоких температурах. Для субмикронных частиц естественной пустынной пыли, требующей наибольшего количества ледяного перенасыщения для активации, т.е. быть хуже IN, чем IN каолинита, монтмориллонита и АТД в режиме зарождения осаждения. Примечательно, что наблюдения за зарождением льда по пыли простирается на весь диапазон водонасыщенных и водонасыщенных условий ниже -10 ◦C. Некоторые данные также сообщаются в условиях значительного пересыщения воды. Это может быть связано с кинетическими ограничениями и неоднородности влажности в непрерывном потоке.
2. Сажа
Для сажи доступно меньше экспериментов, и имеющиеся данные показывают незначительное перекрытие условий начала зарождения льда. В экспериментах с n-гексановой сажей, осажденной на подложке, которые статистически не отличались от тех, что были на пустом месте субстрат. Наблюдалось образование капель до образования льда (в том числе и на обнаженном грунте) почти для всех экспериментов при температуре от -15 до -30 ◦C; не наблюдали ледообразования ниже водонасыщенности для температур -20 и -30 ◦C и только капельное образование над уровнем насыщения воды. Кроме того, при температуре -40 ◦C наблюдалось только однородное замораживание. Отрицательные результаты не согласуются с рядом экспериментов, в которых наблюдали за зарождением льда на саже уже при температурах выше -30 ◦C.
3 Первичные биологические аэрозольные частицы
Средибиоаэрозоли, в частности бактерии, способность образовывать ядра льда это избирательное свойство. Только небольшое количество бактерий, штаммы и грибковые виды были определены как активные ледяные нуклеации (INA) при высоких отрицательных температурах. Они обладают активным белком ледяного ядра, расположенным в наружной клеточной стенке, который имеет структурное сходство к кристаллической решетке льда. Даже среди этих бактерий INA лишь малая часть всех клеток на самом деле является ядром льда при температуре примерно выше -10 ◦C. Большинство экспериментов с биологическими частицами заключаются в проводимом как так называемом анализе на замерзание капель, т.е. испытания на погружное замораживание.
4 Сульфат аммония твердый
В условиях, характерных для циркулирующих облаков в верхней тропосфере и нижней стратосфере, кристаллические частицы сульфата аммония эффективно образуют ледяной покров в водонасыщенных условиях, как ядра осаждения и в качестве ядер погружения в капли раствора. Также наблюдали образование льда на кристаллических сульфатных частицах только при относительной влажности выше, чем требуется для однородного замораживания.
5 Органические кислоты и гуминоподобные вещества
Также некоторые органические кислоты в кристаллической форме наблюдались в ядрах льда в циркулевых условиях, большинство из них особенно щавелевая кислота и яблочной кислоты.При температурах ниже -65 °C ◦C, частицы лимонной кислоты в аэрозоле наблюдалось стекловидное состояние ядра льда при Si > 1.2. Другие органические вещества, такие как дикарбоновые кислоты или вторичные органические вещества продукты озонолиза различных прекурсоров, не имеют ядра льда гетерогенно.
6 Другие
Кроме того, иногда обнаруживается, что ряд других компонентов атмосферного аэрозоля выступает в качестве IN. Среди этих частиц вулканического пепла и морской соли. Кроме того, искусственные частицы, которые обычно не встречаются в атмосфере (например, йодистое серебро, металлдегид, оксиды металлов), некоторые из которых являются очень эффективными IN.
Сравнение различных минералов
Частицы природной минеральной пыли обычно представляют собой внутренние смеси различных глинистых минералов, кварца и других компонентов. Поэтому лабораторные исследования часто возвращаются к использованию чистого материала, с тем чтобы уменьшить сложность, с которой сталкиваются природная пыль. Для чистых минералов химический состав и кристаллическую структуру можно определить более точно, по крайней мере теоретически.
Также в экспериментах с ядром выпадения, описанных в качестве порогов пересыщения при фиксированных температурах, в качестве порогов пересыщения используют сравнение каолинита с монтмориллонитом остается неубедительным. Обе модели характеризуются более высокой эффективностью каолинита и повышение эффективности использования монтмориллонита.
Природная пыль по сравнению с заменителями пыли
Часто, коммерчески доступная тестовая пыль из Аризоны (АТД) используется в лабораторных экспериментах в качестве суррогатной замены для пустынной пыли. ATD фрезеруются, промываются и нагреваются, чтобы обеспечить достаточно материала желаемого размера. В качестве альтернативы можно взять пробы поверхностного слоя почвы или осажденные частицы пылевых бурь. В идеале, эти образцы просеиваются только для извлечения небольшой фракции, но не подвергались никакой обработке.Есть предположения, что АТД может быть более активным, чем так называемые натуральные (необработанные) образцы почвы, либо из-за повышенной шероховатости в результате измельчения, либо из-за других минералогических факторов. Лишь ограниченное число исследований удовлетворяет этому требованию и позволяет проводить такое прямое сравнение. В большинстве экспериментов естественная пыль пустыни требовала более высокой степени пересыщения по льду для сопоставимой активации, при условии, что данные сравниваются с одним и тем же инструментом, для одного и того же активного инструмента фракции, при одинаковых температурах и для одинаковых размеров частиц. Исключением из этого наблюдения являются данные заниженой температуры (<-60 ◦C).
Вопреки вышеизложенному выводу, что образцы природной пустынной пыли могут быть относительно неэффективны IN из-за более низкой поверхности. Шероховатость и старение в атмосфере, свидетельствуют об усилении активности зарождения льда в пробах сельскохозяйственных почв по сравнению с чистым монтмориллонитом в силу следующих причин биологических остатков в почве.
