A new method to analyze the hygroscopic properties of soot particles from their aging process

Abstract

Les particules de suie sont considérées comme des aérosols importants dans l'atmosphère en raison de leur rôle dans la formation du nuage en tant que potentiels noyaux de condensation (CCNs). Les suies fraîches sont généralement considérées comme hydrophobes. Néanmoins, les processus de vieillissement dans l'atmosphère peuvent modifier leur morphologie et composition chimique de surface, et les rendre hydrophiles. Les propriétées hygroscopiques des particules de suie sont généralement estimées par la mesure de la fraction activée F_a qui est donnée par le rapport du nombre des goutelettes formées sur le nombre de CCNs. En supposant que les CCNs sont monodispersés et de forme sphérique, la théorie de κ-Köhler est généralement utilisée pour obtenir un « paramètre d’hygroscopicité » κ qui exprime quantitativement les propriétés hygroscopiques de l'aérosol. Dans ce travail, un modèle pour obtenir κ est proposé en prenant en compte la distribution de taille et la morphologie des CCNs. Le modèle est testé avec des CCNs générés à partir de sulfate d'ammonium qui produit des particules quasi-sphériques et qui possèdent des distributions log-normale. Les résultats expérimentaux de l'hygroscopie des particules sèches de sulfate d'ammonium concordent très bien avec la simulation par le modèle. Ensuite, le modèle est utilisé pour obtenir κ des particules de suie vieillies en presence de radicaux OH. Les paramètres pris en compte sont le diamètre de mobilité Dm, la dimension fractale Df, le diamètre des particules primaires Dpp et l'écart type géométrique des volumes équivalents des particules de suie.