4.3冰核活性

一般来说，在没有杂质的情况下，过冷水滴需要在-38°C及以下的条件下才能冻结，而冰核颗粒的存在则促进了相对高温（>-38°C）下的冻结。大气中的异质冰核能调节云的性质，并进一步影响降水潜力和气溶胶的间接效应。在云滴中，异质冻结可以由特殊的气溶胶颗粒引发。与矿物粉尘相比，虽然SSA颗粒作为冰成核颗粒的效率相对较低，但由于海洋面积较广，因此最近的许多研究都集中在确定海洋冰核颗粒的来源上，特别是在受粉尘影响不强烈的偏远海洋区域。

当SSA被抬升至高山地形和高纬度海洋边界层时，则成为相关的冰核颗粒源，而其中富含的有机物质可作为活性位点或冰核实体，在其作为INP的能力中发挥重要作用。已有对海洋环境中冰核颗粒活性的研究表明，冰核活性增加可归因于微生物来源类型或表面活性分子类型，如蛋白质或长链脂肪酸。Wilson等提出与浮游植物细胞渗出物相关的有机物质可能是南大洋、北太平洋和北大西洋等偏远海洋环境中冰核颗粒的重要来源，这些地区的表层海水生物活性和风速最大。McCluskey等在实验室内探究了浮游植物藻华过程中生成的SSA的化学成分与冰核活性之间的关联，其结果也印证了这一观点。Demott等的研究也表明，长链脂肪酸是某些海洋冰成核颗粒的主要成分，占释放冰核颗粒的10%~15%。这些具有表面活性的脂肪酸化合物能够在接近或低于-30℃的温度下使冰成核。对冷冻颗粒残留成分的分析表明，在-30℃下活跃的INP中，15%~75%主要由脂肪酸颗粒组成。

除此之外，表面活性物质在水滴上形成单分子层也可以起到有效的冰核作用。长链醇的单分子层促进冰的异质成核比相同碳链长度的脂肪酸单分子层更有效。因为与脂肪族羧酸单分子层相比，长链脂肪醇单分子层的二维晶体结构与六边形冰胚晶格结构匹配更紧密，因此增加了充当有效的INP的能力。此外，全氟和多氟烷基物质由于其丰富的氟化部分和高氢键潜力，可能会增加其冰成核活性。Schwidetzky等证明了全氟辛酸能够在混合相云条件和-16℃的温度下促进异质冰核的形成，其冰核能力与水气界面上形成的全氟辛酸单分子层有关。

5、总结与展望

国内外关于表面活性物质对SSA产生及其理化性质的影响已经开展了较长时间的研究，但总结发现受表面活性物质本身溶解度、离子类型、饱和度等以及环境条件的影响，对SSA产量、粒径分布、吸湿性、CCN活性和冰核活性的影响具有显著差异，进而给揭示表面活性物质的气溶胶化学效应带来诸多难题和挑战。目前，对于全面了解表面活性物质对SSA的影响方面，仍存在许多不足，亟需展开更加全面深入的研究，从而为准确评价SSA对区域和全球气候变化的贡献提供支撑。最后，提出以下未来的研究展望：

（1）未来需要将更多的实验室模拟技术、外场走航观测、卫星遥感和理论计算等多手段相结合，重点研究表面活性物质的海气界面交换以及在SSA中的富集效率，厘清对SSA产生通量的综合影响，进一步完善基于物理化学的参数化方案，从而实现对海气界面气溶胶排放通量的精确预测。

（2）对于SSA中更多的表面活性物质和不同比例的无机/有机混合颗粒的吸湿性还需要进一步探究，从而深入认识不同表面活性物质类别和含量对SSA吸湿性的影响。结合外场观测与模型模拟，识别对SSA吸湿性起关键作用的表面活性物质类别和特征，有助于吸湿性与化合成分的闭合研究。

（3）需要进行更多的实验研究，对表面活性物质的表面—本体分配过程进行更详细地描述，考虑不同的有机混合物对颗粒活化的复杂影响，以加深对从新颗粒形成到活化的液滴生长的全面理解，从而来更精确地评估表面活性物质化学行为对SSA的潜在影响，并进一步完善和改进Köhler理论模型。

（4）有必要对海洋大气冰核颗粒浓度进行更多的实地测量和全球建模研究，并阐明其与风速、温度、有机碳浓度和叶绿素a等生物和非生物环境因子的关系，结合高分辨质谱技术对SSA颗粒的表面活性部分进行精细化解析，确定表面活性物质对冰核活性部分及海洋冰核颗粒源的贡献。