雨水到底脏不脏?

雨水到底脏不脏?有多脏?

这个问题要从两个方面回答,一个是降水形成的过程,另一个是降水下落时候的过程。因为这两个过程直接决定了雨水脏不脏。(结论在最后,各位小伙伴莫焦躁……):

一、云降水物理的角度

形成降水的粒子被称为降水粒子,而狭义上液相降水就是雨滴,而雨滴是由的云滴的增长过程而形成的。

所以我们需要讨论云滴的形成过程。这被称为云的核化过程

理论上中云滴的核化有两个基本过程:

同质凝结核化

异质凝结核化

1.1.1 同质凝结核化:液态的云滴只由水汽分子相互结合形成。

着这么来看,同质凝结核化形成的就是纯净的雨滴。

但是!但是!但是!

相变热力学告诉我们,同质凝结核化需要的条件十分苛刻,必须要有极高的饱和比(500%-700%),很低的阈温(形成 1 微米直径的水滴,温度至少要低于 -45℃),所以大气中的同质凝结核化是十分困难的

所以,云滴的形成还是要依靠下面讲的异质凝结核化。

1.1.2 异质凝结核化:即依靠凝结核、凝华核以及冻结核形成基本的云滴。

悬浮在大气中的气溶胶粒子为汽 - 粒转化提供了一个基底,大气离子则提供了一个利于水汽的聚集中心。所以异质凝结核化也就是水汽在气溶胶粒子和离子上的核化

一般的凝结核就包括了:硫酸盐、硝酸盐、海盐等可溶性无机盐不可溶粒子以及各种复杂的有机成分

1.2 云凝结核以及冰核

1.2.1 云凝结核

大气的气溶胶作为水汽凝结的基底,这些气溶胶质粒就被称为云凝结核 CCN。

而各个地区 CCN 的浓度是不同的:

在过饱和度为 1%的情况下,CCN 浓度的分布,单位为每立方厘米

北极清洁气团的:30
佛罗里达海洋性气团:100
亚速尔群岛附近大陆气团:300
北京:8000(→ →)

当然了正常情况下,大陆气团比海洋气团的 CCN 浓度要高 3-5 倍(虽然这个解释还是有些苍白。)。

1.2.2 冰核

冰核就是可以在较高温度下形成冰晶的凝结核

通常土壤、沙砾、尘埃(黏土、高岭土、火山灰)、飞尘、原生物粒子(细菌、花粉)都是冰核的成分。

二、空气污染气象角度

空气污染物的散布过程包括了一个清除机制。降水过程作为一个重要的清除过程被称为湿沉降。

这就上图:

可以看出来,污染物粒子不仅作为了凝结核,在下雨的过程中受到降水粒子的清洗作用会被包裹在雨滴里带到地面(雨洗)。所以呢,干净的降水很大程度上还要保证空气的干净

结论:

1、对于清洁地区(受海洋性影响的岛屿、大陆架,人类工业活动较少的地区 -- 北极,南极之类的),CCN 的浓度较低,凝结核成分单一,空气清洁,雨滴稍微干净些。
2、而对一个重污染地区、大陆性气团 CCN 浓度几千上万的,再加上污染物湿沉降过程,最后还有各种无机盐、有机物、沙尘、微生物形成的雨滴……推荐还是观赏,不要再想着收集起来泡茶了……

推荐参考书目:《云降水物理学》、《空气污染气象学教程》  来源:知乎日报

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