Проект направлен на решение фундаментальной проблемы физики атмосферы, связанной с учетом влияния аэрозольного компонента атмосферы на климат Земли. Из всего многообразия задач, связанных с решением обозначенной выше фундаментальной проблемы, в проекте выделен один важный аспект: определение и комплексная характеристика коэффициента поверхностного натяжения аэрозолей, содержащих органический компонент. Масштаб поставленной задачи определяется актуальностью и значимостью проблемы учета аэрозолей в задачах прямого и косвенного аэрозольного форсинга, а также необходимостью развития новых экспериментальных и теоретических подходов в изучении термодинамических свойств многокомпонентных аэрозолей.
1. Исследована пористая микроструктура модельных наночастиц, включающих органический и неорганический компоненты в диапазоне размеров 30 -160 нм. Впервые представлены данные о структуре микропор наночастиц с размером <100 nm. Введены экспериментальные поправки на пористость и несферическую морфологию частиц, необходимые для корректного расчета фактора гигроскопического роста частиц и определения сухого активационного диаметра на стадии облачной активации частиц.
2. Определены факторы гигроскопического роста модельных частиц в широком диапазоне начальных диаметров (17- 100 нм) и относительной влажности, вплоть до 99.6 %.
3. С помощью DKA метода определена концентрационная зависимость активности воды в микрокаплях и их поверхностное натяжение. Получено хорошее соответствие восстановленных параметров с независимыми макроскопическими измерениями. Использованный в данной работе метод, основанный на сочетании HTDMA измерений гигроскопического роста частиц с DKA методом анализа полученных данных, впервые позволил независимо определить поверхностную энергию наночастиц и активность воды в широком интервале концентраций растворенных компонентов, включая область близкую к кристаллизации. Ввиду невозможности прямого определения свободной поверхностной энергии субмикронных частиц, до сих пор в моделях термодинамических свойств аэрозолей используются различные приближения. Разработанный метод, с одной стороны, позволяет оценить погрешность подобных приближений, с другой - построить более адекватные термодинамические модели поверхностной энергии, в частности для многокомпонентных аэрозолей.
4. Определены критические диаметры облачной активации модельных частиц сульфата аммония и левоглюкозана, а также их смеси в зависимости от степени пересыщения в интервале 0,2-1,1%. Рассчитаны параметры гигроскопичности частиц.
5. Проведены исследования респираторных аэрозолей выделяемых при дыхании, разговоре, пении, кашле и чихании. Получены данные о концентрации, распределении по размерам, составе, состоянии смешивания и соответствующих свойствах респираторных частиц. На основе измерений размеров, выдыхаемых аэрозолей и их эволюции во влажной атмосфере предложена многомодовая параметризация распределения респираторных частиц по размерам, связанных с различными источниками в дыхательных путях, что может быть использовано для отслеживания и локализации источников инфекционных частиц.
