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エアロゾルの物理学において、沈着とは、エアロゾル粒子が固体表面に集まるか沈着して、空気中の粒子の濃度を低下させるプロセスです。これは、乾式沈着と湿式沈着という2つのサブプロセスに分けられます。沈着率、つまり沈着速度は、中程度の大きさの粒子の場合に最も遅くなります。沈着のメカニズムは、非常に小さい粒子または非常に大きい粒子に対して最も効果的です。非常に大きい粒子は、沈降（沈殿）または衝突プロセスによってすぐに沈殿しますが、ブラウン運動は小さい粒子に最も大きな影響を及ぼします。[1]これは、非常に小さい粒子が数時間で凝固して、直径が0.5マイクロメートル に達するためです。このサイズになると、粒子はそれ以上凝固しません。[2]これは、空気中に存在する PM-2.5の量に大きな影響を与えます。
沈着速度はF = v cで定義されます。ここで、Fは磁束密度、vは沈着速度、cは濃度です。重力沈着の場合、この速度は重力誘起抗力による沈降速度です。
よく研究されるのは、特定の粒子が特定の障害物に衝突するかどうかです。これはストークス数 Stk = S / dで予測できます。ここで、Sは停止距離 (粒子のサイズ、速度、抗力によって異なる)、d は特性サイズ(多くの場合、障害物の直径)です。Stk の値が1 未満の場合、粒子はその障害物に衝突しません。ただし、Stkの値が 1 より大きい場合は衝突します。
ブラウン運動による沈着は、フィックの第 1 法則と第 2 法則の両方に従います。結果として生じる沈着フラックスは と定義されます。ここで、Jは沈着フラックス、nは初期数密度、Dは拡散定数、tは時間です。これを積分すると、各瞬間の濃度を決定できます。
乾性沈着
乾性沈着は以下によって引き起こされます:
- 衝突。これは、大きな障害物と接触する小さな粒子が、その慣性により流れの曲線の流線に沿って移動できず、液滴に衝突または衝突することです。大きな粒子と接触する小さな粒子の質量が大きいほど、流れの流線からの変位が大きくなります。
- 重力沈降- 重力により粒子が下に落ちる現象。
- インターセプション。これは、小さな粒子が流線に沿って流れているが、障害物（木の枝など）に近づきすぎると衝突する可能性がある状態です。
- 乱流。空気中の乱流渦は衝突する可能性のある粒子を移動させます。ここでも、低濃度方向への純流束があります。
- その他のプロセスとしては、熱泳動、ターボ泳動、拡散泳動、電気泳動などがあります。
湿性沈着
湿性沈着では、大気中の水粒子（雨滴、雪など）がエアロゾル粒子を捕捉します。つまり、湿性沈着は重力、ブラウン運動、および/または乱流による水滴の凝集です。湿性沈着には、次のような種類があります。
- 雲の下の掃気。これは、落下する雨滴や雪の粒子がブラウン拡散、遮断、衝突、乱流拡散によってエアロゾル粒子と衝突するときに発生します。
- 雲内清掃。これは、エアロゾル粒子が雲核として作用したり、衝突によって雲粒や雲氷結晶に捕らえられたりして、雲粒や雲氷結晶に取り込まれることです。雲の中で雨や雪が形成されると、エアロゾル粒子は地表に運ばれることがあります。エアロゾル コンピュータ モデルでは、エアロゾルと雲粒はほとんどの場合別々に扱われるため、核形成はパラメーター化する必要がある損失プロセスを表します。