空氣中顆粒藏隱患，英國新法讓非球形顆粒無處遁形，防污染有新招

人們?nèi)粘：粑目諝庵校嬖谥罅课⒂^小顆粒，這些顆粒類型多樣，部分還可能對健康造成威脅。

長期以來，研究人員在預測這類顆粒運動軌跡時，一直面臨著不小的難題，尤其是針對那些形狀不規(guī)則的顆粒，傳統(tǒng)方法始終存在局限。

直至英國華威大學研究團隊實現(xiàn)新突破，他們對擁有百年歷史的公式加以改良，成功覓得解決該問題的關鍵辦法，為相關領域發(fā)展帶來新的曙光。

這項成果發(fā)表在《流體力學雜志》上，不僅填補了相關領域的空白，也為后續(xù)更精準地研究顆粒運動、應對其可能帶來的影響，提供了重要支持。

看不見的健康威脅

每日，我們都會吸入數(shù)以百萬計的微觀顆粒，這些微小之物，涵蓋了多種類型，悄然隱匿，不動聲色地融入我們的生活。

其中不少顆粒體積特別小，能一路鉆進肺部甚至混入血液循環(huán)系統(tǒng)，進而誘發(fā)心臟病、中風、癌癥等嚴重疾病。

有意思的是，這些危害健康的空氣顆粒大多長得歪歪扭扭，沒個規(guī)整形狀，但過去研究人員用數(shù)學模型預測它們運動軌跡時，總習慣把這些顆粒當成完美的球體。

這并非研究人員不夠嚴謹，實在是球體的相關方程更容易求解。

可這個看似無奈的假設，卻讓現(xiàn)實中那些非球形且往往更具危害性的顆粒，其運動監(jiān)測和預測變得格外困難。

畢竟形狀不同，顆粒在空氣中受到的阻力、運動的軌跡都會大不一樣，用球體模型去套不規(guī)則顆粒的運動，就像用方形的模具去量圓形的物體，誤差可想而知。

百年公式大改造

當眾人對不規(guī)則顆粒運動的預測一籌莫展之際，英國華威大學的研究團隊猶如破曉之光，為這一困境帶來了突破性的進展。

研究發(fā)布時，他們的成果發(fā)表在了《流體力學雜志》上，這套新方法通過改良一個有百年歷史的老公式。

此項成果成功填補了氣溶膠科學領域的一項關鍵空白，開創(chuàng)性地成為首個可精準預測任意形狀不規(guī)則顆粒運動的簡易方法，為該領域研究帶來新的突破與可能。

這項突破的核心，是對氣溶膠科學的基石之一，坎寧安修正因子的重新審視，這個修正因子誕生于1910年，主要作用是預測微小顆粒的阻力偏離經(jīng)典流體定律的程度。

到了20世紀20年代，美國諾貝爾獎得主羅伯特?密立根曾對這個公式進行過優(yōu)化，但他忽略了一種更簡潔也更具普適性的修正方案。

英國華威大學工程學院的鄧肯?洛克比教授帶領團隊，重新拾起了坎寧安1910年研究的原始精神。

英國華威大學工程學院的鄧肯?洛克比教授率其團隊，重拾坎寧安于1910年開展研究時的原始精神，以一種回溯與傳承的姿態(tài)，開啟新的探索征程。

這個工具可不簡單，它能捕捉到作用在任意形狀顆粒上的完整阻力與抗力譜系，不管是球體還是薄盤狀的顆粒，都能精準覆蓋，而且整個過程不需要經(jīng)驗擬合參數(shù)。

這就意味著，研究人員不用再依賴耗時耗力的模擬，也不用靠經(jīng)驗去湊數(shù)據(jù)，就能對幾乎所有形狀的顆粒運動進行精準預測。

鄧肯?洛克比教授稱，此項研究初衷簡明，若能精準預測任意形狀粒子的運動軌跡，便能大幅優(yōu)化空氣污染、疾病傳播以及大氣化學等方面的相關模型。

而他們做的，就是讓一個簡單卻強大的古老模型，變得能適配復雜的不規(guī)則粒子。

此新模型開創(chuàng)性地構建了非球形顆粒物空氣傳播軌跡的精準預測框架，鑒于這些納米顆粒與空氣污染、癌癥風險關聯(lián)緊密，這無疑是環(huán)境健康與氣溶膠科學領域的一項重大突破。

從實驗室到現(xiàn)實

這個新模型的價值可不止于理論突破，它為理解空氣中顆粒物的運動機制打下了更堅實的基礎，應用范圍更是橫跨多個領域。

在空氣質(zhì)量與氣候建模方面，它能幫助科研人員更精準地預測污染物在城市里的擴散路徑，比如工廠排放的有害顆粒會飄向哪里，濃度會有多高。

對于自然災害引發(fā)的顆粒傳播，像火山灰、野火煙霧的擴散軌跡，它也能給出更可靠的預測，這對災害預警和人員疏散意義重大。

而在納米技術和醫(yī)學研究領域，它還能預測工程納米顆粒在制造過程中，以及在藥物輸送系統(tǒng)中的行為模式，為相關技術研發(fā)提供關鍵參考。

為了讓這項突破性成果得到進一步深化，英國華威大學工程學院已經(jīng)投資引進了一套尖端的氣溶膠生成系統(tǒng)。

和洛克比教授合作的同校工程學院教授朱利安?加德納介紹，這套新設施能讓研究人員在可控環(huán)境下，探索真實空氣顆粒的行為模式，幫助把這項理論突破轉(zhuǎn)化為實用的環(huán)境工具。

有了理論模型和實驗設施的雙重加持，未來對不規(guī)則顆粒運動的預測會越來越精準。

一百多年前誕生的公式，在21世紀的實驗室里獲得了新生。

這也讓人們看到，科學的進步有時并非全靠全新的創(chuàng)造，更多時候是在回望基礎理論時，敢于提出“為什么不呢”的勇氣。

那個小小的“修正張量”，一邊連著百年前的物理定律，一邊連著當下迫切的公共健康議題。

它最終要描繪的，不只是空氣中顆粒的運動軌跡，更是未來城市里，關乎數(shù)百萬人健康呼吸的清晰圖景。

隨著研究的不斷推進，或許用不了多久，我們就能借助這套方法，更有效地防控空氣污染，守護呼吸健康。

結語

英國華威大學團隊對百年公式的改良，不僅解決了不規(guī)則顆粒運動預測的老難題，更給相關領域研究打開了新方向。

這項發(fā)表在《流體力學雜志》的成果，往后或許能幫人們更精準應對空氣污染、疾病傳播等問題。

隨著后續(xù)研究推進，當這套方法真正落地應用，無論是優(yōu)化空氣質(zhì)量模型，還是助力醫(yī)學領域的顆粒研究。

都將為守護健康、改善環(huán)境提供實實在在的支持，讓曾經(jīng)難測的微觀顆粒運動，成為可掌控的健康守護助力。