人工影響天氣碘化銀丙酮溶液催化劑的配制與保存

摘要：提高人工影響天氣作業效果之一的是催化劑的選擇，本文根據吉林省多年來人工影響天氣的實際工作經驗，總結了碘化銀丙酮溶液催化劑的制備與保存，對人工影響天氣提供可借鑒的經驗。

關鍵詞：碘化銀丙酮;催化劑;人工影響天氣

中圖分類號： "P481 " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼： "A " " " " " " "DOI編號： " 10.14025/j.cnki.jlny.2015.24.094

目前人工影響天氣（簡稱人影）的實現方法一般是在云降水或其它天氣過程的關鍵環節中施放催化劑[1]，促使天氣過程向著預期的方向發展，使用少量成本代價來換取巨大的經濟效益。人工影響天氣工作主要是利用了自然云中的微物理過程的不穩定性，通過某些技術方法手段改變云的微物理結構，從而改變云降水天氣過程的發展趨勢，以達到人工增雨的目的。

人工增雨方法按其所能影響到的降水天氣過程可分為兩類：一類是影響云中動力過程，增大上升氣流，提高云水凝結率;另一類是影響云中微物理過程，提高降水效率。按照云系性質可分為暖云催化（人工影響云中粒子碰并過程）和冷云催化（人工影響云中冰晶過程）。1933年瑞典氣象學家貝吉隆提出了冷云人工催化的基本理論，利用冰晶效應為自然降水過程進行解釋，奠定了冷云人工增雨的理論基礎。當云中的過冷水滴與冰相粒子共同存在時，由于水面飽和水氣壓高于同溫度下的冰面飽和水氣壓，冰相粒子將通過水汽擴散作用迅速凝華增長，當水汽供應不足時水滴會蒸發補充，使云中過冷水滴轉化為冰晶，進一步增加碰并過程，從而使非降水云降水或降水加強。因此冷云人工增雨的方法一般是補充冷云中的冰晶數量，利用冰晶效應增加降水。

在人工增雨催化過程中，催化劑的核化機制、成核率、核化速率與成冰閾溫是影響催化效果的重要因素。近些年國內外許多科學家在人工影響天氣催化劑研制[2]及其成冰性能云室試驗[3，4]等方面做了大量工作。酆大雄等[5，6]在催化劑成冰性能云室試驗和研制復合高效催化劑等方面取得了大量成果。

目前，碘化銀是最常用的人工增雨催化劑。碘化銀作為冰晶異質核化的人工冰核[7]，相對其它具有成冰能力的物質來說其成冰閾溫相對較高。Vonnegut等利用燃燒焰劑法測得碘化銀成冰閾溫值約為-4℃，D.N.Blair等在云室試驗中使用不同配方產生的碘化銀氣溶膠，控制其成冰閾溫值一般為-5℃[8]。改善催化劑的成冰閾溫與其成核率，會對播云催化效果起到關鍵作用。

上世紀80年代后期，我國人工影響天氣催化劑和催化工具發展較快，研制出了火箭焰彈、飛機焰彈、機載碘化銀丙酮液燃燒發生器等。許多項目的技術和性能指標已逐步趕上發達國家的先進技術水平。在人工影響天氣方面，利用飛機直接在云內播撒是最好的選擇。可直接將催化劑播入云中預定的部位，而且播撒均勻，覆蓋范圍廣。吉林省人工影響天氣除了用干冰外，對于碘化銀丙酮溶液催化劑的制備也有很多研究[6]。但制備的方法不一樣，應用的效果也不一樣。本文根據吉林省多年來人工影響天氣的實際工作經驗，總結了碘化銀丙酮溶液催化劑的制備與保存。對人工影響天氣提供可借鑒的經驗。

1 碘化銀丙酮溶液催化劑的制備

確保人工增雨的最佳效率，尋找最佳的催化潛力區是其一，尋找最好的催化劑是其二。碘化銀作為良好的人工冰核，是目前國內外人工增雨作業中催化成效最為顯著的催化劑。碘化銀化學式AgI，式量234.77。有α黃色六方和β橙色立方兩種。前者密度5.683克/立方厘米。于146℃轉β;后者密度6.010克/立方厘米，熔點558℃，沸點1506℃。碘化銀放于光中變色，最后變黑，具有親水性，但是幾乎不溶于水易和稀酸，微溶于氨水，溶于氰化鉀溶液，能溶于添加增溶劑，如NH4I，NaI和KI的丙酮溶液中。丙酮是有機溶劑，結構式為CH3 COCH3 ，比重0.789（20 ℃）時，熔點-94.7℃，沸點56.1℃。在燃燒高溫作用下，碘化銀連同增溶劑一同汽化，然后冷凝成細微的AgI粒子，直徑在20～30微米之間，這樣的燃燒方法分散性好，是常用的方法。

表1 碘化銀丙酮溶液配方

碘化銀丙酮溶液催化劑的配方很多，制備的方法也很多。根據我們的實際工作經驗，雖然是同一種配方，不同的制備順序，碘化銀丙酮溶液催化劑的溶解程度不一樣，催化的效果也不一樣。在配制碘化銀丙酮溶液時，先將增溶劑碘化銨碾細后緩緩倒入盛裝丙酮的容器中，一邊倒一邊攪拌，待其基本溶解于丙酮。再加入碾細的碘化銀試劑，反復不停地攪拌，直至碘化銀完全溶解。最后再加入其他試劑，攪拌溶解。待其完全溶解后，用過慮篩過慮兩遍，放入容器中待用。表1是我們應用最佳的碘化銀丙酮溶液催化劑配方。

2 碘化銀丙酮溶液催化劑的保存

在實際工作中，為了使碘化銀完全溶解，需提前制備碘化銀丙酮溶液催化劑，當事先預報有飛行作業計劃時，提前3～5小時將碘化銀丙酮溶液催化劑制備好，放置在不銹鋼或搪瓷器皿中，已待備用。如果飛行計劃沒有實施，碘化銀丙酮溶液催化劑沒有用上，就要妥善的保存好，以免失效，造成浪費。其保存方法是先將容器密封好，盡量不透空氣。避光保存，可以用黑布罩上。

3 結語

為了確保人工增雨取得最佳效果，必需尋找最佳的催化潛力區，同時尋找最好的催化劑，碘化銀丙酮溶液催化劑目前被大家認可。但是制備方法一定要注意，根據我們的實際工作經驗，認為碘化銀丙酮溶液催化劑要科學的進行制備，同時要進行妥善的保存，否則達不到預期的效果。改進和完善碘化銀催化劑的制備方法，控制其成核率、核化速率和成冰閾溫等，是將它推廣應用在人工影響天氣領域的前提。

參考文獻

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[3]Federer B and Schneider A. Properties of pyrotechnic nucleats used in Grossversuch IV[J]. J. Appl. Meteor. 1981，20（09）：997-1005.

[4]酆大雄，王云卿，陳汝珍，等.一個用于人工冰核研究的2m3等溫云室[J].氣象學報，1990，48（01）：72-79.

[5]蘇正軍，張紀淮，關立友，等.成冰核率檢測方法和標準的分析與討論[J].北京氣象學院學報，2003，（01）：6-11.

[6]List R. Weather modification-a scenario for the future[J]. American meteorological society， 2004： January：51-63.

[7]酆大雄等.高效碘化銀焰火劑及其成冰性能的研究[J].氣象學報，1995，53（01）：80-90.

[8]章澄昌.人工影響天氣概述[M].北京：氣象出版社，1992.

作者簡介：李旭，本科學歷，吉林省人工影響天氣辦公室，工程師，研究方向：人工影響天氣。