Ryškiausi saulėlydžiai, debesuotas dangus ir dienos, kai visi kosėja, turi kažką bendro: viskas dėl aerozolių, mažyčių dalelių, sklandančių ore. Aerozoliai gali būti maži lašeliai, dulkių dalelės, smulkios juodos anglies dalelės ir kitos medžiagos, plūduriuojančios atmosferoje ir keičiančios visą planetos energijos balansą.
Aerozoliai daro didžiulę įtaką planetos klimatui. Kai kurie, pavyzdžiui, juoda ir ruda anglis, šildo Žemės atmosferą, o kiti, kaip sulfato lašeliai, vėsina. Mokslininkai mano, kad apskritai visas aerozolių spektras galiausiai šiek tiek atvėsina planetą. Tačiau vis dar nėra visiškai aišku, koks stiprus yra šis vėsinantis poveikis ir kiek jis progresuoja per dienas, metus ar šimtmečius.
Kas yra aerozoliai?
Sąvoka „aerozolis“ apima daugybę mažų dalelių, kurios yra pakibusios visoje atmosferoje, nuo tolimiausių jos kraštų iki planetos paviršiaus. Jie gali būti kieti arba skysti, be galo maži arba pakankamai dideli, kad būtų matomi plika akimi.
„Pirminiai“ aerozoliai, tokie kaip dulkės, suodžiai ar jūros druska, patenka tiesiai iš planetos paviršiaus. Juos į atmosferą pakelia gūsingas vėjas, aukštai į orą pakyla sprogstantys ugnikalniai arba iššauna iš dūmų kaminų ir gaisrų. „Antriniai“ aerozoliai susidaro susidūrus įvairioms atmosferoje plūduriuojančioms medžiagoms – pavyzdžiui, augalų išskiriamiems organiniams junginiams, skystų rūgščių lašeliams ar kitoms medžiagoms – ir įvyksta cheminė ar fizinė reakcija. Pavyzdžiui, antriniai aerozoliai sukuria miglą, pagal kurią pavadinti Didieji dūminiai kalnai Jungtinėse Valstijose.
Aerozoliai išskiriami tiek iš natūralių, tiek iš antropogeninių šaltinių. Pavyzdžiui, dulkės kyla iš dykumų, sausų upių krantų, sausų ežerų ir daugelio kitų šaltinių. Atmosferos aerozolių koncentracija didėja ir mažėja dėl klimato reiškinių; šaltais, sausais planetos istorijos laikotarpiais, tokiais kaip paskutinis ledynmetis, atmosferoje buvo daugiau dulkių nei šiltesniais Žemės istorijos laikotarpiais. Tačiau žmonės įtakojo šį gamtos ciklą – kai kurios planetos dalys buvo užterštos mūsų veiklos produktais, o kitos – pernelyg drėgnos.
Jūros druskos yra dar vienas natūralus aerozolių šaltinis. Jie yra išpūsti iš vandenyno vėjo ir jūros purslų ir yra linkę užpildyti apatines atmosferos dalis. Priešingai, kai kurių tipų labai sprogūs ugnikalnių išsiveržimai gali iššauti daleles ir lašelius aukštai į viršutinį atmosferos sluoksnį, kur jie gali plūduriuoti mėnesius ar net metus, pakibę daug mylių nuo Žemės paviršiaus.
Žmogaus veikla gamina daug įvairių rūšių aerozolių. Deginant iškastinį kurą susidaro dalelės, gerai žinomos kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos – taigi visi automobiliai, lėktuvai, elektrinės ir pramoniniai procesai gamina daleles, kurios gali kauptis atmosferoje. Žemės ūkis gamina dulkes ir kitus produktus, tokius kaip aerozoliniai azoto produktai, kurie turi įtakos oro kokybei.
Apskritai dėl žmogaus veiklos padidėjo bendras atmosferoje plaukiojančių dalelių kiekis, o dabar dulkių yra maždaug dvigubai daugiau nei XIX amžiuje. Nuo pramonės revoliucijos labai mažų (mažiau nei 19 mikrono) dalelių iš medžiagos, paprastai vadinamos „PM2,5“, skaičius išaugo maždaug 2,5 %. Taip pat padaugėjo kitų aerozolių, tokių kaip ozonas, o tai turi rimtų pasekmių žmonių sveikatai visame pasaulyje.
Oro tarša siejama su padidėjusia širdies ligų, insulto, plaučių ligų ir astmos rizika. Remiantis kai kuriais naujausiais skaičiavimais, 2016 m. dėl smulkių dalelių ore žuvo daugiau nei keturi milijonai ankstyvų mirčių visame pasaulyje, o labiausiai nukentėjo vaikai ir pagyvenę žmonės. Pavojus sveikatai dėl smulkių dalelių poveikio yra didžiausias Kinijoje ir Indijoje, ypač miestuose.
Kaip aerozoliai veikia klimatą?
Aerozoliai klimatą veikia dviem pagrindiniais būdais: keisdami į atmosferą patenkančios arba iš jos išeinančios šilumos kiekį ir paveikdami debesų susidarymą.
Kai kurie aerozoliai, kaip ir daugelio rūšių dulkės iš skaldytų akmenų, yra šviesios spalvos ir net šiek tiek atspindi šviesą. Kai saulės spinduliai patenka ant jų, jie atspindi spindulius atgal iš atmosferos ir neleidžia šiai šilumai pasiekti Žemės paviršiaus. Tačiau šis efektas gali turėti ir neigiamą reikšmę: Pinatubo kalno išsiveržimas Filipinuose 1991 m. į aukštą stratosferą išmetė mažyčių šviesą atspindinčių dalelių kiekį, kuris prilygo 1,2 kvadratinių mylių plotui. kuris vėliau sukėlė planetos atšalimą, kuris nesiliovė dvejus metus. O Tamboros ugnikalnio išsiveržimas 1815 m. Vakarų Europoje ir Šiaurės Amerikoje 1816 m. sukėlė neįprastai šaltą orą, todėl jis buvo pavadintas „Metais be vasaros“ – buvo toks šaltas ir niūrus, kad net įkvėpė Mary Shelley parašyti savo gotiką. romanas Frankenšteinas.
Tačiau kiti aerozoliai, pavyzdžiui, mažos juodosios anglies dalelės iš sudegusių anglių ar medienos, veikia atvirkščiai, sugerdamos saulės šilumą. Tai galiausiai sušildo atmosferą, nors atvėsina Žemės paviršių, sulėtindama saulės spindulius. Apskritai šis poveikis tikriausiai yra silpnesnis nei daugumos kitų aerozolių sukeliamas vėsinimas – bet jis tikrai turi įtakos, ir kuo daugiau anglies medžiagos susikaupia atmosferoje, tuo labiau atmosfera įšyla.
Aerozoliai taip pat turi įtakos debesų susidarymui ir augimui. Vandens lašeliai lengvai susilieja aplink daleles, todėl atmosfera, kurioje gausu aerozolio dalelių, skatina debesų susidarymą. Balti debesys atspindi įeinančius saulės spindulius, neleisdami jiems pasiekti paviršiaus ir sušildyti žemę bei vandenį, tačiau taip pat sugeria planetos nuolat skleidžiamą šilumą, sulaikydami ją žemesniuose atmosferos sluoksniuose. Priklausomai nuo debesų tipo ir vietos, jie gali sušildyti aplinką arba atvėsinti.
Aerozoliai turi sudėtingą įvairaus poveikio planetai rinkinį, o žmonės tiesiogiai paveikė jų buvimą, kiekį ir pasiskirstymą. Ir nors klimato poveikis yra sudėtingas ir įvairus, poveikis žmonių sveikatai yra aiškus: kuo daugiau smulkių dalelių ore, tuo labiau jis kenkia žmonių sveikatai.