Spilgtākajiem saulrietiem, mākoņainām debesīm un dienām, kad visi klepo, ir kaut kas kopīgs: tas viss ir aerosolu, sīku daļiņu, kas peld gaisā, dēļ. Aerosoli var būt sīki pilieni, putekļu daļiņas, smalka melnā oglekļa gabaliņi un citas vielas, kas peld atmosfērā un maina visu planētas enerģijas bilanci.
Aerosoliem ir milzīga ietekme uz planētas klimatu. Daži, piemēram, melnais un brūnais ogleklis, sasilda Zemes atmosfēru, bet citi, piemēram, sulfātu pilieni, to atdzesē. Zinātnieki uzskata, ka kopumā viss aerosolu spektrs galu galā nedaudz atdzesē planētu. Taču joprojām nav pilnībā skaidrs, cik spēcīgs ir šis dzesēšanas efekts un cik lielā mērā tas progresē dienu, gadu vai gadsimtu laikā.
Kas ir aerosoli?
Termins “aerosols” ir visaptverošs daudzu veidu mazajām daļiņām, kas ir suspendētas atmosfērā, no tās tālākajām malām līdz planētas virsmai. Tie var būt cieti vai šķidri, bezgalīgi mazi vai pietiekami lieli, lai tos varētu redzēt ar neapbruņotu aci.
“Primārie” aerosoli, piemēram, putekļi, sodrēji vai jūras sāls, nāk tieši no planētas virsmas. Tos atmosfērā paceļ brāzmaini vēji, augstu gaisā paceļ sprāgstoši vulkāni vai izšauj no dūmu skursteņiem un ugunsgrēkiem. “Sekundārie” aerosoli veidojas, saduroties dažādām atmosfērā peldošām vielām, piemēram, augu izdalītiem organiskiem savienojumiem, šķidras skābes pilieniem vai citiem materiāliem, izraisot ķīmisku vai fizikālu reakciju. Sekundārie aerosoli, piemēram, rada dūmaku, no kuras tiek nosaukti Lielie dūmu kalni Amerikas Savienotajās Valstīs.
Aerosoli tiek emitēti gan no dabiskiem, gan antropogēniem avotiem. Piemēram, putekļi paceļas no tuksnešiem, sausiem upju krastiem, sausiem ezeriem un daudziem citiem avotiem. Atmosfēras aerosola koncentrācija palielinās un samazinās līdz ar klimatiskajiem apstākļiem; aukstos, sausos planētas vēstures periodos, piemēram, pēdējā ledus laikmetā, atmosfērā bija vairāk putekļu nekā siltākajos Zemes vēstures periodos. Bet cilvēki ir ietekmējuši šo dabisko ciklu – dažas planētas daļas ir piesārņotas ar mūsu darbības produktiem, bet citas ir kļuvušas pārmērīgi mitras.
Jūras sāļi ir vēl viens dabisks aerosolu avots. Tos no okeāna izpūš vējš un jūras aerosols, un tiem ir tendence aizpildīt zemākās atmosfēras daļas. Turpretim daži ļoti sprādzienbīstamu vulkāna izvirdumu veidi var izšaut daļiņas un pilienus augstu atmosfēras augšējos slāņos, kur tie var peldēt vairākus mēnešus vai pat gadus, suspendēti daudzas jūdzes no Zemes virsmas.
Cilvēka darbība rada daudz dažādu aerosolu veidu. Dedzinot fosilo kurināmo, rodas daļiņas, kas pazīstamas kā siltumnīcefekta gāzes – tādējādi visas automašīnas, lidmašīnas, spēkstacijas un rūpnieciskie procesi rada daļiņas, kas var uzkrāties atmosfērā. Lauksaimniecība ražo putekļus, kā arī citus produktus, piemēram, aerosola slāpekļa produktus, kas ietekmē gaisa kvalitāti.
Kopumā cilvēka darbības rezultātā ir palielinājies kopējais atmosfērā peldošo daļiņu daudzums, un šobrīd putekļu ir aptuveni divas reizes vairāk nekā 19. gadsimtā. Ļoti mazu (mazāk nekā 2,5 mikronu) daļiņu skaits no materiāla, ko parasti dēvē par “PM2,5”, kopš rūpnieciskās revolūcijas ir palielinājies par aptuveni 60%. Ir palielinājies arī citu aerosolu, piemēram, ozona, daudzums, kas nopietni ietekmē cilvēku veselību visā pasaulē.
Gaisa piesārņojums ir saistīts ar paaugstinātu sirds slimību, insulta, plaušu slimību un astmas risku. Saskaņā ar dažām jaunākajām aplēsēm, smalkās daļiņas gaisā izraisīja vairāk nekā četrus miljonus priekšlaicīgas nāves gadījumu visā pasaulē 2016. gadā, un vissmagāk cieta bērni un veci cilvēki. Smalko daļiņu iedarbības risks veselībai ir visaugstākais Ķīnā un Indijā, īpaši pilsētu teritorijās.
Kā aerosoli ietekmē klimatu?
Aerosoli ietekmē klimatu divos galvenajos veidos: mainot siltuma daudzumu, kas nonāk atmosfērā vai iziet no tās, un ietekmējot mākoņu veidošanos.
Daži aerosoli, tāpat kā daudzu veidu putekļi no šķembām, ir gaišā krāsā un pat nedaudz atstaro gaismu. Kad uz tiem krīt saules stari, tie atstaro starus atpakaļ no atmosfēras, neļaujot šim siltumam sasniegt Zemes virsmu. Taču šim efektam var būt arī negatīva pieskaņa: Pinatubo kalna izvirdums Filipīnās 1991. gadā augstajā stratosfērā iemeta sīku gaismu atstarojošu daļiņu daudzumu, kas bija līdzvērtīgs 1,2 kvadrātjūdzes lielai platībai. kas vēlāk izraisīja planētas atdzišanu, kas neapstājās divus gadus. Un Tamboras vulkāna izvirdums 1815. gadā izraisīja neparasti aukstu laiku Rietumeiropā un Ziemeļamerikā 1816. gadā, tāpēc tas tika nosaukts par “Gads bez vasaras” – tas bija tik auksts un drūms, ka pat iedvesmoja Mēriju Šelliju uzrakstīt savu gotisko grāmatu. romāns Frankenšteins.
Taču citi aerosoli, piemēram, nelielas melnā oglekļa daļiņas no sadedzinātām oglēm vai koksnes, darbojas otrādi, absorbējot saules siltumu. Tas galu galā sasilda atmosfēru, lai gan tas atdzesē Zemes virsmu, palēninot saules starus. Kopumā šis efekts, iespējams, ir vājāks par atdzišanu, ko izraisa lielākā daļa citu aerosolu, taču tam noteikti ir ietekme, un, jo vairāk oglekļa materiāla uzkrājas atmosfērā, jo vairāk atmosfēra sasilst.
Aerosoli ietekmē arī mākoņu veidošanos un augšanu. Ūdens pilieni viegli saplūst ap daļiņām, tāpēc atmosfēra, kas bagāta ar aerosola daļiņām, veicina mākoņu veidošanos. Baltie mākoņi atstaro ienākošos saules starus, neļaujot tiem sasniegt virsmu un sasildīt zemi un ūdeni, taču tie arī absorbē planētas pastāvīgi izstaroto siltumu, notverot to zemākajos atmosfēras slāņos. Atkarībā no mākoņu veida un atrašanās vietas tie var vai nu sildīt apkārtni, vai atdzesēt.
Aerosoliem ir sarežģīts dažādu ietekmi uz planētu, un cilvēki ir tieši ietekmējuši to klātbūtni, daudzumu un izplatību. Un, lai gan klimata ietekme ir sarežģīta un mainīga, ietekme uz cilvēku veselību ir skaidra: jo vairāk smalko daļiņu ir gaisā, jo vairāk tas kaitē cilvēku veselībai.