Die helderste sonsondergange, bewolkte lug en dae wanneer almal hoes het almal iets in gemeen: dit is alles as gevolg van aërosols, klein deeltjies wat in die lug sweef. Aërosols kan klein druppeltjies, stofdeeltjies, stukkies fyn swart koolstof en ander stowwe wees wat in die atmosfeer dryf en die hele energiebalans van die planeet verander.
Aërosols het 'n groot impak op die planeet se klimaat. Sommige, soos swart en bruin koolstof, verhit die aarde se atmosfeer, terwyl ander, soos sulfaatdruppels, dit afkoel. Wetenskaplikes glo dat die hele spektrum van aërosols die planeet uiteindelik effens afkoel. Maar dit is steeds nie heeltemal duidelik hoe sterk hierdie verkoelende effek is en hoeveel dit oor die verloop van dae, jare of eeue vorder nie.
Wat is aërosols?
Die term "aërosol" is 'n vangplek vir die baie soorte klein deeltjies wat deur die atmosfeer gesuspendeer word, van die buitenste rande tot die planeet se oppervlak. Hulle kan solied of vloeibaar wees, oneindig klein of groot genoeg om met die blote oog gesien te word.
“Primêre” aërosols, soos stof, roet of seesout, kom direk van die planeet se oppervlak af. Hulle word deur rukwinde in die atmosfeer opgelig, hoog in die lug gesweef deur vulkane wat ontplof, of uit rookpale en vure geskiet. "Sekondêre" aërosols word gevorm wanneer verskeie stowwe wat in die atmosfeer dryf—byvoorbeeld organiese verbindings wat deur plante vrygestel word, druppels vloeibare suur of ander materiale—bots, wat 'n chemiese of fisiese reaksie tot gevolg het. Sekondêre aërosols skep byvoorbeeld die waas waaruit die Great Smoky Mountains in die Verenigde State genoem word.
Aërosols word vrygestel van beide natuurlike en antropogeniese bronne. Stof styg byvoorbeeld uit woestyne, droë rivieroewers, droë mere en baie ander bronne. Atmosferiese aërosolkonsentrasies styg en daal met klimaatsgebeure; gedurende koue, droë periodes in die planeet se geskiedenis, soos die laaste ystydperk, was daar meer stof in die atmosfeer as gedurende warmer tydperke van die Aarde se geskiedenis. Maar mense het hierdie natuurlike siklus beïnvloed – sommige dele van die planeet het besoedel geraak deur die produkte van ons aktiwiteite, terwyl ander oormatig nat geword het.
Seesoute is nog 'n natuurlike bron van aërosols. Hulle word deur wind en seesproei uit die see geblaas en is geneig om die onderste dele van die atmosfeer te vul. Daarteenoor kan sommige tipes hoogs plofbare vulkaniese uitbarstings deeltjies en druppels hoog in die boonste atmosfeer inskiet, waar hulle maande of selfs jare lank kan dryf, baie kilometers van die aarde se oppervlak af gehang.
Menslike aktiwiteit produseer baie verskillende tipes aërosols. Die verbranding van fossielbrandstowwe produseer deeltjies wat bekend staan as kweekhuisgasse – dus produseer alle motors, vliegtuie, kragsentrales en industriële prosesse deeltjies wat in die atmosfeer kan ophoop. Landbou produseer stof sowel as ander produkte soos aërosolstikstofprodukte wat luggehalte beïnvloed.
Oor die algemeen het menslike aktiwiteite die totale hoeveelheid deeltjies wat in die atmosfeer dryf, laat toeneem, en nou is daar omtrent twee keer soveel stof as wat dit in die 19de eeu was. Die aantal baie klein (minder as 2,5 mikron) deeltjies van 'n materiaal waarna gewoonlik as "PM2,5" verwys word, het sedert die Industriële Revolusie met ongeveer 60% toegeneem. Ander aërosols, soos osoon, het ook toegeneem, met ernstige gesondheidsgevolge vir mense regoor die wêreld.
Lugbesoedeling is gekoppel aan 'n verhoogde risiko van hartsiektes, beroerte, longsiekte en asma. Volgens sommige onlangse skattings was fyn deeltjies in die lug verantwoordelik vir meer as vier miljoen voortydige sterftes wêreldwyd in 2016, en kinders en bejaardes is die swaarste getref. Gesondheidsrisiko's van blootstelling aan fyn deeltjies is die hoogste in China en Indië, veral in stedelike gebiede.
Hoe beïnvloed aërosols die klimaat?
Aërosols beïnvloed die klimaat op twee hoofmaniere: deur die hoeveelheid hitte wat die atmosfeer binnekom of verlaat te verander, en deur te beïnvloed hoe wolke vorm.
Sommige aërosols, soos baie soorte stof van gebreekte klippe, is lig van kleur en reflekteer selfs lig. Wanneer die son se strale op hulle val, weerkaats hulle die strale terug uit die atmosfeer, wat verhoed dat hierdie hitte die Aarde se oppervlak bereik. Maar hierdie effek kan ook 'n negatiewe konnotasie hê: die uitbarsting van berg Pinatubo in die Filippyne in 1991 het 'n hoeveelheid klein ligweerkaatsende deeltjies in die hoë stratosfeer gegooi wat gelykstaande was aan 'n oppervlakte van 1,2 vierkante myl, wat daarna 'n afkoeling van die planeet veroorsaak het wat vir twee jaar nie opgehou het nie. En die Tambora-vulkaan-uitbarsting in 1815 het buitengewone koue weer in Wes-Europa en Noord-Amerika in 1816 veroorsaak, en daarom het dit die bynaam “The Year Without a Summer” gekry – dit was so koud en somber dat dit selfs vir Mary Shelley geïnspireer het om haar Goties te skryf. roman Frankenstein.
Maar ander aërosols, soos klein deeltjies swart koolstof van verbrande steenkool of hout, werk andersom en absorbeer hitte van die son. Dit verhit uiteindelik die atmosfeer, hoewel dit die aarde se oppervlak afkoel deur die son se strale te vertraag. Oor die algemeen is hierdie effek waarskynlik swakker as die verkoeling wat deur meeste ander aërosols veroorsaak word – maar dit het beslis 'n effek, en hoe meer koolstofmateriaal in die atmosfeer ophoop, hoe meer warm die atmosfeer op.
Aërosols beïnvloed ook die vorming en groei van wolke. Waterdruppels smelt maklik om deeltjies saam, dus 'n atmosfeer ryk aan aërosoldeeltjies bevoordeel wolkvorming. Wit wolke weerkaats inkomende sonstrale, wat verhoed dat hulle die oppervlak bereik en die aarde en water warm maak, maar hulle absorbeer ook die hitte wat voortdurend deur die planeet uitgestraal word en dit in die laer atmosfeer vasvang. Afhangende van die tipe en ligging van die wolke, kan hulle óf die omgewing warm maak óf afkoel.
Aërosols het 'n komplekse stel verskillende impakte op die planeet, en mense het hul teenwoordigheid, hoeveelheid en verspreiding direk beïnvloed. En terwyl klimaatsimpakte kompleks en veranderlik is, is die implikasies vir menslike gesondheid duidelik: hoe meer fyn deeltjies in die lug is, hoe meer benadeel dit menslike gesondheid.