Felhõk & Részecskék

Alap

Részecskék: Honnan származnak?

Az aeroszolok a légkörben lebegõ kis folyadék, vagy szilárd részecskék. Méretük nagyon változatos a néhány nanométertõl (0.000000001 méter) egészen majdnem 100 mikrométerig (0.0001 m, egy hajszál vastagsága), ez az oka, amiért általában nem látjuk õket. 

Az aeroszolok származhatnak természetes és antropogén (ember általi) forrásokból. A légkörbe kerülhetnek direkt módon, mint részecskék (elsõdleges aeroszolok), vagy vegyi folyamatok eredményei is lehetnek (másodlagos aeroszolok).

Elsõdleges aeroszolok forrásai

Az aeroszolok természetes és mesterséges eredetûek is lehetnek.

Tengeri származásúak

A tengeri só aeroszolok a nagy szelek által a hullámok vízpermetébõl származnak (a legnagyobb részecskék jellegzetesen nátrium-kloridban gazdagok), valamint az elnyelt légbuborékok szétpukkanásából, a hullámok fehér tarajának képzõdésekor. Az óceánokból a légkörbe való aeroszol kibocsátás körülbelül 1,3 milliárd tonna évente!

Ásványi eredetûek

A szél képes a felszínrõl felemelni részecskéket, különösen akkor, mikor a talaj száraz és nincs növényborítás. Ezeket a kis szemcséket nagy távolságokra képes elszállítani. Ezek a részecskék olyan anyagokat tartalmaznak, melyek a földkéregbõl származnak, és ennek következtében gazdagok vas-, kalcium- és alumínium - oxidokban. A Föld ásványi eredetû részecskéinek fele a Szaharából származik.

Vulkáni eredetûek

A vulkáni kitörés hatalmas mennyiségû, különbözõ gázokat és aeroszolokat juttat ki a légkörbe. Ellentétben más aeroszol forrással, a hamufelhõ olyan magas, hogy a részecskék és a gázok bejuthatnak a sztratoszférába: a Pinatubo vulkáni fáklyájának magassága elérte a 40 km-t!

A részecskék, amelyek belépnek a felsõ légkörbe, nem könnyen mosódnak onnan ki, és a vulkáni anyagok sokáig a kezdeti kibocsátott szinten maradnak (sokszor évekig). A vulkánok által kibocsátott gázok szintén létrehoznak aeroszolokat. Az összes, ilyen sztratoszférában lévõ részecskének erõs befolyása van az éghajlatra (több részletet találsz a "Haladó" részben).

Biogén eredetûek

Azokat a részecskéket, melyeket az élõ szervezetek hoznak létre, biogén részecskéknek nevezzük. Az elsõdleges aeroszolok lehetnek pollenek, gombák, baktériumok, vírusok… Másik forrás az erdõtüzek, melyek apró szemcséjû anyagokat bocsátanak a légkörbe. Például 1997-ben Malajzia néhány területén a tüzekbõl származó füst néhány hét alatt 15-ször magasabb részecske szennyezéshez vezetett, mint átlagos esetben.

Kozmikus eredetûek

Egy kis anyag a naprendszerünkbõl is érkezik a légkörbe. A legtöbbje a légkör felsõ részében elég (hullócsillagokat okozva ezáltal), de néhány eléri a Föld felszínét. Ezek a részecskék, ha kisebbek, mint 0.5 mm, a mikrometeoritok. A tudósok becslése alapján legalább néhány ezer tonna kozmikus anyag éri el a talajt évente.

Antropogén eredetûek

Az emberi tevékenység révén kibocsátott részecskéket nevezzük antropogén aeroszoloknak. Az antropogén forrásokból mind durvább, mind finomabb részecskék képzõdnek. Az építkezések (mint a cement) és az utak pora elsõdleges érdes antropogén részecskéket termel. Kisebb részecskéket mint például a széntartalmú aeroszolok, a fosszilis üzemanyagok elégetése az erõmûvekben, jármûvekben, fûtés céljaira stb. szolgáltatja.

Végül, még ha nincs is hatásuk az éghajlati rendszerre, ne feledkezzünk el azokról a részecskékrõl, amelyeket zárt helyeken lélegzel be, mint poratkák, rostok, rovarölõ permetszerek és azbeszt, amik nagyon veszélyesek lehetnek az emberi egészségre.

5. Elektronmikroszkóppak készített képek. Balról jobbra: sivatagi részecske (forrás: A. Gaudichet, LISA); hibiszkusz pollen (forrás: http://uq.edu.au/nanoworld); hamu részecske a Szent Helen vulkánkitörésbõl (forrás:http://volcanoes.usgs.gov); beltéri penész (forrás: M. Boissier, CSTB); korom részecske (MPI for Chemistry Mainz).

Másodlagos aeroszolok

Ahogy megismertük, aeroszolok számos forrásból származhatnak (tengeri, ásványi, vulkáni, biogén, antropogén). A folyamatokban a szilárd anyagból indulunk ki. De a részecskék lehetnek a gáz-részecske átalakulás eredményei is. Ez azt jelenti, hogy új részecske alakulhat ki, mert a molekulák együtt összegyûlnek, de ezek a molekulák túl kicsik még ahhoz, hogy részecskeként tekintsük õket (ezt a folyamatot nevezzük nukleációnak). A gázok is kondenzálódhatnak ilyen, már létezõ részecskékre, nagyobb aeroszolokat hozva létre. Megjegyezzük, hogy a gáz-részecske átalakulás során keletkezett részecskék kicsik (kisebbek, mint 1 µm), szemben a nagyobb részecskékkel (például ásványi por, pollenek, vagy tengeri permet, melyek átmérõje 10 µm vagy több).

A növényzet szintén bocsát ki gázokat, nevezetesen Illékony Szerves Anyagokat (VOC) (amikor megszagolsz egy virágot, az orrod ezeket a VOC-at érzi) (a növényi kibocsátás további részleteiért nézd meg az Alsó légkör fejezetet). Ezek a biogén gázok új részecskéket alakíthatnak ki (másodlagos aeroszolok).

A másodlagos természetes aeroszolok többsége kéngáz reakciókból származik. A tengeri környezetben a legtöbb ként (DMS dimetil szulfid formájában) a fitoplanktonok bocsátják ki. A DMS és a légköri összetevõk reakciójából kéndioxid (SO₂) képzõdik; a földön, a pusztuló növényzet és az állatok is létrehoznak természetes eredetû H₂S-t (aminek a szaga például a záptojáséra hasonlít...fujj!); a vulkánok közvetlenül bocsátanak ki SO₂-t. Ez a gáz további reakcióba lép, s ezáltal szulfát aeroszol részecskék keletkezhetnek.

A természetes források olyan széntartalmú gázokat is termelnek, melyek aeroszolokat szolgálatnak.

Az ember évente 1860-ban 10 millió tonna SO₂–t bocsátott ki, az 1980-as évekre ez 150 millió tonna / év-re növekedett. Ennek következtében most az antropogén kibocsátás meghaladja a kéntartalmú gázok természetes kibocsátását, még akkor is, ha a nemzetközi egyezmények miatt a légköri SO₂ mennyisége csökken.

Az ember szintén egyre több és több fajta nitrogénvegyületet termel, ami nitrát aeroszolokat hoz létre.
Néhány antropogén vegyület reakciója, melyek a kõolaj égési folyamatából és a biomassza égetésbõl származnak, karbonátdús aeroszolokat eredményez, amik az egészségre veszélyesek.

Az oldalról:
szerzõ: Justine Gourdeau LaMP Clermont Ferrand / Franciaország
tudományos lektor: Pr Guy Cautenet, LaMP, Franciaország
készült: 2003-09-02
utolsó módosítás: 2004-04-21