Най-ярките залези, облачно небе и дни, в които всички кашлят, имат нещо общо: всичко се дължи на аерозолите, малките частици, носещи се във въздуха. Аерозолите могат да бъдат малки капчици, прахови частици, частици фин черен въглерод и други вещества, които се носят в атмосферата и променят целия енергиен баланс на планетата.
Аерозолите имат огромно влияние върху климата на планетата. Някои, като черен и кафяв въглерод, затоплят земната атмосфера, докато други, като сулфатни капчици, я охлаждат. Учените смятат, че като цяло целият спектър от аерозоли в крайна сметка леко охлажда планетата. Но все още не е напълно ясно колко силен е този охлаждащ ефект и колко прогресира в течение на дни, години или векове.
Какво представляват аерозолите?
Терминът „аерозол“ е всеобхватен за многото видове малки частици, които са суспендирани в атмосферата, от най-външните й краища до повърхността на планетата. Те могат да бъдат твърди или течни, безкрайно малки или достатъчно големи, за да се видят с просто око.
„Първичните“ аерозоли, като прах, сажди или морска сол, идват директно от повърхността на планетата. Те се издигат в атмосферата от поривисти ветрове, издигат се високо във въздуха от експлодиращи вулкани или изстрелват от димни комини и пожари. „Вторичните“ аерозоли се образуват, когато различни вещества, плаващи в атмосферата – например органични съединения, отделяни от растения, капчици течна киселина или други материали – се сблъскат, което води до химическа или физическа реакция. Вторичните аерозоли, например, създават мъглата, от която са кръстени Великите опушени планини в Съединените щати.
Аерозолите се отделят както от естествени, така и от антропогенни източници. Например прахът се издига от пустини, сухи речни брегове, сухи езера и много други източници. Атмосферните аерозолни концентрации се повишават и спадат с климатичните явления; по време на студени и сухи периоди в историята на планетата, като последната ледникова епоха, в атмосферата е имало повече прах, отколкото през по-топлите периоди от историята на Земята. Но хората са повлияли на този природен цикъл – някои части на планетата са се замърсили от продуктите на нашите дейности, докато други са станали прекомерно влажни.
Морските соли са друг естествен източник на аерозоли. Те се издухват от океана от вятъра и морските пръски и се стремят да запълнят ниските части на атмосферата. За разлика от това, някои видове силно експлозивни вулканични изригвания могат да изстрелят частици и капчици високо в горните слоеве на атмосферата, където могат да се носят с месеци или дори години, окачени на много мили от повърхността на Земята.
Човешката дейност произвежда много различни видове аерозоли. Изгарянето на изкопаеми горива произвежда частици, добре известни като парникови газове – по този начин всички автомобили, самолети, електроцентрали и промишлени процеси произвеждат частици, които могат да се натрупват в атмосферата. Селското стопанство произвежда прах, както и други продукти като аерозолни азотни продукти, които влияят върху качеството на въздуха.
Като цяло човешката дейност е увеличила общото количество частици, плаващи в атмосферата, и сега има около два пъти повече прах, отколкото през 19 век. Броят на много малките (по-малко от 2,5 микрона) частици от материал, обикновено наричан „PM2,5“, се е увеличил с около 60% след Индустриалната революция. Други аерозоли, като озонът, също са се увеличили със сериозни последици за здравето на хората по света.
Замърсяването на въздуха е свързано с повишен риск от сърдечни заболявания, инсулт, белодробни заболявания и астма. Според някои скорошни оценки фините прахови частици във въздуха са отговорни за повече от четири милиона преждевременни смъртни случая по света през 2016 г., а децата и възрастните хора са били най-силно засегнати. Рисковете за здравето от излагане на фини частици са най-високи в Китай и Индия, особено в градските райони.
Как аерозолите влияят на климата?
Аерозолите влияят на климата по два основни начина: чрез промяна на количеството топлина, което навлиза или излиза от атмосферата, и като влияят на това как се образуват облаците.
Някои аерозоли, подобно на много видове прах от натрошени камъни, са светли на цвят и дори леко отразяват светлината. Когато слънчевите лъчи паднат върху тях, те отразяват лъчите обратно от атмосферата, предотвратявайки тази топлина да достигне повърхността на Земята. Но този ефект може да има и отрицателна конотация: изригването на планината Пинатубо във Филипините през 1991 г. изхвърли във високата стратосфера количество малки светлоотразяващи частици, което е еквивалентно на площ от 1,2 квадратни мили, което впоследствие предизвика охлаждане на планетата, което не спря в продължение на две години. А изригването на вулкана Тамбора през 1815 г. причинява необичайно студено време в Западна Европа и Северна Америка през 1816 г., поради което е наречено „Годината без лято“ – беше толкова студено и мрачно, че дори вдъхнови Мери Шели да напише своята готика роман Франкенщайн.
Но други аерозоли, като малки частици черен въглерод от изгорени въглища или дърва, действат обратното, абсорбирайки топлината от слънцето. Това в крайна сметка затопля атмосферата, въпреки че охлажда повърхността на Земята, като забавя слънчевите лъчи. Като цяло този ефект вероятно е по-слаб от охлаждането, причинено от повечето други аерозоли – но със сигурност има ефект и колкото повече въглероден материал се натрупва в атмосферата, толкова повече атмосферата се затопля.
Аерозолите също влияят върху образуването и растежа на облаците. Водните капки лесно се сливат около частици, така че атмосфера, богата на аерозолни частици, благоприятства образуването на облаци. Белите облаци отразяват идващите слънчеви лъчи, като им пречат да достигнат повърхността и да затоплят земята и водата, но също така поглъщат топлината, излъчвана постоянно от планетата, като я улавят в ниските слоеве на атмосферата. В зависимост от вида и местоположението на облаците те могат или да затоплят околността, или да я охладят.
Аерозолите имат сложен набор от различни въздействия върху планетата и хората са повлияли пряко върху тяхното присъствие, количество и разпространение. И докато въздействията върху климата са сложни и променливи, последиците за човешкото здраве са ясни: колкото повече фини частици има във въздуха, толкова повече той вреди на човешкото здраве.