Részecskék: Mivé alakulnak?

Ha a részecskék már a levegõben vannak, akkor átalakulhatnak, elszállítódhatnak, vagy kiülepedhetnek. Ezek a folyamatok számos tényezõtõl függnek, úgy mint az aeroszolok mérete, koncentrációja, kémiai összetétele, helye, meteorológiai tényezõk…

Aeroszol koncentráció és eloszlás

A légkörben a részecskék koncentrációja megmutatja a részecskék térfogategységben lévõ számát vagy mennyiségét. Ezt kifejezhetjük térfogategységre jutó darabszámmal vagy tömeggel. Ez azt jelenti, hogy ez az a tömeg, amit akkor mérnénk, ha az 1 m3-ben (1000 literben) lévõ összes részecskét mérlegre tennénk, vagy a részecskék darabszáma, ha egyesével megszámolnánk õket. Mindenesetre a koncentráció nagy változatosságot mutat a különbözõ helyeken. Távoli tengeri területeken, az aeroszolok tömegkoncentrációja körülbelül 4.8 µg/m3, ami háromszor alacsonyabb, mint egy nem városi kontinentális területen (15 µg/m3). Városokban, a részecskék koncentrációja meghaladhatja a 100 µg/m3-t vagy az 1 millió részecskét cm3-ként!

A bal oldali ábra a tengeri, városi és a vidéki területek aeroszol koncentrációjának eloszlását mutatja. Az aeroszolok méret szerinti eloszlása a részecskék számát jelenti a sugár függvényében.
Megfigyelheted, hogy a legmagasabb részecskeszám a városokban fordul elõ (kék vonal), és ezen részecskék legtöbbje nagyon kicsi, sugara kisebb, mint 0.05 µm.
Általában a városi aeroszolok méret szerinti eloszlása változó. Nagyszámú kis részecskét a forrásokhoz közel találunk, koncentrációjuk azonban a forrástól távolodva gyorsan csökken.

aerosol distribution

1. Aeroszol koncentráció városi, vidéki és tengeri környezetben (adatok: Jaenicke (1993)).

Átalakulási folyamatok

Az aeroszolok nem maradnak korlátlan ideig a légkörben: általában a troposzférában csak néhány napig maradnak. Ezért átalakulási folyamatok játszódhatnak le mielõtt kikerülnek a légkörbõl. Ezek a folyamatok a: koaguláció (összeolvadás), kondenzáció (kicsapódás) és felhõképzõdés. Ezekre a "Haladó" rész 2. fejezetében térünk vissza.

Aeroszolok kiülepedése

Lebegés közben az aeroszolok fizikailag és kémiailag is megváltozhatnak. De nem maradnak évekig a troposzférában: mivel a természetes és az emberi források folyamatosan bocsátják ki az újabb részecskéket a levegõbe, tehát ezek valahova eltûnnek, különben már nem tudnánk lélegezni, vagy nem látnánk a lábunkat!

Az aeroszolok kikerülési folyamatát depozíciónak, kiülepedésnek nevezzük. A kiülepedés szót használjuk, hogy utaljunk rá, a részecskének az egyetlen módja, hogy kikerüljön a légkörbõl az, hogy visszakerül a Föld felszínére: nem varázslattal tûnik el. A kiülepedésrõl részleteket a "Haladó" rész Részecskék fejezetében olvashatsz.

Természetesen minél nagyobb a részecske, annál kevesebb ideig marad a légkörben. A nagy részecskék a gravitáció miatt kihullnak (mintha egy kis követ dobnál le egy magasabb helyrõl). Néhány cm/s-os sebességgel esik lefelé. Ezzel magyarázható, hogy miért csak a forrás közelében találunk nagyobb részecskéket. Azonban a szélnek kulcsszerepe van: figyeld meg egy madártollat, amit leejtesz, hosszabb ideig képes a levegõben maradni, ha ráfújsz! Ugyan ez a helyzet a részecskékkel, még ha nem is látod õket a kis méretük miatt.

De a részecskék több ezer kilométerre is elszállítódhatnak: néha Szaharából származó port a dél amerikai kontinens keleti partvidékén is találnak.

2. Ez a kép az aeroszol szállítását ábrázolja: a szennyezés az Atlanti-óceán fölött kavarog, Franciaország nyugati partvidékétõl távol (lenn jobbra).
Fent középen az Egyesült Királyság déli része, nyugatra Írország látható.
Forrás: NASA. A nagyításhoz kattints a képre! (68K).

Apró szemcséjû eset: sztratoszférikus aeroszolok

Általában az aeroszolok tartózkodási ideje (az az átlagos idõ, amit a részecske a légkörben tölt, mielõtt kiülepedne) kevesebb, mint egy hét. Azonban ez nem mindig igaz a vulkáni részecskékre, mivel nagy vulkáni kitörések a hamut közvetlenül a felsõ légkörbe bocsátják ki (amit sztratoszférának nevezünk), amik elsõdleges aeroszolok, vagy SO2 gáz; majd a SO2 továbbalakul másodlagos aeroszolokká. A sztratoszférában, a részecskék nem könnyen ülepednek ki, és szétterjednek a Föld körül. Sztratoszférában az aeroszolok évekig ott maradhatnak!

A Pinatubo kitörése

600 év nyugalom után 1991. június 15-én a Fülöp-szigeteken lévõ Pinatubo vulkán kitört. 20 millió tonna kéndioxidot SO2bocsátott a sztratoszférába. 3 hét alatt a SO2 megkerülte a Földet (a bal oldali képen láthatod).

Pinatubo aerosols

3. Láthatod, ahogy a Pinatubo kitörés fáklyájának részecskéi 10 nap alatt elérik Afrika nyugati partjait.
forrás: NASA. (A nagyításhoz kattints a képre, 32 Kb).

Itt láthatod a "Pinatubo hatást": A piros szín mutatja a legmagasabb értéket, míg a sötétkék a legalacsonyabbat, amit általában a sztratoszférában megfigyelésnek.

Az elsõ képen a sztratoszférikus aeroszolok a kitörés elõtt:

2. és 3. kép: 1 és 3 hónappal a kitörés után;

4. kép: 2 évvel a kitörés után a légkör még mindig nem nyerte vissza eredeti állapotát!

4. forrás: NASA

Az oldalról:
szerzõ: Justine Gourdeau LaMP Clermont Ferrand/ Franciaország
tudományos lektor: Dr Serge Despiau, LEPI, Toulon, Franciaország
készült: 2003-09-04

Ostatnia modyfikacja: środa, 5 wrzesień 2018, 13:33