Kirkkaimmilla auringonlaskuilla, pilvisellä taivaalla ja päivillä, jolloin kaikki yskivät, on jotain yhteistä: kaikki johtuu aerosoleista, ilmassa leijuvista pienistä hiukkasista. Aerosolit voivat olla pieniä pisaroita, pölyhiukkasia, hienon mustan hiilen palasia ja muita aineita, jotka kelluvat ilmakehässä ja muuttavat planeetan koko energiatasapainoa.
Aerosoleilla on valtava vaikutus planeetan ilmastoon. Jotkut, kuten musta ja ruskea hiili, lämmittävät maapallon ilmakehän, kun taas toiset, kuten sulfaattipisarat, jäähdyttävät sitä. Tutkijat uskovat, että yleensä koko aerosolispektri jäähdyttää lopulta hieman planeettaa. Mutta ei ole vieläkään täysin selvää, kuinka voimakas tämä jäähdytysvaikutus on ja kuinka paljon se etenee päivien, vuosien tai vuosisatojen kuluessa.
Mitä aerosolit ovat?
Termi "aerosoli" on keräily monille pienille hiukkasille, jotka suspendoituvat kaikkialla ilmakehässä sen uloimmista reunoista planeetan pintaan. Ne voivat olla kiinteitä tai nestemäisiä, äärettömän pieniä tai tarpeeksi suuria, jotta ne voidaan nähdä paljaalla silmällä.
"Primääriset" aerosolit, kuten pöly, noki tai merisuola, tulevat suoraan planeetan pinnalta. Puuskaiset tuulet nostavat ne ilmakehään, räjähtävät tulivuoret nostavat korkealle ilmaan tai ne ammutaan savupiipuista ja tulipaloista. "Toissijaisia" aerosoleja muodostuu, kun erilaiset ilmakehässä kelluvat aineet - esimerkiksi kasvien vapauttamat orgaaniset yhdisteet, nestemäiset happopisarat tai muut materiaalit - törmäävät, mikä johtaa kemialliseen tai fysikaaliseen reaktioon. Esimerkiksi toissijaiset aerosolit luovat hämärää, josta Yhdysvaltojen Great Smoky Mountains on nimetty.
Aerosoleja vapautuu sekä luonnollisista että ihmisperäisistä lähteistä. Esimerkiksi pölyä nousee aavikoilta, kuivilta joenrannoilta, kuivista järvistä ja monista muista lähteistä. Ilmakehän aerosolipitoisuudet nousevat ja laskevat ilmasto-olosuhteiden myötä; planeetan historian kylminä ja kuivina aikoina, kuten viimeisellä jääkaudella, ilmakehässä oli enemmän pölyä kuin maapallon historian lämpiminä aikoina. Mutta ihmiset ovat vaikuttaneet tähän luonnolliseen kiertokulkuun – jotkin planeetan osat ovat saastuneet toimintamme tuotteilla, kun taas toiset ovat kastuneet liian kosteiksi.
Merisuolat ovat toinen luonnollinen aerosolien lähde. Tuuli ja merisuihku puhaltavat niitä merestä, ja ne pyrkivät täyttämään ilmakehän alemmat osat. Sitä vastoin tietyntyyppiset erittäin räjähdysherkät tulivuorenpurkaukset voivat ampua hiukkasia ja pisaroita korkealle ilmakehän yläkerrokseen, jossa ne voivat kellua kuukausia tai jopa vuosia useiden kilometrien päässä maan pinnasta.
Ihmisen toiminta tuottaa monenlaisia aerosoleja. Fossiilisten polttoaineiden poltosta syntyy kasvihuonekaasuina tunnettuja hiukkasia – siten kaikki autot, lentokoneet, voimalaitokset ja teollisuusprosessit tuottavat hiukkasia, jotka voivat kerääntyä ilmakehään. Maatalous tuottaa pölyä sekä muita tuotteita, kuten aerosolityppituotteita, jotka vaikuttavat ilmanlaatuun.
Yleisesti ottaen ihmisen toiminta on lisännyt ilmakehässä kelluvien hiukkasten kokonaismäärää, ja nyt pölyä on noin kaksi kertaa enemmän kuin 19-luvulla. Hyvin pienten (alle 2,5 mikronia) hiukkasten määrä materiaalista, josta käytetään yleisesti nimitystä ”PM2,5”, on lisääntynyt noin 60 % teollisen vallankumouksen jälkeen. Myös muut aerosolit, kuten otsoni, ovat lisääntyneet, millä on vakavia terveysvaikutuksia ihmisille ympäri maailmaa.
Ilmansaasteet on yhdistetty lisääntyneeseen sydänsairauksien, aivohalvauksen, keuhkosairauden ja astman riskiin. Joidenkin viimeaikaisten arvioiden mukaan ilmassa olevat hienot hiukkaset aiheuttivat yli neljä miljoonaa ennenaikaista kuolemaa maailmanlaajuisesti vuonna 2016, ja lapset ja vanhukset kärsivät eniten. Pienhiukkasille altistumisen terveysriskit ovat suurimmat Kiinassa ja Intiassa, erityisesti kaupunkialueilla.
Miten aerosolit vaikuttavat ilmastoon?
Aerosolit vaikuttavat ilmastoon kahdella pääasiallisella tavalla: muuttamalla ilmakehään tulevan tai sieltä poistuvan lämmön määrää ja vaikuttamalla pilvien muodostumiseen.
Jotkut aerosolit, kuten monet murskattujen kivien pölytyypit, ovat väriltään vaaleita ja heijastavat jopa hieman valoa. Kun auringonsäteet osuvat niiden päälle, ne heijastavat säteet takaisin ilmakehästä estäen tätä lämpöä pääsemästä maan pinnalle. Mutta tällä vaikutuksella voi olla myös negatiivinen konnotaatio: Pinatubo-vuoren purkaus Filippiineillä vuonna 1991 heitti korkeaan stratosfääriin pieniä valoa heijastavia hiukkasia, joka vastasi 1,2 neliökilometrin aluetta. joka myöhemmin aiheutti planeetan jäähtymisen, joka ei pysähtynyt kahteen vuoteen. Ja Tamboran tulivuorenpurkaus vuonna 1815 aiheutti poikkeuksellisen kylmän sään Länsi-Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa vuonna 1816, minkä vuoksi se sai lempinimen "Vuosi ilman kesää" – se oli niin kylmä ja synkkä, että se jopa inspiroi Mary Shelleyn kirjoittamaan Gothic-teoksensa. romaani Frankenstein.
Mutta muut aerosolit, kuten poltetun hiilen tai puun pienet mustahiilihiukkaset, toimivat päinvastoin ja imevät lämpöä auringosta. Tämä lopulta lämmittää ilmakehän, vaikka se jäähdyttää maan pintaa hidastamalla auringonsäteitä. Yleisesti ottaen tämä vaikutus on luultavasti heikompi kuin useimpien muiden aerosolien aiheuttama jäähtyminen – mutta varmasti sillä on vaikutusta, ja mitä enemmän ilmakehään kertyy hiilimateriaalia, sitä enemmän ilmakehä lämpenee.
Aerosolit vaikuttavat myös pilvien muodostumiseen ja kasvuun. Vesipisarat sulautuvat helposti hiukkasten ympärille, joten aerosolihiukkasia sisältävä ilmakehä suosii pilvien muodostumista. Valkoiset pilvet heijastavat saapuvia auringonsäteitä estäen niitä pääsemästä pintaan ja lämmittämästä maata ja vettä, mutta ne myös imevät planeetan jatkuvasti säteilemää lämpöä vangiten sen alempaan ilmakehään. Pilvien tyypistä ja sijainnista riippuen ne voivat joko lämmittää ympäristöä tai viilentää niitä.
Aerosoleilla on monimutkainen joukko erilaisia vaikutuksia planeetalle, ja ihmiset ovat suoraan vaikuttaneet niiden läsnäoloon, määrään ja jakautumiseen. Ja vaikka ilmastovaikutukset ovat monimutkaisia ja vaihtelevia, vaikutukset ihmisten terveyteen ovat selvät: mitä enemmän ilmassa on hienojakoisia hiukkasia, sitä enemmän se vahingoittaa ihmisten terveyttä.