Ugrás a tartalomhoz

Levegőkörnyezet és az emberi tevékenység

Gelencsér András, Molnár Ágnes, Imre Kornélia (2012)

Pannon Egyetem

4. fejezet - A légköri aeroszol

4. fejezet - A légköri aeroszol

4.1 Jelentőség, fizikai tulajdonságok

A légkör nem csak gázmolekulákat, hanem jóval nagyobb szilárd és cseppfolyós anyagegységeket, un. részecskéket is tartalmaz. Az ilyen rendszereket aeroszolnak, a részecskéket aeroszol részecskéknek nevezzük. A légkör hatalmas aeroszolt alkot. A részecskék nagysága a molekula-halmazoktól (néhány nm; 1 nm=10-9 m) a mintegy 10 µm-ig terjed (1 µm=10-6 m) (4.1 ábra). A nagyobb részecskék ugyanis a nehézségi erő hatására hamar kihullnak a levegőből. Az aeroszol részecskék tehát a molekuláknál (ezek átlagos mérete tizednanométer) jóval nagyobbak. Kicsinyek azonban ahhoz, hogy szabad szemmel láthassuk őket. Kivételt képez, amikor sötét helyiségben az oldalról behatoló napfényben csillognak.

4.1. ábra - Aeroszol részecskék (forrás: Pósfai M.). A füzérszerűek korom-, a nagyobbak szulfátrészecskék.

Aeroszol részecskék (forrás: Pósfai M.). A füzérszerűek korom-, a nagyobbak szulfátrészecskék.


Az aeroszol részecskék száma a környezeti feltételektől függ. Szárazföldi, különösen szennyezett levegőben nagyobb koncentrációban fordulnak elő. Ez utóbbi esetben számuk 1 cm3 levegőben, eléri a 105-t (4.1 táblázat). A részecskék száma a magasság növekedésével általában csökken. Ez az igen csak nagynak tűnő szám azonban jóval kisebb, mint a molekulák száma. 1 cm3 levegőben ugyanis normál hőmérsékleten és nyomáson 1019 molekula van. Az aeroszol részecskéket azonban nem csak számukkal, hanem tömegükkel (tömegkoncentráció) is jellemezhetjük. Tengeri levegő 1 m3-ében általában 1 µg (1 µg=10-6 g), szárazföldi levegőben 10 µg tömegű részecske található.

4.1. táblázat - A légköri aeroszol részecskék száma és tömegkoncntrációja a levegőben a környezeti feltételek függvényében. A számok tipikus nagyságrendeket jelölnek.


Kis tömegük ellenére az aeroszol részecskék a légköri (és környezeti) folyamatok szabályozásában fontos szerepet játszanak. Szórják és elnyelik a napsugárzást, így csökkentik a felszínt elérő napenergia mértékét (lásd: Az éghajlatváltozás okai és következményei c. fejezet). A látható fény gyengítésével viszont a látótávolságot szabályozzák, vagyis azt a távolságot, ameddig a levegőben vízszintes irányban ellátunk. Aeroszol részecskék nélkül a látótávolság mindig nagyobb lenne, mint 300 km. Az aeroszol részecskék legfontosabb légköri hatása a felhő- és csapadékképződéssel kapcsolatos, hiszen a részecskék szolgáltatják a felhőképződéshez elengedhetetlen kondenzációs magvakat. Nélkülük nem lennének felhők az égén, és csapadék sem hullna. Másrészt a felhők szerkezete (pl. felhőcseppek száma) alapvetően a kondenzációs magvak koncentrációjától függ. A felhők szerkezete viszont meghatározza a felhők csapadékképző hatékonyságát, valamint sugárzás-visszaverő képességét, azaz albedóját. Végül az aeroszol részecskék befolyásolják a belélegzett levegő, illetve a légköri ülepedés minőségét.

Mint említettük, a részecskék nagysága igen különböző lehet. Ebből következik, hogy a szám-, vagy tömegkoncentráció önmagában nem elegendő az aeroszol fizikai jellemzésére. Meg kell azt is határoznunk, hogy a különböző nagyságú (nagyság-tartományba tartozó) részecskék milyen gyakoriságban fordulnak elő. Ezt a gyakoriságot adja meg a nagyság szerinti eloszlási függvény, amely elvileg a következő módon adható meg: N=f(d), illetve M=F(d), ahol N és M a részecskék száma, illetve tömege, d a részecskék átmérője, míg f és F függvénykapcsolatra utal. Egyszerűen szólva: a koncentráció a nagyság függvénye. Ha a nagyságszerinti eloszlási függvényeket integráljuk, akkor a teljes szám-, illetve tömegkoncentrációhoz jutunk. Más szavakkal: a teljes koncentrációt úgy kapjuk meg, ha az egyes nagyság-tartományba tartozó koncentrációkat összeadjuk.

A nagyság szerinti eloszlást, egyebek között, a részecskék keletkezési módjának a függvénye. Vizsgáljuk meg ezért, hogy az aeroszol részecskéket milyen folyamatok hozzák létre.