|
|
|
| Een aerosol is een suspensie van fijne vaste deeltjes of vloeistofdruppeltjes in lucht of een ander gas. Aerosolen kunnen worden gegenereerd door natuurlijke of menselijke oorzaken. De term aerosol verwijst gewoonlijk naar het mengsel van deeltjes in de lucht, en niet alleen naar de deeltjes. Voorbeelden van natuurlijke aërosolen zijn mist of nevel, stof, bosafscheidingen en geiserstoom. Voorbeelden van door de mens veroorzaakte aërosolen zijn onder meer luchtverontreinigende deeltjes, mist van de lozingen bij waterkrachtdammen, irrigatiemist, parfum uit verstuivers, rook, stof, gespoten pesticiden en medische behandelingen voor aandoeningen van de luchtwegen. |
| |
| De vloeibare of vaste deeltjes in een aerosol hebben doorgaans een diameter van minder dan 1 μm. Grotere deeltjes met een aanzienlijke bezinkingssnelheid maken het mengsel tot een suspensie, maar het onderscheid is niet duidelijk. In het dagelijks taalgebruik verwijst spuitbus vaak naar een doseersysteem dat een consumentenproduct uit een spuitbus levert. |
| |
Ziekten kunnen zich verspreiden via kleine druppeltjes in de adem, ook wel bioaerosolen genoemd. Een voorbeeld hiervan was de overdracht van
het virus dat leidde tot de COVID-19-pandemie. |
|
 |
| Afbeelding-1 |
|
|
 |
| Afbeelding-2 |
|
|
 |
| Afbeelding-3 |
|
| |
| 1: Mist zijn aerosolen |
2: De industriële revolutie was de oorzaak van massale luchtvervuiling door aërosolen en gassen. De belangrijkste bronnen van de uitstoot van
deze stoffen zijn tegenwoordig verbrandingsmotoren, landbouwerosie en bosbranden. |
| 3: Bosbranden zijn een belangrijke bron van aerosolen tijdens droge perioden, wanneer de lucht stoffiger is, hier in Georgia, VS. |
| |
| Karakterisering van aerosolen |
| |
| Hun fysisch-chemische of biologische eigenschappen zijn enerzijds afhankelijk van die van hun componenten (bijv. dampdruk), de concentratie van het vernevelde medium door de hoeveelheid virionen of bacteriën in het uitgestoten slijm (bio-aerosol) door hoesten of niezen en anderzijds de lokale omgeving zoals temperatuur, wind, convectie of andere luchtbewegingen, druk, hygrometrie, licht, enz. |
|
| Fysische eigenschappen |
Deze zijn hoofdzakelijk afhankelijk van de grootteverdeling (concentratie van deeltjes per diameterbereik) van hun vaste en vloeibare componenten, en van de omstandigheden van temperatuur, druk en grotere of kleinere stabiliteit van het gasvormige medium. De grootteverdeling van submicron-aërosolen van 10 nm tot 1 μm wordt voornamelijk gemeten door differentiële elektrische mobiliteitsanalyse op basis van de scheiding van zwevende deeltjes op basis van elektrische mobiliteit, waarbij de mobiliteit afhangt van hun grootte en hun belasting. Om een grootteverdeling te meten op basis van de meting van de mobiliteitsverdeling, is het noodzakelijk om de ladingsverdeling van de aerosol te controleren. Voor elke diameter moet de operator de fracties van mono-, bi-, tri-deeltjes kennen, hiervoor moet de analysator moet daarom een neutralisator hebben die in staat is om
de aërosol een ladingsverdeling te geven gecentreerd op 0, door diffusie van gasvormige ionen naar het oppervlak van de deeltjes. De deeltjesfracties zullen dan een functie zijn van de deeltjesgrootte en niet afhankelijk zijn van de concentratie van de aerosol. De neutralisatie wordt uitgevoerd door radioactieve ionisatie, door elektrische ontlading verkregen door elektronische lawine of door foto-ionisatie van het gas op basis van diëlektrische barrière-ontlading. |
|
| Evolutie in tijd en ruimte |
| De aerosol evolueert min of meer snel, bijvoorbeeld om redenen van atmosferische chemie of temperatuur (bevriezing) of omgekeerd door de vorming van een druppelkern die samengesteld is uit zouten, organische en anorganische materie en/of biologisch materiaal, na de verdamping van het water of een ander oplosmiddel dat de druppel vormde |
| Alle soorten atmosferische aërosols hebben een aanzienlijk effect op het klimaat op aarde: vulkanisch, woestijnstof, zeezout, afkomstig uit biogene bronnen en door de mens gemaakt. Vulkanische aërosol vormt zich in de stratosfeer na een uitbarsting als druppeltjes zwavelzuur die tot twee jaar kunnen blijven bestaan en zonlicht reflecteren, waardoor de temperatuur daalt. Woestijnstof en minerale deeltjes die naar grote hoogten worden geblazen, absorberen warmte en kunnen verantwoordelijk zijn voor het remmen van de vorming van stormwolken. Door de mens gemaakte sulfaataerosolen, voornamelijk afkomstig van de verbranding van olie en steenkool, beïnvloeden het gedrag van wolken. |
 |
| Transport van stof/aerosolen naar de Canarische Eilanden vanuit de Sahara |
|
|
 |
Overzicht van grote wolken aerosolen rond de aarde
(groen: rook, blauw: zout, geel: stof, wit: zwavelzuur) |
|
|
| Hoewel alle hydrometeoren, vast en vloeibaar, kunnen worden omschreven als aërosolen, wordt gewoonlijk onderscheid gemaakt tussen dergelijke dispersies (dwz wolken) die geactiveerde druppels en kristallen bevatten, en aërosoldeeltjes. De atmosfeer van de aarde bevat aerosolen van verschillende typen en concentraties, waaronder hoeveelheden van: |
|
| - natuurlijke anorganische materialen: fijn stof, zeezout of waterdruppels |
| - natuurlijke organische materialen: rook, pollen, sporen of bacteriën |
| - antropogene verbrandingsproducten zoals: rook, as of stof |
|
| Aerosolen zijn in verschillende vormen in stedelijke ecosystemen te vinden, bijvoorbeeld: |
|
| - Stof, Sigarettenrook, Nevel uit spuitbussen, Roet of dampen in de uitlaatgassen van auto's |
|
| De aanwezigheid van aerosolen in de atmosfeer van de aarde kan het klimaat en de menselijke gezondheid beïnvloeden. |
| |
| Effecten |
Bij vulkaanuitbarstingen komen grote hoeveelheden zwavelzuur, waterstofsulfide en zoutzuur in de atmosfeer terecht. Deze gassen
vertegenwoordigen aërosolen en keren uiteindelijk terug naar de aarde als zure regen, met een aantal nadelige gevolgen voor het milieu en het
menselijk leven. |
| |
| Een direct effect is bijvoorbeeld dat aërosolen de binnenkomende zonnestraling verstrooien en absorberen. Dit zal vooral leiden tot een afkoeling van het oppervlak (zonnestraling wordt teruggekaatst naar de ruimte), maar kan ook bijdragen aan een opwarming van het oppervlak (veroorzaakt door de absorptie van binnenkomende zonne-energie). Dit zal een extra element zijn voor het broeikaseffect en daardoor bijdragen aan de mondiale klimaatverandering. |
| |
| De indirecte effecten hebben betrekking op de aërosol die interfereert met formaties die direct interageren met straling. Ze zijn bijvoorbeeld in staat de grootte van de wolkendeeltjes in de lagere atmosfeer te wijzigen, waardoor de manier verandert waarop wolken licht reflecteren en absorberen en daardoor het energiebudget van de aarde wijzigt. |
| |
| Er zijn aanwijzingen dat antropogene aërosolen in sommige gebieden de effecten van broeikasgassen feitelijk compenseren. Daarom vertoont het noordelijk halfrond een langzamere opwarming van het oppervlak dan het zuidelijk halfrond, hoewel dat alleen maar betekent dat het noordelijk halfrond de hitte later door oceaanstromingen zal absorberen. het brengen van warmere wateren uit het zuiden. Op wereldschaal vermindert de koeling door aerosolen echter de door broeikasgassen veroorzaakte opwarming zonder deze volledig te compenseren. |
| |
| Wanneer aërosolen verontreinigende stoffen absorberen, vergemakkelijkt dit de afzetting van verontreinigende stoffen op het aardoppervlak en op watermassa's. Dit kan schadelijk zijn voor zowel het milieu als de menselijke gezondheid. |
| |
| Aerosolen in het bereik van 20 μm vertonen een bijzonder lange persistentietijd in kamers met airconditioning vanwege hun "jet rider" -gedrag (bewegen met luchtstralen, vallen door |
|
|
 |
| Aerosolen hebben een koeleffect dat klein is vergeleken met de stralingsforcering (opwarmingseffect) van broeikasgassen. |
|
| |
| de zwaartekracht naar buiten in langzaam bewegende lucht); aangezien deze aërosolgrootte het meest effectief wordt geadsorbeerd in de menselijke neus, de oorspronkelijke infectieplaats bij COVID-19, kunnen dergelijke aërosolen bijdragen aan de pandemie. |
| |
| Aërosoldeeltjes met een effectieve diameter kleiner dan 10 μm kunnen de bronchiën binnendringen, terwijl deeltjes met een effectieve diameter kleiner dan 2,5 μm tot aan het gasuitwisselingsgebied in de longen kunnen binnendringen, wat gevaarlijk kan zijn voor de menselijke gezondheid. |
| |
| Impact op klimaat en atmosfeer |
| Aerosolen verstoren het klimaat en de atmosfeer door deze op ten minste twee manieren kunstmatig te wijzigen: |
| |
- Bepaalde aërosolen zijn verantwoordelijk voor het zogenaamde ozongat. De afname van de ozonlaag is verantwoordelijk voor een toename
van de bestraling van de atmosfeer en de planeet door stellaire straling met name zonne-UV die kankerverwekkende en mutagene effecten
heeft op levende wezens, maar ook kan inwerken op de vorming van wolken; Deze aërosolen kunnen indirect bijdragen aan het wijzigen van hun
samenstelling en fysieke aard zo als kiemvorming in druppels waterdamp, en in tweede instantie het albedo en dus de temperatuur van de
bovenste lagen met in het bijzonder kunstmatige cirruswolken geproduceerd door condensatiesporen van vliegtuigen. |
- Bepaalde aërosolen (met name zwavel), van industriële oorsprong of geproduceerd door bosbranden en de verbranding van fossiele brandstoffen,
veroorzaken de kernvorming van waterdruppels en produceren wolken of vliegtuigsporen op bepaalde locaties, hoogten en tijdstippen waar ze
zich normaal gesproken niet zouden hebben gevormd. Wat koolstofaerosolen betreft, houdt hun meest opvallende impact op het klimaat
hoofdzakelijk verband met de aanwezigheid van zwarte koolstof. |
| |
|
|
|
|
|
|
