Pyły atmosferyczne

Pyły atmosferyczne – drobne cząstki unoszące się w atmosferze (zob. atmosfera ziemska), w tym aerozole, w których wielkość drobin może przekraczać 10 mikrometrów lub być mniejsza niż 1 mikrometr. Cząstki te obecne są w różnych ilościach w całym powietrzu i przemieszczają się wraz z jego ruchami.

Stosunkowo niewielkie ilości pyłów atmosferycznych występują nad powierzchnią mórz i oceanów. W dużych ilościach występują one natomiast nad dużymi aglomeracjami miejskimi oraz nad skupiskami zakładów przemysłowych. W miastach stanowią one jedno z największych zagrożeń ekologicznych, stanowiąc jeden z podstawowych czynników zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Do pomiaru pyłów atmosferycznych wykorzystuje się np. ceilometry (urządzenia do pomiaru wysokości pułapu chmur). W języku angielskim: atmospheric dust.

Pochodzenie pyłów w atmosferze

Głównym źródłem pyłów w atmosferze nie jednak przemysł, ale czynniki naturalne. W przyrodzie występują głównie pyły pochodzenia nieorganicznego – pyły w atmosferze wiążą się przede wszystkim z unoszeniem przede wszystkim z unoszeniem drobnych cząstek piasku sponad pustyń przez wiatr. Znacznym źródłem pyłów w atmosferze są również otwarte pola uprawne oraz drogi – unoszone przez wiatr zwłaszcza w warunkach niskiej wilgotności. Do innych źródeł pyłów w atmosferze należą produkty spalania, sadze, gazy spalinowe, popioły, cząstki pochodzące z erupcji wulkanicznych, pyłki roślinne (a także inne cząstki pochodzenia organicznego, w tym bakterie i spory grzybów), pochodzące z oceanów aerozole zawierające sól, a nawet pyły pochodzenia kosmicznego (np. z meteorytów). Pyły kosmiczne powodują koncentrację pary wodnej w mezosferze – na jej skutek powstają obłoki srebrzyste.

Pyły atmosferyczne a środowisko naturalne

Niektóre rodzaje pyłów atmosferycznych stosunkowo szybko osiadają na powierzchni ziemi, inne jednak mogą być przenoszone na znaczne odległości – dotyczy to także unoszonych z nad pustyń cząstek piasku. Wiele rodzajów pyłów atmosferycznych unosi się także do środkowych i wyższych warstw atmosfery, gdzie może pozostawać przez długi czas.

Spektakularne przykłady przemieszczania się pyłów atmosferycznych na znaczne odległości i na znaczne wysokości wiążą się z wybuchami wulkanów. Należał do nich wybuch wulkanu Krakatau w Indonezji, którego największa erupcja w 1883 roku spowodowała skutki odczuwalne na całej Ziemi przez okres kilku lat. Na skutek obecności w atmosferze znacznej ilości pyłów, obniżyły się średnie temperatury – nastąpiła tzw. zima wulkaniczna. Miało to katastrofalne skutki dla rolnictwa i wywołało fale klęsk głodu.

Do najważniejszych zjawisk związanych z pyłami w atmosferze należą burze piaskowe. Skutki unoszenia się pyłów pochodzenia pustynnego dla środowiska nie zawsze są negatywne – cząstki piasku unoszące się z Sahary ponad Oceanem Atlantyckim są kluczowe dla odnowy gleb w Amazonii, a więc dla funkcjonowania największego na świecie kompleksu lasów tropikalnych. W wielu rejonach świata są one jednak uciążliwe tak dla ludzi (w tym dla rolnictwa), jak i dla środowiska naturalnego. Dotyczy to zwłaszcza północno-wschodniej Azji, gdzie przenoszone są piaski znad pustyń Gobi i Takla-Makan, oraz Afryki Zachodniej, gdzie przenoszone są pyły pochodzące z Sahary. Na obszarze Sahelu pyły atmosferyczne wiążą się ze znacznymi stratami w rolnictwie. Burze piaskowe są natomiast szczególnie uciążliwe w Chinach – każdego roku nawiedzają Pekin, powodując znaczne utrudnienia w codziennym funkcjonowaniu mieszkańców.

Pyły atmosferyczne pochodzące z pustyń, które unoszą się nad Atlantykiem wpływają znacznie także na jakość powietrza na obszarze południowych Stanów Zjednoczonych i Karaibów. Do Ameryki docierają także pyły pochodzące z pustyni Gobi – obserwowane są nawet w środkowej części kraju, na obszarze stanu Minnesota. Zjawiska te stają się coraz częstsze, co wiąże się z narastającym pustynnieniem znacznej części Afryki. Wiąże się z nimi wiele niekorzystnych zjawisk zdrowotnych i ekonomicznych. Do najbardziej znanych należy Dust Bowl w Stanach Zjednoczonych (1931-1938), sera burz pyłowych, które spowodowały zniszczenie wielkich obszarów powierzchni rolniczych i znaczne fale migracyjne. Szkodliwe dla zdrowia są przy tym nie tylko składniki pochodzenia mineralnego pyłów w atmosferze, ale także ich składniki pochodzenia biologicznego (bakterie, wirusy, grzyby) oraz wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia chemiczne.

Pyłem atmosferycznym jest także opad promieniotwórczy (ang. nuclear fallout), stanowiący efekt wybuchów atmosferycznych. Z wybuchami tymi wiąże się pył radioaktywny, który przedostaje się do atmosfery ziemskiej i stanowi znaczne zagrożenie dla wszelkich form życia.

Pyły w atmosferze a zjawiska meteorologiczne

Wiele rodzajów pyłów atmosferycznych ma właściwości higroskopijne – cechuje je zdolność do wiązania się z wodą lub do wchłaniania wody. Pyły takie przyczyniają się do kondensacji wody w powietrzu. Wiąże się więc z nimi powstawanie chmur i mgły, a w rezultacie opady atmosferyczne. Cząstka aerozolu niezbędna do powstawania chmur poprzez kondesację pary wodnej to w meteorologii “jądro kondensacji”. Istnienie jąder kondensacji wykazał w 1882 roku szkocki meteorolog i fizyk John Aitken, który skonstruował pierwsze przyrządy służące do pomiarów wielkości i ilości pyłów atmosferycznych w powietrzu i który jako pierwszy powiązał pyły w atmosferze z zachodzącymi w niej zjawiskami kondensacji pary wodnej.

Do innych zjawisk związanych z obecnością w atmosferze pyłów należy zmętnienie, ograniczenie widzialności niezwiązane z kondensacją pary wodnej. Załamanie światła na skutek obecności pyłów w atmosferze powoduje także charakterystyczne efekty świetlne i barwy zachodów słońca i wschodów słońca. Przykładem mogą być spektakularne zachody słońca w latach następujących po wybuchu wulkanu Krakatau, których żywe barwy stały się inspiracją dla wielu malarzy.