Những cảnh hoàng hôn rực rỡ nhất, bầu trời đầy mây và những ngày mà mọi người đều ho đều có điểm chung: tất cả là do các hạt aerosol, những hạt nhỏ bay lơ lửng trong không khí. Các sol khí có thể là những giọt nhỏ, hạt bụi, mảnh carbon đen mịn và các chất khác trôi nổi trong khí quyển và thay đổi toàn bộ sự cân bằng năng lượng của hành tinh.
Các sol khí có tác động rất lớn đến khí hậu của hành tinh. Một số, như carbon đen và nâu, làm ấm bầu khí quyển Trái đất, trong khi những chất khác, như các giọt sunfat, làm mát nó. Các nhà khoa học tin rằng nói chung, toàn bộ quang phổ của sol khí cuối cùng sẽ làm hành tinh nguội đi một chút. Nhưng vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng hiệu ứng làm mát này mạnh đến mức nào và nó tiến triển như thế nào trong suốt nhiều ngày, nhiều năm hoặc nhiều thế kỷ.
Bình xịt là gì?
Thuật ngữ "aerosol" là cách gọi chung cho nhiều loại hạt nhỏ lơ lửng trong bầu khí quyển, từ các cạnh ngoài cùng của nó đến bề mặt hành tinh. Chúng có thể ở thể rắn hoặc lỏng, không nhỏ hoặc đủ lớn để có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Các sol khí "sơ cấp", chẳng hạn như bụi, bồ hóng hoặc muối biển, đến trực tiếp từ bề mặt hành tinh. Chúng được đưa lên bầu khí quyển bởi những cơn gió mạnh, bay vút lên không trung do những ngọn núi lửa nổ tung, hoặc bắn ra từ những đám khói và lửa. Các sol khí “thứ cấp” được hình thành khi các chất khác nhau trôi nổi trong khí quyển - ví dụ, các hợp chất hữu cơ do thực vật thải ra, các giọt axit lỏng hoặc các vật liệu khác - va chạm, dẫn đến phản ứng hóa học hoặc vật lý. Ví dụ, sol khí thứ cấp tạo ra khói mù mà từ đó Dãy núi Great Smoky ở Hoa Kỳ được đặt tên.
Khí dung được phát ra từ cả nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo. Ví dụ, bụi bốc lên từ sa mạc, bờ sông khô, hồ khô và nhiều nguồn khác. Nồng độ sol khí trong khí quyển tăng và giảm theo các hiện tượng khí hậu; trong các thời kỳ khô và lạnh trong lịch sử hành tinh, chẳng hạn như kỷ băng hà cuối cùng, có nhiều bụi trong khí quyển hơn so với các thời kỳ ấm hơn của lịch sử Trái đất. Nhưng con người đã ảnh hưởng đến chu trình tự nhiên này - một số nơi trên hành tinh đã trở nên ô nhiễm bởi các sản phẩm của các hoạt động của chúng ta, trong khi những nơi khác trở nên ẩm ướt quá mức.
Muối biển là một nguồn sol khí tự nhiên khác. Chúng bị thổi ra khỏi đại dương bởi gió và nước biển và có xu hướng lấp đầy các phần thấp hơn của khí quyển. Ngược lại, một số kiểu phun trào núi lửa có tính bùng nổ mạnh có thể bắn các hạt và giọt cao lên tầng trên của bầu khí quyển, nơi chúng có thể trôi nổi trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm, lơ lửng cách bề mặt Trái đất nhiều dặm.
Hoạt động của con người tạo ra nhiều loại sol khí khác nhau. Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tạo ra các hạt hay còn gọi là khí nhà kính - do đó tất cả ô tô, máy bay, nhà máy điện và các quy trình công nghiệp đều tạo ra các hạt có thể tích tụ trong khí quyển. Nông nghiệp tạo ra bụi cũng như các sản phẩm khác như các sản phẩm nitơ dạng sol khí ảnh hưởng đến chất lượng không khí.
Nhìn chung, các hoạt động của con người đã làm tăng tổng lượng hạt trôi nổi trong khí quyển, và hiện nay lượng bụi nhiều gấp đôi so với thế kỷ 19. Số lượng các hạt rất nhỏ (dưới 2,5 micron) của một vật liệu thường được gọi là “PM2,5” đã tăng khoảng 60% kể từ cuộc Cách mạng Công nghiệp. Các sol khí khác, chẳng hạn như ozone, cũng tăng lên, gây ra những hậu quả nghiêm trọng về sức khỏe cho người dân trên khắp thế giới.
Ô nhiễm không khí có liên quan đến việc tăng nguy cơ mắc bệnh tim, đột quỵ, bệnh phổi và hen suyễn. Theo một số ước tính gần đây, các hạt mịn trong không khí là nguyên nhân gây ra hơn bốn triệu ca tử vong sớm trên toàn thế giới vào năm 2016, và trẻ em và người già là đối tượng bị ảnh hưởng nặng nề nhất. Nguy cơ sức khỏe do tiếp xúc với các hạt mịn là cao nhất ở Trung Quốc và Ấn Độ, đặc biệt là ở các khu vực thành thị.
Aerosol ảnh hưởng đến khí hậu như thế nào?
Các sol khí ảnh hưởng đến khí hậu theo hai cách chính: bằng cách thay đổi lượng nhiệt đi vào hoặc thoát ra ngoài khí quyển và bằng cách ảnh hưởng đến cách các đám mây hình thành.
Một số sol khí, giống như nhiều loại bụi từ đá vụn, có màu sáng và thậm chí hơi phản chiếu ánh sáng. Khi tia nắng mặt trời chiếu vào chúng, chúng sẽ phản xạ lại các tia từ khí quyển, ngăn nhiệt này truyền đến bề mặt Trái đất. Nhưng hiệu ứng này cũng có thể mang hàm ý tiêu cực: vụ phun trào của Núi Pinatubo ở Philippines vào năm 1991 đã ném vào tầng bình lưu cao một lượng hạt phản xạ ánh sáng cực nhỏ tương đương với diện tích 1,2 dặm vuông, điều này sau đó đã gây ra sự nguội lạnh của hành tinh không ngừng trong hai năm. Và vụ phun trào núi lửa Tambora vào năm 1815 đã gây ra thời tiết lạnh giá bất thường ở Tây Âu và Bắc Mỹ vào năm 1816, đó là lý do tại sao nó được đặt biệt danh là “Năm không có mùa hè” - nó lạnh và u ám đến mức nó thậm chí còn truyền cảm hứng cho Mary Shelley viết nên tác phẩm Gothic của mình tiểu thuyết Frankenstein.
Nhưng các sol khí khác, chẳng hạn như các hạt carbon đen nhỏ từ than hoặc gỗ bị đốt cháy, hoạt động ngược lại, hấp thụ nhiệt từ mặt trời. Điều này cuối cùng làm ấm bầu khí quyển, mặc dù nó làm mát bề mặt Trái đất bằng cách làm chậm tia sáng Mặt trời. Nói chung, hiệu ứng này có lẽ yếu hơn sự làm mát do hầu hết các sol khí khác gây ra - nhưng nó chắc chắn có ảnh hưởng, và càng nhiều vật chất carbon tích tụ trong khí quyển, thì khí quyển càng nóng lên.
Các sol khí cũng ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của các đám mây. Các giọt nước dễ dàng kết tụ xung quanh các hạt, do đó, một bầu khí quyển giàu các hạt sol khí tạo điều kiện cho sự hình thành mây. Những đám mây trắng phản chiếu các tia nắng tới, ngăn không cho chúng tiếp cận bề mặt và làm ấm trái đất và nước, nhưng chúng cũng hấp thụ nhiệt do hành tinh liên tục tỏa ra, giữ nó trong tầng khí quyển thấp hơn. Tùy thuộc vào loại và vị trí của các đám mây, chúng có thể làm ấm môi trường xung quanh hoặc làm mát chúng.
Các sol khí có một loạt các tác động khác nhau lên hành tinh và con người đã ảnh hưởng trực tiếp đến sự hiện diện, số lượng và sự phân bố của chúng. Và trong khi các tác động của khí hậu rất phức tạp và có thể thay đổi, thì những tác động đối với sức khỏe con người là rất rõ ràng: càng nhiều hạt mịn trong không khí, nó càng gây hại cho sức khỏe con người.