Аэрозоль — физическая форма существования вещества, а не название одного загрязнителя. В атмосфере присутствуют морская соль, минеральная пыль, дымовые частицы, сульфаты, органические компоненты и биологический материал. Газообразный водяной пар не является аэрозолем; после образования капель возникает другая фаза. NASA[1] рассматривает аэрозоли как важную составляющую климатической системы.[1]
Термин не следует сводить к бытовому баллончику. Распылитель может создавать аэрозоль, но атмосферные частицы возникают множеством естественных и антропогенных путей. Само слово также не означает опасность одинаковой степени: последствия определяются свойствами частиц и воздействием.
Как частицы возникают и изменяются
Первичные частицы непосредственно выбрасываются при горении, механическом разрушении, подъёме пыли и образовании морских брызг. Вторичные формируются из газовых предшественников в ходе реакций и перехода вещества в конденсированную фазу. Поэтому снижение видимой пыли не всегда устраняет образование мелкодисперсного аэрозоля из газовых выбросов.[2]
Частицы могут поглощать воду, испарять летучие компоненты, сталкиваться и объединяться. На их поверхности и в жидкой фазе происходят реакции. В описании CMAQ микрофизика и химия рассматриваются совместно: состав и свойства аэрозоля в удалённой точке способны отличаться от состава у источника.[3]
Размер влияет на скорость оседания и перенос, но важны также плотность и форма. Фракции PM₂,₅ и PM₁₀ используются в оценке качества воздуха как размерные категории, а не как названия химических веществ. Массовая концентрация, число частиц и их суммарная поверхность — разные показатели; один из них не восстанавливает остальные без дополнительных сведений.
Влияние на климат и экологическое состояние
Частицы рассеивают и поглощают излучение. Светорассеивающий аэрозоль способен уменьшать поступление солнечной энергии к поверхности, а поглощающий, например чёрный углерод, нагревает содержащий его воздух. Частицы участвуют и в образовании облаков. Итог зависит от состава, высоты, поверхности и облачных условий, поэтому всем аэрозолям нельзя приписать одинаковый знак климатического эффекта.[1]
После сухого или влажного выпадения вещество переходит на сушу и в воду. Это может приносить элементы питания либо загрязняющую нагрузку. Удаление из атмосферы поэтому не равно исчезновению из окружающей среды. Экологический результат определяется тем, куда и в каком количестве поступили компоненты.
Спутниковая оптическая толщина относится ко всему атмосферному столбу. Для оценки приземного PM₂,₅ её связывают с высотой слоя частиц, влажностью, составом и наземными измерениями.
Здоровье, ПДК и класс опасности
Опасность для человека зависит от размера частиц и их состава. Для контроля атмосферного воздуха применяют, в частности, российские ПДК PM2.5: 0,16 мг/м³ максимально разовая, 0,035 мг/м³ среднесуточная и 0,025 мг/м³ среднегодовая. Для PM10 соответствующие значения — 0,3; 0,06 и 0,04 мг/м³. В строках обеих фракций таблицы 1.1 СанПиН 1.2.3685-21 класс опасности не указан. В воспроизведении таблицы среднесуточные значения PM отмечены сноской «г», расшифровка которой на этой веб-странице отсутствует. Для формальной оценки соблюдения нормы необходимо сверить сноску с полным нормативным текстом. [4]
Эти фракции не охватывают все характеристики аэрозоля: при наличии металлов, минеральных волокон или специфических токсичных соединений нужны дополнительные измерения. Единого санитарного класса всех твёрдых частиц и капель атмосферы нет. [5]
Для чего изучают аэрозоли
Размерный состав, оптические свойства и химический анализ используют в прогнозе качества воздуха, климатических исследованиях и оценке переноса загрязнения. Концентрация частиц и оптическая толщина атмосферы — разные величины; спутниковый показатель не переводят в приземную ПДК без модели и наземной проверки.