Přeskočit na obsah

Aerosol

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Aerosol
DefiniceHeterogenní směs malých pevných nebo kapalných částic rozptýlených v plynu.
OborChemie, Fyzika atmosféry, Meteorologie, Biologie, Medicína
PříkladyMlha, dým, kouř, oblaky, smog, spreje, pyl, prach
Související pojmySuspendované částice, Smog, Mlha, Dým, Kouř, Klima, Znečištění ovzduší

Aerosol je heterogenní směs malých pevných nebo kapalných částic rozptýlených v plynu. Jedná se o disperzní soustavu s plynným disperzním prostředím a tuhým nebo kapalným disperzním podílem. Často se v běžném životě používají specifičtější pojmy jako dým (pevné částice v plynu) nebo mlha (kapalné částice v plynu). Aerosolové částice mají velikost v rozsahu od 1 nm do 100 μm, což odpovídá shlukům několika molekul až částicím tak hmotným, že už nemohou snadno poletovat v atmosféře a sedimentují.

⏳ Historie

Pojem aerosol byl pravděpodobně poprvé použit již v roce 1790. První patent na aerosolový sprej byl udělen v Oslu v roce 1926 Ericu Rotheimovi. Za vynálezce moderního spreje jsou považováni Američané Lyle Goodhue a William Sullivan, kteří získali patent na předchůdce dnešních aerosolů v roce 1943. Masová produkce aerosolů byla vyvolána potřebou americké armády chránit své vojáky v Pacifiku před komáry během druhé světové války. V Československu se aerosoly začaly vyrábět v roce 1961.

Profesionální zájem o klimatický vliv aerosolů se rozvinul až v 70. letech 20. století.

🔬 Definice a Klasifikace

Aerosol je dynamický systém, který podléhá neustálým změnám v důsledku kondenzace páry na již existujících částicích, odpařování kapalných složek částic, koagulace menších částic na větší nebo usazování částic na okolních předmětech. Aerosoly lze klasifikovat podle různých kritérií:

  • Podle skupenství dispergovaných částic:
   *   Mlhy: Kapalné částice rozptýlené v plynu (např. vodní pára ve vzduchu).
   *   Dýmy a prachy: Tuhé částice rozptýlené v plynu.
   *   Smogy a kouře: Směsi tuhých i kapalných částic.
  • Podle původu:
   *   Přírodní aerosoly: Vznikají přirozenými procesy, jako je sopečná činnost, lesní požáry, víření prachu z zemského povrchu nebo mořské soli z oceánů, a také pyl z rostlin.
   *   Antropogenní aerosoly: Vznikají v souvislosti s lidskou činností, například spalováním fosilních paliv, průmyslovou výrobou, dopravou a zemědělstvím.
  • Podle vzniku:
   *   Primární aerosoly: Částice jsou emitovány do atmosféry přímo ze zdroje (např. prach z lomů, částečky mořské soli, vulkanický popel).
   *   Sekundární aerosoly: Vznikají chemickými reakcemi plynných složek v atmosféře, které přeměňují plyny na částice (např. vznik síranů z oxidu siřičitého nebo dusičnanů z oxidů dusíku).

🧪 Vlastnosti a Chování

Aerosoly jsou charakterizovány svou koncentrací, velikostním složením částic, fyzikálními, chemickými a případně biologickými vlastnostmi částic. 

   *   Nukleační mód: Pík mezi 0,015 a 0,04 μm, vzniká kondenzací par a koagulací, často z vysokoteplotních procesů.
   *   Aitkenův mód: Mezi 10 a 100 nm, následek růstu malých částic, ovlivněn kondenzací a koagulací, často v oblastech s dopravou.
   *   Akumulační mód: Pík mezi 0,15 a 0,5 μm, formován kondenzací a koagulací.
   *   Mód hrubých částic: Pík mezi 5 a 30 μm, formován mechanickými procesy (např. vířený prach, emise ze spalování uhlí).
  • Doba setrvání v atmosféře: Hrubé částice rychle sedimentují (hodiny až dny), zatímco jemné částice akumulačního módu se přenášejí na velké vzdálenosti (dny až týdny).
  • Chemická reaktivita: Díky velké disperzitě a obrovské ploše fázového rozhraní je vysoká. Exotermní reakce, zejména oxidace, mohou probíhat velkou rychlostí a vést až k výbuchu.
  • Optické vlastnosti: Aerosoly výrazně rozptylují světlo, což se projevuje snížením viditelnosti a tvorbou oparu nebo mlhy.

🌍 Přírodní Aerosoly

Přírodní aerosoly jsou nedílnou součástí biosféry a atmosféry Země. Mezi hlavní přírodní zdroje patří:

🏭 Antropogenní Aerosoly

Antropogenní aerosoly vznikají v důsledku lidské činnosti a mají významný vliv na kvalitu ovzduší a klima. Hlavní zdroje zahrnují:

Antropogenní aerosoly, i když představují menší část celkového objemu atmosférických aerosolů (kolem 10 %), mohou k radiační činnosti přispívat až 45 %.

💨 Aplikace a Využití

Aerosoly mají široké uplatnění v mnoha oblastech běžného života i průmyslu.

Výhodou použití aerosolů je přesné a pohodlné dávkování bez nebezpečí vylití a dlouhá trvanlivost výrobku díky vzduchotěsnému uzavření. Nevýhodou je, že nádobky jsou často poháněny stlačeným hořlavým plynem, což z nich činí nebezpečný obal a hořlavinu.

⚕️ Zdravotní Dopady

Aerosolové částice, zejména ty suspendované (PMx), představují významný rizikový faktor pro lidské zdraví. Jejich účinky závisí na velikosti, tvaru, chemickém složení a rozpustnosti v tělních tekutinách.

  • Dýchací systém:
   *   Částice o velikosti do 10 μm (PM10) vstupují do dýchacího systému.
   *   Částice 2,5 až 5 μm se dostávají do bronchiolů.
   *   Částice menší než 2,5 μm (PM2.5) a menší než 1 μm (PM1) pronikají až do plicních sklípků a jsou považovány za nejnebezpečnější.
   *   Mohou dráždit sliznice dýchacích cest, snižovat samočisticí schopnost a obranyschopnost, zvyšovat produkci hlenu, a tím usnadňovat vznik respiračních infekcí.
   *   Opakovaná expozice může vést k chronické bronchitidě a chronické obstrukční plicní nemoci (CHOPN).
   *   Některé složky (např. PAU, těžké kovy) mohou mít mutagenní a karcinogenní účinky.

☁️ Vliv na Klima

Aerosoly mají zásadní vliv na klima v regionálním i globálním měřítku. Jejich účinky jsou komplexní a mohou vést jak k ochlazování, tak k oteplování.

  • Přímý účinek: Aerosoly pohlcují a rozptylují sluneční záření, čímž brání jeho dopadu na zemský povrch. To vede k ochlazování Země. Například erupce sopky Pinatubo v roce 1991 způsobila celosvětový pokles průměrné teploty o 0,5 °C. Na druhou stranu, některé aerosoly (např. černý uhlík) mohou sluneční záření absorbovat a ohřívat atmosféru.
  • Nepřímý účinek: Aerosoly slouží jako kondenzační jádra, na nichž se tvoří vodní kapičky a ledové krystalky, a tím ovlivňují vznik, množství, životnost a radiační vlastnosti oblaků. Oblaky odrážejí sluneční záření zpět do vesmíru, což má ochlazující efekt. Zároveň mohou oblaky bránit nočnímu ochlazování povrchu, což má oteplovací efekt.
  • Maskování oteplování: Obrovské emise antropogenních aerosolů od počátku průmyslové revoluce měly výrazný ochlazovací efekt, který po desetiletí maskoval skutečný rozsah globálního oteplování způsobeného skleníkovými plyny. Bez tohoto efektu by globální oteplování bylo minimálně o 30 % až 50 % větší.
  • Regionální dopady: Aerosoly ovlivnily regionální klima, například zabránily výraznějšímu oteplování v Evropě v letech 1950 až 1980, vedly k poklesu intenzity monzunů v jižní Asii a byly příčinou sucha v africkém Sahelu na konci 20. století.
  • Geoinženýrství: Existují návrhy na cílené vypouštění aerosolů do stratosféry (např. síranových aerosolů) s cílem ochladit atmosféru a zpomalit změnu klimatu.

🔬 Měření a Monitorování

Měření a monitorování aerosolů je klíčové pro pochopení jejich vlivu na životní prostředí a lidské zdraví.

  • Charakteristiky měření: Zahrnují koncentraci, velikostní distribuci, chemické složení, tvar, strukturu a stupeň agregace částic.
  • Velikostní frakce PMx: Pro hodnocení zdravotního rizika se nejčastěji rozlišují frakce PM10, PM2.5 a PM1. Tyto frakce definují částice podle jejich aerodynamického průměru a schopnosti pronikat do dýchacího systému.
  • Metody měření: Využívají se různé techniky pro určení ekvivalentního průměru částic, jako je aerodynamický, elektromobilitní, optický nebo objemový průměr.
  • Dálkový průzkum Země: Pomocí satelitů a dalších vzdálených senzorů lze mapovat prostorové a časové rozložení aerosolové optické tloušťky (AOD) v atmosféře.
  • Výzkumné projekty: Mezinárodní projekty, jako například evropský projekt EUCAARI, přinášejí nové poznatky o vlivu aerosolů na oblaka a klima, a to i za účasti českých vědců.

💡 Pro laiky

Představte si aerosol jako velmi jemnou polévku, kde místo velkých kousků zeleniny plavou maličké tečky nebo kapičky. Tyto tečky jsou tak malé, že je okem většinou ani nevidíme, ale přesto jsou všude kolem nás ve vzduchu.

Když se podíváte na mlhu, vidíte vlastně přírodní aerosol – spoustu drobných kapiček vody rozptýlených ve vzduchu. Nebo když vdechujete parfém ze spreje, cítíte umělý aerosol, kde jsou maličké kapičky voňavé látky rozptýlené v plynu.

Tyto maličké částice se mohou ve vzduchu vznášet dlouho, některé i týdny. Mohou být přírodní, třeba pyl z květin, prach z pouště nebo popel ze sopky. Ale také je vytváříme my lidé – například když jezdíme autem, topíme uhlím nebo vyrábíme věci v továrnách.

Aerosoly jsou důležité, protože ovlivňují spoustu věcí. Pomáhají vytvářet oblaky a déšť, ale také mohou znečišťovat vzduch, který dýcháme. Ty nejmenší částice v aerosolech se mohou dostat hluboko do našich plic a způsobovat nemoci. Zajímavé je, že některé aerosoly dokonce pomáhají ochlazovat Zemi tím, že odrážejí sluneční světlo zpět do vesmíru. Ale zároveň nám ztěžují vidět, jak moc se planeta otepluje kvůli skleníkovým plynům, které také vypouštíme.

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Aerosol&oldid=13728“