De helderste zonsondergangen, bewolkte luchten en dagen waarop iedereen hoest, hebben allemaal iets gemeen: het komt allemaal door aerosolen, kleine deeltjes die in de lucht zweven. Aërosolen kunnen kleine druppeltjes, stofdeeltjes, stukjes fijne zwarte koolstof en andere stoffen zijn die in de atmosfeer drijven en de hele energiebalans van de planeet veranderen.
Spuitbussen hebben een enorme impact op het klimaat op aarde. Sommige, zoals zwarte en bruine koolstof, verwarmen de atmosfeer van de aarde, terwijl andere, zoals sulfaatdruppels, deze afkoelen. Wetenschappers geloven dat in het algemeen het hele spectrum van aerosolen de planeet uiteindelijk enigszins afkoelt. Maar het is nog niet helemaal duidelijk hoe sterk dit verkoelende effect is en hoeveel het zich in de loop van dagen, jaren of eeuwen voortzet.
Wat zijn aerosolen?
De term 'aërosol' is een verzamelnaam voor de vele soorten kleine deeltjes die door de atmosfeer zweven, van de buitenste randen tot aan het oppervlak van de planeet. Ze kunnen vast of vloeibaar zijn, oneindig klein of groot genoeg om met het blote oog te zien.
“Primaire” aerosolen, zoals stof, roet of zeezout, komen rechtstreeks van het aardoppervlak. Ze worden de atmosfeer in getild door windvlagen, hoog de lucht in gevlogen door exploderende vulkanen of uit schoorstenen en vuren geschoten. "Secundaire" aerosolen worden gevormd wanneer verschillende stoffen die in de atmosfeer zweven - bijvoorbeeld organische verbindingen die vrijkomen door planten, druppeltjes vloeibaar zuur of andere materialen - botsen, wat resulteert in een chemische of fysieke reactie. Secundaire aerosolen creëren bijvoorbeeld de waas waaruit de Great Smoky Mountains in de Verenigde Staten zijn genoemd.
Aërosolen worden uitgestoten door zowel natuurlijke als antropogene bronnen. Stof stijgt bijvoorbeeld op uit woestijnen, droge rivieroevers, droge meren en vele andere bronnen. Atmosferische aërosolconcentraties stijgen en dalen met klimatologische gebeurtenissen; tijdens koude, droge perioden in de geschiedenis van de planeet, zoals de laatste ijstijd, was er meer stof in de atmosfeer dan tijdens warmere perioden van de geschiedenis van de aarde. Maar mensen hebben deze natuurlijke cyclus beïnvloed - sommige delen van de planeet zijn vervuild geraakt door de producten van onze activiteiten, terwijl andere extreem nat zijn geworden.
Zeezouten zijn een andere natuurlijke bron van aerosolen. Ze worden door wind en opspattend zeewater uit de oceaan geblazen en hebben de neiging om de lagere delen van de atmosfeer te vullen. Daarentegen kunnen sommige soorten zeer explosieve vulkaanuitbarstingen deeltjes en druppeltjes hoog in de bovenste atmosfeer schieten, waar ze maanden of zelfs jaren kunnen blijven zweven, vele kilometers boven het aardoppervlak opgehangen.
Menselijke activiteit produceert veel verschillende soorten aerosolen. De verbranding van fossiele brandstoffen produceert deeltjes die bekend staan als broeikasgassen - dus alle auto's, vliegtuigen, energiecentrales en industriële processen produceren deeltjes die zich in de atmosfeer kunnen ophopen. De landbouw produceert zowel stof als andere producten zoals stikstofproducten in spuitbussen die de luchtkwaliteit beïnvloeden.
Over het algemeen hebben menselijke activiteiten de totale hoeveelheid deeltjes die in de atmosfeer zweeft vergroot, en nu is er ongeveer twee keer zoveel stof als in de 19e eeuw. Het aantal zeer kleine (minder dan 2,5 micron) deeltjes van een materiaal dat gewoonlijk "PM2,5" wordt genoemd, is sinds de industriële revolutie met ongeveer 60% toegenomen. Andere aerosolen, zoals ozon, zijn ook toegenomen, met ernstige gevolgen voor de gezondheid voor mensen over de hele wereld.
Luchtvervuiling is in verband gebracht met een verhoogd risico op hartaandoeningen, beroertes, longaandoeningen en astma. Volgens enkele recente schattingen waren fijne deeltjes in de lucht in 2016 verantwoordelijk voor meer dan vier miljoen vroegtijdige sterfgevallen wereldwijd, en werden kinderen en ouderen het hardst getroffen. Gezondheidsrisico's door blootstelling aan fijnstof zijn het hoogst in China en India, vooral in stedelijke gebieden.
Hoe beïnvloeden aerosolen het klimaat?
Aërosolen beïnvloeden het klimaat op twee manieren: door de hoeveelheid warmte die de atmosfeer binnenkomt of verlaat te veranderen, en door de vorming van wolken te beïnvloeden.
Sommige spuitbussen, zoals veel soorten stof van steenslag, zijn licht van kleur en reflecteren zelfs licht. Wanneer de zonnestralen erop vallen, reflecteren ze de stralen terug van de atmosfeer, waardoor wordt voorkomen dat deze warmte het aardoppervlak bereikt. Maar dit effect kan ook een negatieve connotatie hebben: de uitbarsting van Mount Pinatubo op de Filippijnen in 1991 gooide een hoeveelheid kleine lichtreflecterende deeltjes in de hoge stratosfeer die gelijk was aan een oppervlakte van 1,2 vierkante mijl, die vervolgens een afkoeling van de planeet veroorzaakte die twee jaar lang niet stopte. En de Tambora-vulkaanuitbarsting in 1815 veroorzaakte in 1816 ongewoon koud weer in West-Europa en Noord-Amerika, daarom kreeg het de bijnaam "Het jaar zonder zomer" - het was zo koud en somber dat het zelfs Mary Shelley inspireerde om haar Gothic roman Frankenstein.
Maar andere aerosolen, zoals kleine deeltjes zwarte koolstof van verbrande kolen of hout, werken andersom en absorberen warmte van de zon. Dit verwarmt uiteindelijk de atmosfeer, hoewel het het aardoppervlak afkoelt door de zonnestralen te vertragen. Over het algemeen is dit effect waarschijnlijk zwakker dan de afkoeling die wordt veroorzaakt door de meeste andere aerosolen - maar het heeft zeker een effect, en hoe meer koolstofmateriaal zich ophoopt in de atmosfeer, hoe meer de atmosfeer opwarmt.
Aërosolen beïnvloeden ook de vorming en groei van wolken. Waterdruppels smelten gemakkelijk samen rond deeltjes, dus een atmosfeer die rijk is aan aerosoldeeltjes bevordert wolkenvorming. Witte wolken weerkaatsen inkomende zonnestralen, waardoor ze het oppervlak niet kunnen bereiken en de aarde en het water kunnen opwarmen, maar ze absorberen ook de warmte die constant door de planeet wordt uitgestraald en houden deze vast in de lagere atmosfeer. Afhankelijk van het type en de locatie van de wolken, kunnen ze de omgeving verwarmen of koelen.
Spuitbussen hebben een complexe reeks verschillende effecten op de planeet en mensen hebben hun aanwezigheid, hoeveelheid en distributie rechtstreeks beïnvloed. En hoewel de gevolgen voor het klimaat complex en variabel zijn, zijn de implicaties voor de menselijke gezondheid duidelijk: hoe meer fijne deeltjes in de lucht, hoe meer deze de menselijke gezondheid schaadt.