सर्वात तेजस्वी सूर्यास्त, ढगाळ आकाश आणि प्रत्येकजण खोकला असलेले दिवस या सर्वांमध्ये काहीतरी साम्य आहे: हे सर्व एरोसोल, हवेत तरंगणारे लहान कण यांच्यामुळे आहे. एरोसोल लहान थेंब, धूळ कण, सूक्ष्म काळ्या कार्बनचे तुकडे आणि इतर पदार्थ असू शकतात जे वातावरणात तरंगतात आणि ग्रहाचा संपूर्ण ऊर्जा संतुलन बदलतात.
एरोसोलचा ग्रहाच्या हवामानावर मोठा प्रभाव पडतो. काही, काळ्या आणि तपकिरी कार्बनसारखे, पृथ्वीचे वातावरण उबदार करतात, तर काही, सल्फेटच्या थेंबासारखे, ते थंड करतात. शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की सर्वसाधारणपणे, एरोसोलचा संपूर्ण स्पेक्ट्रम अखेरीस ग्रहाला थोडासा थंड करतो. परंतु हे थंड होण्याचा प्रभाव किती मजबूत आहे आणि दिवस, वर्षे किंवा शतकांमध्ये किती प्रगती करतो हे अद्याप पूर्णपणे स्पष्ट नाही.
एरोसोल म्हणजे काय?
"एरोसोल" हा शब्द संपूर्ण वातावरणात, त्याच्या बाहेरील कडापासून ग्रहाच्या पृष्ठभागापर्यंत लटकलेल्या अनेक प्रकारच्या लहान कणांसाठी एक कॅच-ऑल आहे. ते घन किंवा द्रव असू शकतात, अनंत किंवा उघड्या डोळ्यांनी पाहण्यासारखे मोठे असू शकतात.
"प्राथमिक" एरोसोल, जसे की धूळ, काजळी किंवा समुद्री मीठ, थेट ग्रहाच्या पृष्ठभागावरून येतात. ते सोसाट्याच्या वार्‍याने वातावरणात उचलले जातात, ज्वालामुखीचा स्फोट करून हवेत उंच उडतात किंवा धूर आणि आगीतून बाहेर काढले जातात. जेव्हा वातावरणात विविध पदार्थ तरंगतात तेव्हा “दुय्यम” एरोसोल तयार होतात—उदाहरणार्थ, वनस्पतींद्वारे सोडलेले सेंद्रिय संयुगे, द्रव आम्लाचे थेंब किंवा इतर पदार्थ-आदळतात, परिणामी रासायनिक किंवा भौतिक प्रतिक्रिया होते. दुय्यम एरोसोल, उदाहरणार्थ, धुके तयार करतात ज्यावरून युनायटेड स्टेट्समधील ग्रेट स्मोकी माउंटनचे नाव दिले जाते.
एरोसोल नैसर्गिक आणि मानववंशजन्य स्त्रोतांमधून उत्सर्जित होतात. उदाहरणार्थ, वाळवंट, कोरड्या नदीकाठ, कोरडे तलाव आणि इतर अनेक स्त्रोतांमधून धूळ उठते. वातावरणातील एरोसोल सांद्रता हवामानाच्या घटनांसह वाढते आणि कमी होते; ग्रहाच्या इतिहासातील थंड, कोरड्या कालावधीत, जसे की शेवटच्या हिमयुगात, पृथ्वीच्या इतिहासातील उष्ण काळांपेक्षा वातावरणात जास्त धूळ होती. परंतु लोकांनी या नैसर्गिक चक्रावर प्रभाव टाकला आहे - ग्रहाचे काही भाग आपल्या क्रियाकलापांच्या उत्पादनांमुळे प्रदूषित झाले आहेत, तर काही जास्त प्रमाणात ओले झाले आहेत.
सागरी क्षार हे एरोसोलचे आणखी एक नैसर्गिक स्त्रोत आहेत. ते वारा आणि समुद्राच्या स्प्रेद्वारे समुद्राबाहेर उडून जातात आणि वातावरणाच्या खालच्या भागात भरतात. याउलट, काही प्रकारचे अत्यंत स्फोटक ज्वालामुखी उद्रेक उच्च वातावरणात कण आणि थेंब सोडू शकतात, जेथे ते अनेक महिने किंवा वर्षांपर्यंत तरंगू शकतात, पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून अनेक मैलांवर थांबतात.
मानवी क्रियाकलाप विविध प्रकारचे एरोसोल तयार करतात. जीवाश्म इंधनाच्या ज्वलनामुळे हरितगृह वायू म्हणून ओळखले जाणारे कण तयार होतात - अशा प्रकारे सर्व कार, विमाने, ऊर्जा प्रकल्प आणि औद्योगिक प्रक्रिया वातावरणात जमा होऊ शकणारे कण तयार करतात. शेतीमुळे धूळ तसेच इतर उत्पादने जसे की एरोसोल नायट्रोजन उत्पादने तयार होतात ज्यामुळे हवेच्या गुणवत्तेवर परिणाम होतो.
सर्वसाधारणपणे, मानवी क्रियाकलापांमुळे वातावरणात तरंगणाऱ्या कणांचे एकूण प्रमाण वाढले आहे आणि आता 19व्या शतकातील धूलिकणांच्या तुलनेत दुप्पट आहे. सामान्यतः "PM2,5" म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या पदार्थाच्या अत्यंत लहान (2,5 मायक्रॉनपेक्षा कमी) कणांची संख्या औद्योगिक क्रांतीपासून सुमारे 60% वाढली आहे. इतर एरोसोल, जसे की ओझोन, देखील वाढले आहेत, ज्यामुळे जगभरातील लोकांच्या आरोग्यावर गंभीर परिणाम होत आहेत.
वायू प्रदूषणामुळे हृदयविकार, स्ट्रोक, फुफ्फुसाचे आजार आणि दमा यांचा धोका वाढला आहे. अलीकडील काही अंदाजांनुसार, हवेतील सूक्ष्म कण 2016 मध्ये जगभरातील चार दशलक्षाहून अधिक अकाली मृत्यूसाठी जबाबदार होते आणि मुले आणि वृद्धांना सर्वात जास्त फटका बसला. सूक्ष्म कणांच्या संपर्कात येण्यापासून आरोग्य धोके चीन आणि भारतात सर्वाधिक आहेत, विशेषतः शहरी भागात.
एरोसोलचा हवामानावर कसा परिणाम होतो?
एरोसोल दोन मुख्य मार्गांनी हवामानावर परिणाम करतात: वातावरणात प्रवेश करणार्‍या किंवा बाहेर पडणार्‍या उष्णतेचे प्रमाण बदलून आणि ढग कसे तयार होतात यावर परिणाम करून.
काही एरोसोल, ठेचलेल्या दगडांच्या अनेक प्रकारच्या धुळींप्रमाणे, हलक्या रंगाचे असतात आणि अगदी किंचित प्रकाश परावर्तित करतात. जेव्हा सूर्याची किरणे त्यांच्यावर पडतात तेव्हा ते किरणे वातावरणातून परत परावर्तित करतात, ज्यामुळे ही उष्णता पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचण्यापासून रोखते. परंतु या परिणामाचा नकारात्मक अर्थ देखील असू शकतो: 1991 मध्ये फिलीपिन्समधील माउंट पिनाटुबोच्या उद्रेकाने उच्च स्ट्रॅटोस्फियरमध्ये 1,2 चौरस मैल क्षेत्राच्या समतुल्य लहान प्रकाश-परावर्तक कणांची मात्रा फेकली, ज्याने नंतर ग्रहाची थंडी निर्माण केली जी दोन वर्षे थांबली नाही. आणि 1815 मध्ये टॅंबोरा ज्वालामुखीच्या उद्रेकामुळे 1816 मध्ये पश्चिम युरोप आणि उत्तर अमेरिकेत विलक्षण थंड हवामान निर्माण झाले, म्हणूनच त्याला "उन्हाळ्याशिवाय वर्ष" असे टोपणनाव देण्यात आले - ते इतके थंड आणि उदास होते की त्यामुळे मेरी शेलीला तिचे गॉथिक लिहिण्याची प्रेरणा मिळाली. कादंबरी फ्रँकेन्स्टाईन.
परंतु इतर एरोसोल, जसे की जाळलेल्या कोळशातून किंवा लाकडापासून काळ्या कार्बनचे लहान कण, सूर्यापासून उष्णता शोषून उलट कार्य करतात. हे शेवटी वातावरण तापवते, जरी ते सूर्याच्या किरणांचा वेग कमी करून पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला थंड करते. सर्वसाधारणपणे, हा प्रभाव इतर बहुतेक एरोसोलमुळे होणाऱ्या कूलिंगच्या तुलनेत कमकुवत असतो – परंतु त्याचा परिणाम नक्कीच होतो आणि वातावरणात जितके जास्त कार्बन पदार्थ जमा होतात तितके वातावरण अधिक तापते.
एरोसोल देखील ढगांची निर्मिती आणि वाढ प्रभावित करतात. पाण्याचे थेंब कणांभोवती सहजपणे एकत्र होतात, म्हणून एरोसोल कणांनी समृद्ध वातावरण ढग निर्मितीला अनुकूल करते. पांढरे ढग येणारे सूर्यकिरण परावर्तित करतात, त्यांना पृष्ठभागावर पोहोचण्यापासून आणि पृथ्वी आणि पाणी गरम होण्यापासून रोखतात, परंतु ते ग्रहाद्वारे सतत पसरलेली उष्णता देखील शोषून घेतात आणि खालच्या वातावरणात अडकतात. ढगांचा प्रकार आणि स्थान यावर अवलंबून, ते एकतर परिसर उबदार करू शकतात किंवा त्यांना थंड करू शकतात.
एरोसोलचा ग्रहावर विविध प्रभावांचा एक जटिल संच आहे आणि मानवांनी त्यांची उपस्थिती, प्रमाण आणि वितरण यावर थेट प्रभाव टाकला आहे. आणि हवामानाचे परिणाम जटिल आणि परिवर्तनशील असले तरी, मानवी आरोग्यावरील परिणाम स्पष्ट आहेत: हवेतील सूक्ष्म कण जितके जास्त तितके मानवी आरोग्यास हानी पोहोचवते.