Aerosoli on kokoelma hienoja hiukkasia, kiinteitä tai nestemäisiä, on kemiallisen aineen tai aineiden seos, suspendoituna kaasumaisessa väliaineessa . Ihmisen tai luonnollisen toiminnan ( tulivuoret , metsäpalot ) aiheuttamat aerosolit ovat myös planeetan ja paikallisesti mukana ilmansaasteiden ja allergioiden ilmiöissä . Sade, valuminen ja kasvisto (erityisesti puut) puhdistavat suuren osan aerosoleista ilmakehän. Elävät hiukkaset (siitepöly, sieni-itiöt, bakteerit ja mikrolevät) muodostavat bioaerosoleja , joskus yhdistelminä voivat olla symbioottisia tai opportunistisia (tutkijat esimerkiksi havainnoivat ja tutkivat mikrobiaerosolia, joka muodosti konsortion Microbial - sieni ( Staphylococcus epidermidis + Penicillium oxalicum , kaksi sisätiloissa yleistä mikro-organismia) ilma ) Jotkut virukset ovat myös lähetetään tartunta kautta aerosolien tai aerosoliksi viruksen inokulaattia.
Jokapäiväisessä elämässä termi "aerosoli" tarkoittaa metonyymisesti myös astiaa, joka sisältää tuotetta ja ponneainekaasua. Ponneaine aiheuttaa paineen säiliön sisällä; poistoventtiilin avaaminen saa aikaan seoksen karkottamisen ilmassa aerosoloitavina mikropisaroina tai kiteinä tai pieninä hiukkasina .
Niiden fysikaalis-kemialliset (tai soveltuvin osin biologiset) ominaisuudet riippuvat toisaalta niiden komponenttien ominaisuuksista (esim. Höyrynpaine ), aerosoloidun väliaineen pitoisuudesta (esim. Virionien tai bakteerien määrä poistetussa limassa ( bioaerosoli ) yskiminen tai aivastelu ) ja toisaalta paikallisesta ympäristöstä (lämpötila, tuuli, konvektiot tai muut ilmaliikkeet, paine, kosteus , valo jne.).
Fysikaaliset ominaisuudet : ne riippuvat olennaisesti kiinteiden ja nestemäisten komponenttien kokojakaumasta (hiukkasten pitoisuus halkaisija-alueen mukaan) sekä kaasumaisen väliaineen lämpötilasta, paineesta ja vaihtelevasta stabiilisuudesta. Submikronisen aerosolin koon (10 nm - 1 mikroni) jakautuminen mitataan pääasiassa differentiaalisella pyyhkäisevällä sähköisellä liikkuvuudella (ADME, differentiaalinen sähköisen liikkuvuuden analyysi, DEMA, englanti), joka perustuu suspendoituneiden hiukkasten erottamiseen sähköisen liikkuvuuden mukaan, liikkuvuus riippuu niiden liikkuvuudesta. koko ja kuorma). Kokojakauman mittaamiseksi liikkuvuusjakauman mittauksesta on välttämätöntä ohjata aerosolin varauksen jakautumista (käyttäjän on tunnettava kullekin halkaisijalle mono-, bi-, tri- hiukkasten jakeet. ... n kertaa ladattu); analysaattorissa on sen vuoksi oltava neutralisaattori, joka kykenee antamaan aerosolille 0: een keskitetyn varauksen jakauman kaasumaisten ionien diffuusion avulla (hiukkasten pintaan asti). Hiukkasten fraktiot ovat silloin hiukkasten koon funktioita eivätkä ole riippuvaisia aerosolin konsentraatiosta. Neutralointi suoritetaan radioaktiivisella ionisaatiolla , sähköpuristuksella, joka saadaan elektronisella lumivyöryllä (menetelmä, joka ei sovellu submikronikokoisiin aerosoleihin ja joka voi olla otsonin lähde, joka häiritsee mittauksia ja heikentää laitteistoa, erityisesti jatkuvien päästöjen menetelmällä. päinvastainen polariteetti / vaihtovirralla tuotettu purkaus) tai fotoionisoimalla kaasu röntgensäteellä (kalliit ja / tai vaaralliset menetelmät käyttäjälle, minkä vuoksi etsimme vaihtoehtoja näille menetelmille ja termo-ionisaatiolle (liian korkeat lämpötilat) ) perustuu dielektriseen estepurkaukseen (DBD).
Evoluutio ajassa ja tilassa : Aerosoli kehittyy enemmän tai vähemmän nopeasti, esimerkiksi ilmakemian tai lämpötilan ( jäätymisen ) vuoksi tai päinvastoin muodostamalla "pisaranydin" (koostuu suoloista, orgaanisista aineista sekä epäorgaanisista ja / tai biologisista aineista). materiaali) sen jälkeen haihduttamalla veden (tai muun liuottimen), joka on muodostettu pisaran.
Erilaiset luonnolliset aerosolit edistävät veden kiertoa ja ilmastosääntelyä. Nämä ovat erityisesti merilevien tuottamia rikkimolekyylejä, mutta myös maaperän luonnollisen tuulen eroosion tai luonnollisten metsäpalojen ilmaan kuljettamia hiukkasia . Itiöitä ja siitepölyä tai molekyylejä, joihin on tarttunut haihtumista, sekä mikrobeja ja viruksia (ks. Aerobiologia ) on myös läsnä, mutta enemmän paikallisesti.
Aerosolit häiritsevät ilmastoa ja ilmakehää muuttamalla niitä keinotekoisesti ainakin kahdella tavalla:
On jopa osoitettu, että taloudellisen toiminnan ja liikenteen vaihtelut työviikon ja viikonlopun välillä johtavat merkittäviin säävaihteluihin.
Pilvien, aerosolien, ilmastonmuutoksen ja sään väliset vuorovaikutukset ja palautteet ovat monimutkaisia ja huonosti ymmärrettyjä. Kansainvälinen projekti EarthCARE ( Earth Cloud, Aerosol and Radiation Explorer ), johon osallistuvat erityisesti ESA ( Euroopan avaruusjärjestö ) ja japanilainen JAXA, valmistelee vuodelle 2013 satelliittia, joka on varustettu monikaistaisella kameralla, laajalla radiomittarilla. lidar- ja CPR (Cloud Profiling Radar) -doppler-tutka W-kaistalla (94 GHz , pystytarkkuus 500 m yli 20 km: n paksuisessa ilmakehässä). Tämä satelliitti pyörii kiertoradalla kolmen vuoden ajan tutkiakseen näitä vuorovaikutuksia ja ymmärtääkseen ja ennustamalla niitä paremmin; Tämän lisäksi GCOM satelliitin tehtävänä (havainto vesikierron ja ilmastonmuutos suunniteltu 2010), ja GPM missio (havainto sateeseen, suunniteltu 2013).
Termi ”hiilipitoinen aerosolit” käytetään ryhmä yhdessä aerosolit, jotka koostuvat kahdesta eri kemialliset lajikkeet: ” noki hiili ”, tai ” musta hiili ” ( (en) ”Black Carbon” BC ), joka koostuu pääasiassa grafiittirikkaisiin hiili musta väri, ja orgaaniset yhdisteet mitattuna orgaanisena hiilenä ( (en) "Orgaaninen hiili" OC ). BC on kokonaan emittoiman palamisen lähteistä , kun OC käsittää sekä emittoidun osa (ensisijainen OC, OCP ) ja osa on muodostettu toissijaisesti valokemiaa ilmakehässä: toissijainen orgaaninen aerosolit (AOS, (fi) SOA ), kaksi alkuperää: ihmisen toiminnasta ( SOAa ) ja biogeeninen ( SOAb ).
Ensimmäisenä lähestymistapana voimme pitää kiinni siitä, että kemiallisista prosesseista (palot tai fotokemialliset reaktiot) saatujen hiukkasten aerodynaamiset halkaisijat ovat alle 1 mikrometriä ( submikronihiukkaset ). "Alimikronihiukkaset" on jaettu kahteen moodiin:
Tärkeimmistä lähteistä hiilipitoisen aerosolit ovat palaminen ja toissijaisen muodostumisen SOA, jonka kuva-hapetus ja haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ( VOC , (fi) VOC) tunnetaan nimellä ” esiaste VOC ”. Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden ilmakehän fotohapetus johtaa hapettuneiden, vähemmän haihtuvien lajien muodostumiseen . Homogeeninen ydintyminen (nukleoitumisen homogeeninen väliaineessa ) tai kondensaatio (olemassa olevaan hiukkaset) näiden hapettumistuotteet tekee mahdolliseksi selittää muodostumista Toissijainen Organic Aerosolit ( (fi) SOA) ilmakehässä.
Osa päästetystä OCp: stä, joka on edelleen huonosti karakterisoitu, tulee myös suoraan kasvillisuudesta ( PBAP - primääriset biogeeniset aerosolihiukkaset, primääriset biogeeniset aerosolit), supermikroonisista hiukkasista ( ts . Aerodynaamisen halkaisijan ollessa suurempi kuin 1 mikrometri ). Kasvillisuus tuottaa myös biogeenisiä VOC-yhdisteitä (VOC), sekundaaristen biogeenisten orgaanisten aerosolien (SOAb) esiasteita. Analyyttisen kemian menetelmien hienosäätö on mahdollistanut sen määrittämisen, että sekundääriset biogeeniset orgaaniset aerosolit (SOAb) muodostavat 60% ilmakehässä läsnä olevien hiilipitoisten aerosolien orgaanisesta jakeesta (OC) jopa kaupunkialueilla .
Päästöihin kuuluvat sekä fossiiliset polttoaineet (maaöljy, hiili, maakaasu, liikenne, lämmitys, teollisuus jne.) Että biomassapolttoaineet (lämmitys, puupalot , metsäpalot , maatalous jne.).
Musta hiili liittyy epätäydellinen fossiilisten polttoaineiden ja biomassan. Se edustaa osa nokea , monimutkaisia hiukkasten seoksia, jotka sisältävät mustaa hiiltä ja orgaanista hiiltä. Mustalla hiilellä on voima lämmittää ilmakehää, koska se absorboi auringon säteilyä, sitä voidaan kuljettaa pitkiä matkoja ja se laskeutuu jäätikön alueille vähentämällä niiden heijastavaa voimaa ( albedo ). Orgaaninen hiili päinvastoin pyrkii viilentämään ilmakehää. Musta hiili lämmittää paljon enemmän tonnia kohden kuin orgaanisen hiilen aiheuttama jäähdytys.
Musta hiili on yksi tärkeimmistä lyhytaikaisista ilmastopäästöistä (näiden epäpuhtauksien pysyvyys ilmakehässä on suhteellisen lyhyt: muutamasta päivästä muutamaan vuosikymmeneen, noin kahdesta viikkoon hiilimustalle). Nämä saasteet vaikuttavat voimakkaasti ilmaston lämpenemiseen , ne ovat merkittävimpiä sen kasvihuonevaikutus ihmisperäisiä jälkeen CO 2 .
Noki talletettu lunta , joka absorboi paljon auringonvaloa, on selvä vaikutus koko säteilypakotteeseen . Lisäksi lumen ja jään peittävä kerros nopeuttaa jäätiköiden sulamista korkeilla boreaalisilla leveysasteilla , mutta myös muualla maailmassa. Kuten Arctic , Alppien alueet voisivat hyötyä vähentämisestä mustan hiilidioksidipäästöjä.
Alueilla, joilla on voimakasta aurinkosäteilyä, mustan hiilen korkeat pitoisuudet vaikuttavat ruskean pilvien muodostumiseen, jotka peittävät maapallon suuret alueet, erityisesti Aasiassa . Nämä järjestelmät peittävät maapallon pinnan, lämmittävät ilmakehää ja häiritsevät hydrologista kiertoa, mikä voi vaikuttaa monsuuniin. Ruskea pilvi Aasian alkunsa kaksi kolmasosaa polttamalla biomassaa ja kolmasosa polttamalla fossiilisia polttoaineita .
Koskevat Europe , Euroopan tieteellisen ohjelman Carbosol (2001-2005) vahvistettiin, että 50-70% aiheuttaman pilaantumisen hiilipitoisia aerosolien talvikaudella peräisin polttoaineiden kanssa ( puulämmitys , kasvi tulipalot ). Maatalouden tulipalot ovat usein syynä metsäpalojen , jotka itse ovat merkittävä päästölähde mustan hiilen.
Jos luotetaan Kansainvälisen soveltavien järjestelmien analyysilaitoksen CAFE ( Clean Air For Europe) -ohjelman yhteydessä laatimiin ennusteisiin , kotitalouksien , erityisesti puun , lämmityksen uskotaan olevan yksi tärkeimmistä lämmönlähteistä . hiukkasia ja mustaa hiiltä vapautuu. Tämän tyyppisiä päästöjä on huonosti säännelty suurilla alueilla Euroopassa. Lisäksi pienet puulämmitykseen käytettävät laitokset ovat vanhoja ja päästävät paljon hiilipitoisia aerosoleja. Lopuksi asuinuunien ja takkojen käyttöikä on melko pitkä, mikä viivästyttää puhtaampien tekniikoiden käyttöönottoa.
Mitä terveysriskejä , The WHO ei erotella vaikutusten hiukkasia joita vapautuu polttamalla fossiilisia materiaaleja ja ne hiukkasten tuottaman palamisen biomassan .
Tiettyjen mineraalien (piidioksidi, asbesti jne.), Tiettyjen orgaanisten hiukkasten (jauhot, puupöly jne.) Ja ilmassa olevien biologisten tekijöiden altistuminen liittyy erilaisiin terveysongelmiin.
Polttamalla syntyvät hiilipitoiset aerosolit voivat aiheuttaa erityisesti hengityselinten sairauksia ja keuhkosyöpää .
Kaikki ilmakehän aerosolien ( "hiukkasten", PM ) luokitellaan nyt karsinogeenisia ihmisille ( ryhmä 1 ja IARC ).
Yritämme mallintaa ja kartoittaa terveysriskiä, joka liittyy väestön altistumiseen ilman pilaantumis aerosoleille Ranskassa CERPA-hankkeella, ilman erillisverkkojen ja AASQA: n (Associates Agréée de Surveillance de Air Quality) mittaamia pitoisuuksia. ja muilla alalla ( passiivinen putket , meteorologisia mallinnus ja ilmakehän kemian ja fysiikan mukaan lukien vaikutus NO x ja O 3 on PM , kaukokartoituksen , jne.).
Toinen terveys haaste on paremmin ymmärtää ja hallita olosuhteita kehittämisen mikro-organismien (bakteerit, sienet, levät) ja viruksia ilmassa, välittäjien kautta ( tartunta vektori pinnat ) ja ilmansuodattimet (esimerkki: suodattimet CTA), koska ne voi mahdollisesti olla erilaisten ja mahdollisesti patogeenisten aerosolien ja bioaerosolien päästöjen lähde .
Ottaen huomioon aerosolisointikanavan on yksi avaimista torjuntaan Covid , kuten Guardian raportoitu lokakuussa 2020 mennessä.