אירוסול

אפר פחם תחת מיקרוסקופ (הגדלה של x2,000)

אירוסול (על פי החלטת האקדמיה ללשון העברית: אֶרְסָס, באנגלית: Aerosol) הוא חלקיק המרחף באוויר ומשמש בתור גרעין התעבות לאדי המים, אשר יכולים בעזרתו להפוך לטיפות ביתר קלות.

האירוסולים יכולים להיות טבעיים או מעשה ידי אדם. דוגמאות של אירוסולים טבעיים, ערפל, אובך, אבק וגייזר. דוגמאות של אירוסולים מעשה ידי אדם: זיהום אוויר ועשן.

אירוסולים אטמוספיריים הם גורם חשוב בתופעת שינוי האקלים. הם פועלים כגרעיני התעבות ויכולים להשפיע באופן משמעותי על היווצרות עננים ועל תהליכי המשקעים. תחזית על בסיס יומי (בעזרת מודלים נומריים) של ההתפלגות התלת-ממדית של חלקיקים באטמוספירה יכולה לעזור להבין תכונות של אירוסולים, ולתת מידע חשוב על התפלגותם במרחב ובזמן. כמו כן, חישה מרחוק בעזרת לוויינים, מאפשרת לקבל מידע חשוב על התפלגות גלובלית ושינויים רב-שנתיים של האירוסולים.

אירוסול וטיפות רוק עלולים להפיץ מחלות

מחלות עשויות להתפשט גם באמצעות טיפות רוק באוויר ואירוסול (או ביואירוסול). עטיית מסכה רפואית יכולה להגביל את כמותם ותפוצתם של הביואירוסולים ובכך להפחית את סיכון ההדבקה.

תכונות כלליות

האירוסול מרחף באטמוספירה. מקורו יכול להיות טבעי (למשל מהתפרצויות הרי געש) או מקור מלאכותי (לדוגמה כתוצאה משריפת דלקים). ריבוי האירוסולים גורם בין השאר לתופעות של אובך ולצבע האדום בשקיעות ובזריחות.

סוגי אירוסול

שלושה סוגים של אירוסולים משפיעים באופן משמעותי על אקלים כדור הארץ.

1. אירוסול וולקני

שכבת האירוסול הוולקנית אשר נוצרת לאחר התפרצויות וולקניות גדולות (כדוגמת הר פינאטובו). שכבת האירוסול הדומיננטית נוצרת למעשה על ידי גז דו־תחמוצת הגופרית המומרת לטפטפות של חומצה גופרתית במשך שבוע עד מספר חודשים לאחר ההתפרצות. רוחות מפיצות את האירוסולים עד שאלה מכסים את העולם באופן מעשי לאחר היווצרותם, תרסיסים אלה נשארים כשנתיים, הם משקפים את אור השמש, מצמצמים את כמות האנרגיה המגיעה לאטמוספירה התחתונה ועל פני כדור הארץ ומקררים אותם.

2. אבק המדבר

הסוג השני של האירוסול העשוי להשפיע משמעותית על האקלים הוא אבק מדברי. רעלות אבק דומות זורמות במדבריות ביבשת אסיה. ניסוי הטכנולוגיה בחלל בספטמבר 1994 (LITE) על סיפון מציאת מעבורת החלל מצא שהחלקיקים בכוויות האבק הללו הם גרגרי עפר דקים המפוצצים משטח המדבר. גרגרים אלה גדולים יחסית לתרסיסים אטמוספיריים ובדרך כלל היו נופלים מהאטמוספירה לאחר נפילה קצרה אם הם לא היו מתפוצצים לגבהים גבוהים.

3. אירוסול מעשה ידי אדם

הסוג השלישי של האירוסול מגיע מפעילות אנושית. המרכיב העיקרי מגיע בצורה של אירוסולים גופרתיים הנוצרים על ידי שריפת פחם ושמן על ידי האדם ועל ידי אנשי מקצוע העוסקים באקלים כדור הארץ. הריכוז של תרסיסי גופרית מתוצרת האדם באטמוספירה גדל במהירות מאז תחילת המהפכה התעשייתית. ריכוז האירוסולים הוא הגבוה ביותר בחצי הכדור הצפוני בו מרוכזת הפעילות התעשייתית.

גודל האירוסול

האירוסול ניתן לחלוקה לשלוש קבוצות:

1. קטן - גודל של 0.01 מיקרון ומטה. נוצר באוויר מראקציות גזיות שיוצרות מוצק, בגלל גודלו הקטן הוא אינו מוסע עם רוח
2. בינוני - בגודל בין 0.01 מיקרון עד 1 מיקרון. נוצר כתוצאה מהתלכדות של תוצרי הראקציות הגזיות
3. גדול - גדול מ-1 מיקרון. נוצר בתהליכים מכניים, כמו הרמת אבק ורסס ים

חשיבות האירוסול

חשיבות האירוסול נובעת מתפקידו המרכזי בוויסות האקלים של כדור הארץ, בין היתר הודות להשפעתו על כמות קרינת השמש החודרת את האטמוספירה. באזורים הגבוהים של האטמוספירה אירוסולים גורמים באופן ישיר להחזרה של חלק מקרינת השמש לחלל. באופן עקיף, בשכבות הנמוכות של האטמוספירה, האירוסולים מעודדים יצירת עננים ומשנים את צורתם, משום שהם מספקים גרעיני התעבות לאדי המים.

השפעות האירוסול (ישירות ועקיפות)

לאירוסול ישנן השפעות ישירות ועקיפות. השמש מספקת את האנרגיה שמניעה את האקלים של כדור הארץ, אך לא כל האנרגיה שמגיעה לראש האטמוספירה מוצאת את דרכה לתוך כדור הארץ. הסיבה לכך היא שאירוסולים ועננים שנזרעו משמשים כרבע מהאנרגיה של השמש בחזרה לחלל. השפעת האירוסול על האור תלויה בעיקר בהרכב ובצבע: חלקיקים בהירים או שקופים נוטים לשקף קרינה. אירוסולים כהים יותר יכולים לספוג כמויות משמעותיות של אור. לאירוסולים יכולה להיות השפעה רבה על האקלים כאשר הם מפזרים אור, כלומר שכשאשר גז האירוסול מתפזר לאוויר, הוא מפזר איתו ביחד אור. ההשפעות הבריאותיות ברורות - חומר עדין יותר באוויר פוגע בבריאות האדם.

בעוד שאירוסולים יכולים להשפיע על האקלים על ידי פיזור אור ושינוי, הם יכולים גם לשנות את האקלים באמצעות עננים. בקנה מידה עולמי, תרסיסי "השפעות עקיפות" אלו באירוסול בדרך כלל פועלים בניגוד לגזי חממה וגורמים לקירור. אירוסולים טבעיים הם גרעיני העיבוי הנפוצים ביותר, לעומת זאת אוויר מזוהם מכיל כמות גבוהה הרבה יותר של אירוסולים מתמוססים במים, כלומר עננים עתירי זיהום נוטים להיות בעלי טיפות רבות יותר, אך קטנות יותר.

מחקר האירוסול

אחד הנושאים הנחקרים היום בתחום איכות הסביבה הוא כיצד האירוסולים משפיעים על משקעים ולהפך - כיצד הגשם משפיע על כמות האירוסולים באוויר. לאור זאת, אחת המשימות של האסטרונאוט אילן רמון בחלל הייתה להבין טוב יותר את ההשפעה של החלקיקים על האקלים ועל העננים בפרט. מדענים משתמשים במערך של מכשירים לוויניים, מטוסים וכלי קרקע כדי לפקח על אירוסולים. לוויינים מספקים נקודת מבט עולמית קריטית להבנת האופן שבו אירוסולים משפיעים על האקלים של כדור הארץ, אך הם רחוקים מהמקור היחיד למידע.

מחקר שנערך בהובלת החוקרים פרופ' פנחס אלפרט, חיים שפיר ואמילי אלחכם מבית-הספר לסביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב, פורסם בכתב העת Geophysical Research Letters, ב-2021. במחקר זה זוהה לראשונה קשר בין גשם לאירוסולים. נמצא, כי מרגע התחלת ירידת הגשם, חלה ירידה מקסימלית של אירוסולים באוויר עד כשעתיים וחצי (בין 160-140 דקות), שאחריהן כמות החלקיקים מתחילה לעלות חזרה ואף מתגברת מסיבות שונות. לפי פרופ' אלפרט. "אלה נתונים שעד כה לא היו ידועים ולכן נדרש בדחיפות מחקר מקיף של התהליכים הפיזיקליים החסרים במודלים המפותחים כיום במרכזים רבים בכל העולם לשם הבנה טובה יותר של ההשפעות על התחממות כדור הארץ".

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אירוסול בוויקישיתוף

• אירוסול, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• ארוסולים, דף שער בספרייה הלאומית