Particulaire

ollution Les substances particulaires , alternativement désignées sous le nom des particules de (PM), des aérosols ou des particules fines de , sont les particules minuscules du solide ou du liquide suspendu dans un gaz. Les sources de particules peuvent être homme fait ou normal. Quelques substances particulaires se produisent naturellement, provenant de la forêt des tempêtes de poussière de des volcans et les feux de la prairie , la végétation vivante, et le jet de mer . Les activités humaines, telles que le burning des combustibles fossiles dans des véhicules, les centrales et les divers processus industriels produisent également des quantités significatives d'aérosols. Fait la moyenne au-dessus du globe, aerosols&mdash anthropogène du ; ceux ont fait par l'activities&mdash humain ; expliquer actuellement environ 10 pour cent du montant total d'aérosols en notre atmosphère. Des plus grands niveaux des particules fines dans le ciel sont liés aux risques sanitaires tels que la maladie cardiaque , la fonction de poumon changée et le cancer de poumon .

Classification de balance

Parmi les catégorisations les plus communes a imposé aux substances particulaires sont ceux en ce qui concerne la taille, désignée sous le nom des fractions. s'étendent plus moins de 10 du Nanometres à plus dimensions des micromètres du de 100 ces représentent le continuum de quelques molécules jusqu'à la taille où des particules peuvent plus n'être portées par un gaz.

La notation PM₁₀ est employée pour décrire des particules de 10 micromètres ou moins et PM_2.5 représente des particules plus moins de 2.5 micromètres en diamètre aérodynamique. Ceux-ci sont également parfois mentionnés avec d'autres valeurs numériques équivalentes. Tout au-dessous de 100 ; le nanomètre, vers le bas à la taille de différentes molécules est classifié comme particules ultrafine de (UFP ou SE LÈVENT) .

Sources

Il y a des sources normales et humaines des substances particulaires atmosphériques. Plus grandes sources normales sont la poussière , des volcans, et des incendies de forêt. Le jet de mer est également une grande source des particules cependant les la plupart de ces chute de nouveau à l'océan près d'où elles ont été émises. Les plus grandes sources humaines des particules sont des sources de combustion, principalement le burning des carburants dans des moteurs à combustion interne dans des automobiles et les centrales et la poussière soufflée par vent des emplacements de la construction et d'autres régions terrestres où l'eau ou la végétation a été enlevée. Certaines de ces particules sont émises directement à l'atmosphère (les émissions primaires de ) et les autres sont émis comme gaz et particules de forme dans l'atmosphère (émissions secondaires de ).

"En à l'Europe et aux Etats-Unis, on s'attend à ce que des émissions particulaires des véhicules diminuent pendant la décennie suivante. Par exemple, d'ici 2005, l'Union européenne présentera des normes plus rigoureuses pour les émissions particulaires des véhicules de poids léger de 0.025 ; grammes par kilomètre par mille. le

l'état de la Californie met en application une norme bien plus restrictive en 2004, permettant seulement 0.006 ; grammes par grammes de kilomètre par mille d'émissions particulaires. Même si la norme de la Californie ont été présentées dans le monde entier, dit Jacobson, les voitures diesel peut chauffer toujours le climat davantage que des voitures d'essence sur 13 à 54 ans. Les nouveaux pièges de particules présenté par quelques fabricants d'automobiles européens dans des leurs voitures diesel semblent ramener les émissions noires du carbone à 0.003 ; grammes par kilomètre par mille, même au-dessous de la Californie standard." ;

Le BlueTec est une technologie développée pour réduire les émissions particulaires des moteurs diesel afin de répondre à des normes californiennes strigent.

Composition

La composition des particules d'aérosol dépend de leur source. La poussière minérale Wind-blown tend à être faite de oxydes minéraux et tout autre matériel soufflé de la croûte terrestre ; cet aérosol est lumière-absorbant . Du sel de mer est considéré le deuxième plus grand contribuant au budget global d'aérosol, et consiste principalement en chlorure de sodium provenu du jet de mer ; autre les constituants du sel atmosphérique de mer reflètent la composition de l'eau de mer , et incluent ainsi le magnésium , Sulfate , calcium , potassium , etc. En outre, les aérosols de jet de mer peuvent contenir les composés organiques, qui influencent leur chimie. Le sel de mer n'absorbe pas .

Les particules secondaires dérivent de l'oxydation des gaz primaires tels que le soufre et les oxydes d'azote dans Acide sulfurique (liquide) de et acide nitrique (gazeux). Les précurseurs pour ces aérosols, c. les gaz dont ils commencent, peuvent avoir un anthropogène origine (de combustion de combustible fossile) et une origine biogénique du normal . En présence de l'ammoniaque , les aérosols secondaires prennent souvent la forme de sels de l'ammonium , c. Sulfate d'ammonium de et nitrate d'ammonium (tous les deux peuvent être secs ou dans la solution aqueuse ) ; dans l'absence de l'ammoniaque, les composés secondaires prennent à un la forme acide de en tant qu'acide sulfurique (aérosol liquide gouttelettes) et acide nitrique (gaz atmosphérique). Les aérosols secondaires de sulfate et de nitrate sont les lumière-diffuseurs forts . C'est principalement parce que la présence du sulfate et du nitrate fait grimper les aérosols jusqu'à une taille qui disperse la lumière effectivement.

La matière organique (OM) de peut être primaire ou secondaire, la dernière partie dérivant de l'oxydation du VOCs ; le matériel organique dans l'atmosphère peut être biogénique ou le anthropogène. La matière organique influence le champ atmosphérique du rayonnement par les deux le dispersant et absorption . Un autre type important d'aérosol est constitude du carbone élémentaire (l'EC de , également connue sous le nom de carbone de noir de , AVANT JÉSUS CHRIST) : ce type d'aérosol inclut le matériel fortement de lumière-absorption et est pensé à grand positif forçant radiatif de rendement. La matière organique et le carbone élémentaire constituent ensemble la fraction carbonée du d'aerosols.ii

La composition chimique d'aérosol des affects directement comment elle agit l'un sur l'autre avec le rayonnement solaire. Les constituants chimiques dans l'aérosol changent l'indice de réfraction global . L'indice de réfraction déterminera combien de lumière est dispersée et absorbée.

Procédés de déplacement

Généralement le plus petit et l'allumeur qu'une particule est, plus longue elle restera dans le ciel. De plus grandes particules (plus considérablement que 10 micromètres de diamètre) tendent à arranger à la terre par gravitation dans une question des heures tandis que les plus petites particules (plus moins de 1 micromètre) peuvent rester dans l'atmosphère pendant des semaines et sont la plupart du temps enlevées par la précipitation .

Forcer radiatif des aérosols

Les aérosols, normal et le anthropogène, peuvent affecter le climat en changeant la manière que le rayonnement est transmis par l'atmosphère. Des observations directes des effets des aérosols sont tout limitées ainsi n'importe quelle tentative d'estimer leur effet global comporte nécessairement l'utilisation des modèles d'ordinateur. Le panneau intergouvernemental de sur le changement climatique , IPCC, indique : Le tandis que forcer radiatif dû aux gaz à effet de serre peut être déterminé raisonnablement à un niveau important d'exactitude… les incertitudes concernant des forcings radiatifs d'aérosol demeurent grand, et se fondent en grande partie sur les évaluations des études de modélisation globales qui sont difficiles de vérifier à l'heure actuelle .

Un graphique montrant les contributions (à 2000, relativement à préindustriel) et des incertitudes de divers forcings est disponible ici.

Aérosol de sulfate

L'aérosol du sulfate a deux effets principaux, direct et indirect. L'effet direct, par l'intermédiaire de l'albedo , est de refroidir la planète : le évaluation de s d'IPCC le la 'meilleure du forçant radiatif est de -0.4 watts par mètre carré avec une gamme de ² de -0.8 W/m mais il y a des incertitudes substantielles. L'effet varie fortement géographiquement, avec la plupart de refroidissement pensé pour être et vent arrière derrière les centres industriels importants. Modèles modernes de climat de essayant de traiter l'attribution de du besoin récent du changement climatique d'inclure le sulfate forçant, qui semble expliquer (au moins en partie) la légère baisse dans la température globale au milieu du 20ème siècle. L'effet indirect (par l'intermédiaire de l'aérosol agissant en tant que noyaux de condensation de nuage, CCN , et modifiant de ce fait les propriétés de nuage - albedo et vie) est plus incertain mais est censé pour être un refroidissement.

Carbone noir

Le carbone noir (AVANT JÉSUS CHRIST), ou le noir de charbon, ou le carbone élémentaire (EC), souvent appelé la suie, se compose de faisceaux purs de carbone, de boules squelettiques et de buckyballs , et est l'une des espèces d'aérosol absorbantes les plus importantes dans l'atmosphère. Elle devrait être distinguée du carbone organique (OC) : molécules organiques groupées ou agrégées sur leurs propres ou imprégnant un buckyball de l'EC. AVANT JÉSUS CHRIST à partir des combustibles fossiles est estimé par l'IPCC dans le quatrième rapport d'évaluation de l'IPCC, GOUDRON, contribuer forcer radiatif moyen global du ² de +0.2 W/m (était le ² de +0.1 W/m dans le deuxième rapport d'évaluation de l'IPCC, du SAR), avec un ² de W/m de la gamme +0.

Tout le d'aérosols absorbent et solaire de l'éparpillement et rayonnement terrestre . Si une substance absorbe une quantité significative de rayonnement, aussi bien que la dispersion, nous l'appelons absorbant. Ceci est mesuré dans l'albedo simple (l'ASS), le rapport de dispersion de seule de la dispersion à la dispersion plus l'absorption (extinction de ) du rayonnement par une particule. L'ASS tend à l'unité si la dispersion domine, avec relativement peu d'absorption, et diminue à mesure que l'absorption augmente, devenant zéro pour l'absorption infinie. Par exemple, l'aérosol de mer-sel a une ASS de 1, car une particule de mer-sel disperse seulement, tandis que la suie a une ASS de 0.23, prouvant que c'est un amortisseur atmosphérique important d'aérosol.

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Les effets d'inhaler les particules a été largement étudiés chez l'homme et des animaux et inclut l'asthme , le cancer de poumon , les issues cardio-vasculaires, et la mort prématurée . La taille de la particule est une cause déterminante principale d'où dans la région respiratoire la particule viendra pour se reposer quand inhalée. De plus grandes particules sont généralement filtrées dans le nez et la gorge et ne causent pas des problèmes, mais des particules plus petit qu'environ 10 micromètres, désignés sous le nom du PM₁₀ , peuvent arranger dans les bronches et les poumons et poser des problèmes de santé. La taille de 10 micromètres ne représente pas une frontière stricte entre les particules respirables et non-respirables, mais a été convenue pour la surveillance des particules aéroportés par la plupart des organismes de normalisation. De même, les particules plus petit que 2.5 micromètres, le PM_2.5 , tendent à pénétrer dans gaz-échangent des régions du poumon, et les particules très petites (< 100 nanomètres) peuvent passer par les poumons pour affecter d'autres organes. En particulier, une étude publiée au journal de d'American Medical Association indique que PM_2.5 mène aux dépôts élevés de plaque dans les artères, entraînant le &mdash vasculaire d'inflammation et d'athérosclérose ; un durcissement des artères qui réduit l'élasticité, qui peut mener aux crises cardiaques et à d'autres problèmes cardio-vasculaires. Les chercheurs proposent que même l'exposition à court terme aux concentrations elevated pourrait de manière significative contribuer à la maladie cardiaque.

Il y a également de l'évidence que les particules plus petit que 100 nanometres peuvent passer par des membranes de cellules. Par exemple, les particules peuvent émigrer dans le cerveau. On lui a suggéré que les particules puissent endommager semblable cerveau en tant que cela trouvé dans des patients d'Alzheimer . Les particules émises des moteurs diesel du moderne (généralement désignés sous le nom de particules diesel , ou de DPM) sont typiquement dans la classe de grandeur de 100 nanometres (micromètres de 0. En outre, ces particules de la suie portent également les composants cancérogènes du comme les benzopyrène adsorbés sur leur surface. Il apparaît de plus en plus clairement que les limites législatives pour les moteurs, qui sont en termes de masse émise, ne sont pas une mesure appropriée du risque sanitaire. Une particule de diamètre de 10 µm a approximativement la même masse que 1 million de particules de diamètre de 100 nanomètre, mais il est clairement beaucoup moins dangereux, car elle n'entre probablement jamais dans le corps humain - et s'il fait, elle est rapidement enlevée. Les propositions pour de nouveaux règlements existent dans quelques pays, avec des suggestions pour limiter la superficie de particules ou le nombre de particules.

Le grand nombre de décès et d'autres problèmes de santé liés à la pollution particulaire ont été démontrés la première fois au début des années 70 et ont été reproduits beaucoup de fois depuis. On estime que la pollution de P.000 décès par an aux Etats-Unis (de 2000) et les 200.000 décès par an dans le l'Europe ).

Règlement

lobalize En raison des effets sur la santé des particules, des normes maximum ont été fixées par de divers gouvernements. Beaucoup de zones urbaines aux États-Unis et l'Europe violent toujours fréquemment les normes particulaires, bien que l'air urbain sur ces continents soit devenu plus propre, en moyenne, en ce qui concerne des substances particulaires au-dessus du dernier trimestre du 20ème siècle.

Les Etats-Unis

Les normes d'ensembles de l'Agence pour la Protection de l'Environnement (EPA) des Etats-Unis de pour des concentrations de PM₁₀ et de PM_2.5 en air urbain. (Voir les normes nationales de qualité de l'air ambiant de .) EPA règle les émissions particulaires et les précurseurs primaires aux émissions secondaires ( NOx , soufre , et ammoniaque ).

Législation d'UE

Dans les directives 1999/30/EC et 96/62/EC de , la Commission européenne a fixé des limites pour PM₁₀ dans le ciel :

Secteurs affectés

La science d'aérosol

Le champ de la science d'aérosol de et de la technologie s'est développé en réponse à la nécessité de comprendre et commander les aérosols normaux et synthétiques.

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