空气中的尘埃:对人类健康,环境和社会的危害

大家都知道尘埃是一件让人很苦恼的事情,无时不刻都想着怎么才能解决这个问,然而尘埃一直存在于空气中,想要做到消灭它,需要克服太多的困难.在过去十年中,科学界已经认识到空气尘埃对气候,人类健康,环境和各……

大家都知道尘埃是一件让人很苦恼的事情,无时不刻都想着怎么才能解决这个问,然而尘埃一直存在于空气中,想要做到消灭它,需要克服太多的困难.在过去十年中,科学界已经认识到空气尘埃对气候,人类健康,环境和各种社会经济部门的重要影响。

空气中的尘埃:对人类健康,环境和社会的危害

尘埃循环

重力使灰尘固定在地球表面。较重的尘埃粒子 – 由于大小,密度或土壤中水的存在 – 使其保持下降的重力越强。只有当风力超过松散颗粒从地面抬起的阈值时,才会发生沙尘暴。植被起到覆盖作用,保护地球表面免受风(风)侵蚀。因此,干旱导致沙尘暴的出现,以及通过将灰尘和沙子暴露在风中,不良的耕作和放牧习惯或水资源管理不足。对流层中约40%的气溶胶(地球大气层的最低层)是风蚀造成的尘埃粒子。

这些矿物粉尘的主要来源是北非,阿拉伯半岛,中亚和中国的干旱地区。相比之下,澳大利亚,美国和南非做出了微不足道但仍然很重要的贡献。全球粉尘排放估算(主要来自模拟模型)每年在1到3千兆吨之间变化。一旦从地表释放,灰尘颗粒通过湍流混合和对流上升气流升高到对流层的更高水平。

然后根据风的大小和气象条件,通过风运输它们一段时间。引力仍然是将尘埃粒子拉回到地表的主要力量。与撞击和湍流扩散一起,它有助于所谓的干沉积。由于较大的颗粒比较小的颗粒沉积得更快,因此在运输过程中会向较小的颗粒尺寸转变。通过沉淀 – 湿沉积也将灰尘从大气中洗掉。大气中尘埃颗粒的平均寿命范围从直径大于10μm的颗粒几小时到亚微米级颗粒的10天以上。

与天气和气候的互动

气溶胶,特别是矿物粉尘,影响天气以及全球和区域气候。尘埃颗粒,特别是如果被污染物涂覆,作为温暖云形成的凝结核,并作为冷云生成的有效冰核剂。灰尘颗粒的这种能力取决于它们的大小,形状和组成,而这又取决于母体土壤的性质,排放和运输过程。

云的微物理组成的改变改变了它们吸收太阳辐射的能力,这间接影响到达地球表面的能量。尘埃粒子也会影响云滴和冰晶的生长,从而影响降水量和位置。气中的尘埃以类似于温室效应的方式起作用:它吸收并散射进入地球大气层的太阳辐射,减少到达地表的量,并吸收从表面反弹回来的长波辐射,向各个方向重新发射。

同样,灰尘颗粒吸收太阳辐射的能力取决于它们的大小,形状和矿物学和化学成分。还需要空气中灰尘的垂直分布(垂直剖面)和下伏表面的特征来量化这种影响。

对人类健康的影响

空气中的尘埃对人类健康构成严重威胁。粉尘颗粒大小是对人类健康具有潜在危害的关键决定因素。大于10微米的颗粒不透气,因此只能损害外部器官 – 主要是引起皮肤和眼睛刺激,结膜炎和增加的眼部感染易感性。可吸入颗粒,小于10微米,通常被困在鼻腔,口腔和上呼吸道,因此可能与呼吸系统疾病有关,如哮喘,气管炎,肺炎,过敏性鼻炎和矽肺病。

然而,更细的颗粒可能穿透下呼吸道并进入血流,在那里它们可以影响所有内部器官并且导致心血管疾病。一些传染病可以通过灰尘传播。脑膜炎球菌性脑膜炎是围绕脑和脊髓的薄组织层的细菌感染,可导致脑损伤,如果不及时治疗,50%的病例会导致死亡。世界范围内爆发疫情,但发病率最高的是“脑膜炎带”,这是撒哈拉以南非洲的一部分,估计人口为3亿。

这些爆发具有强烈的季节性模式 – 许多研究已将环境条件(例如低湿度和多尘条件)与感染的时间和地点联系起来。研究人员认为,尘埃颗粒在热干燥的天气吸入可能损坏鼻子和咽喉粘膜创建用于细菌感染的有利条件。 此外,嵌入灰尘颗粒中的铁氧化物可能增加感染的风险。在美国西南部和墨西哥北部,通过充当Coccidioides真菌孢子的转运蛋白,尘埃也在谷热的传播中发挥作用 – 这是一种潜在致命的疾病。

对环境和社会的影响

表层灰尘沉积物是大陆和海洋生态系统的微量营养素来源。撒哈拉沙漠被认为会给亚马逊雨林施肥,而铁和磷的尘埃运输则有助于海洋生物质的生产,这些海洋生物质是由于缺乏这些元素造成的。但是,灰尘也对农业产生了许多负面影响,包括通过掩埋幼苗来降低作物产量,导致植物组织损失,降低光合作用活性和增加土壤侵蚀。间接粉尘沉积影响包括灌溉灌溉渠道,覆盖运输路线以及影响河流和溪流水质。

由于空气中的灰尘导致的能见度降低也会对空中和陆地运输产生影响。能见度差的情况是飞机着陆和起飞时的危险 – 着陆可能会被转移并且离场时间会延迟。灰尘也可以冲刷飞机表面并损坏发动机。灰尘会影响太阳能发电厂的输出,特别是那些依赖直接太阳辐射的太阳能发电厂。太阳能电池板上的灰尘沉积是工厂运营商的主要关注点。保持太阳能集热器无尘以防止颗粒阻挡入射辐射需要时间和人力。

亚洲和中太平洋区域中心

亚洲和中太平洋区域中心(亚洲区域中心)支持SDS-WAS研究和业务合作伙伴的全球网络,包括日本,哈萨克斯坦,蒙古,中华人民共和国和大韩民国的NMHS。它通常运行一个全球和两个区域模型来提供粉尘预测; CUACE / Dust预测系统自2007年开始运行。不同国家预报系统的结果 – 目前中国,韩国和日本 – 在门户网站上共享14 由亚洲RC维护。最近,亚洲区域协会还建立了近距离实时交换日常数字预测的协议,以便进行联合可视化和评估。参考区域涵盖中亚和东亚的主要粉尘源以及直至中太平洋的运输路线和沉积区。与北非,中东和欧洲的RC类似,该倡议考虑了表面浓度和灰尘光学深度的预测,频率为3小时,最长可达72小时。

巴塞罗那尘埃预报中心

为了开发SDS-WAS的业务组成部分并将研究阶段获得的经验转化为业务服务,巴塞罗那尘埃预报中心于2014年2月开放,此前WMO决定尘埃预测已经足够成熟,可以实施服务。AEMET和BSC主办了大气沙尘预报区域专业气象中心(RSMC-ASDF),其任务是为北非(赤道以北),中东和欧洲生成和传播业务预测。

因此在第17届世界气象大会认为,全球大气监测和世界天气研究计划之间的联合活动SDS-WAS 提高了人们的认识,并有助于更好地了解与尘埃有关的现象。

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