最亮的日落、多雲的天空以及每個人都在咳嗽的日子都有一個共同點：都是因為氣溶膠，漂浮在空氣中的微小顆粒。 氣溶膠可以是微小的液滴、塵埃顆粒、細小的黑碳和其他漂浮在大氣中並改變地球整體能量平衡的物質。
氣溶膠對地球氣候產生巨大影響。 一些，如黑色和棕色碳，使地球大氣變暖，而另一些，如硫酸鹽液滴，冷卻它。 科學家們認為，總的來說，整個氣溶膠光譜最終會使地球略微降溫。 但目前尚不完全清楚這種冷卻效果有多強，以及它在幾天、幾年或幾個世紀的過程中會進展多少。
什麼是氣溶膠？
“氣溶膠”一詞是對懸浮在整個大氣中的多種小顆粒的統稱，從其最外緣到行星表面。 它們可以是固體或液體，無限小或大到足以用肉眼看到。
“主要”氣溶膠，例如塵埃、煤煙或海鹽，直接來自地球表面。 它們被陣風吹到大氣中，被火山爆發衝到空中，或者從煙囪和大火中射出。 當漂浮在大氣中的各種物質（例如植物釋放的有機化合物、液態酸液滴或其他物質）發生碰撞時，會形成“二次”氣溶膠，從而產生化學或物理反應。 例如，二次氣溶膠會產生霧霾，美國大煙山就是以此命名的。
氣溶膠從自然和人為來源排放。 例如，沙塵從沙漠、乾涸的河岸、乾涸的湖泊和許多其他來源升起。 大氣氣溶膠濃度隨氣候事件而上升和下降； 在地球歷史上寒冷乾燥的時期，例如最後一個冰河時代，大氣中的塵埃比地球歷史上溫暖的時期要多。 但是人們已經影響了這個自然循環——地球的某些地方已經被我們活動的產物污染了，而其他地方則變得過於潮濕。
海鹽是氣溶膠的另一種天然來源。 它們被風和海浪吹出海洋，往往會填滿大氣的下部。 相比之下，某些類型的高爆炸性火山噴發可以將粒子和液滴噴射到高層大氣中，它們可以漂浮數月甚至數年，懸浮在距離地球表面數英里的地方。
人類活動會產生許多不同類型的氣溶膠。 化石燃料的燃燒會產生眾所周知的溫室氣體顆粒——因此所有汽車、飛機、發電廠和工業過程都會產生可以在大氣中積聚的顆粒。 農業產生灰塵以及影響空氣質量的氣溶膠氮產品等其他產品。
總的來說，人類活動增加了漂浮在大氣中的粒子總量，現在的塵埃大約是 19 世紀時的兩倍。 自工業革命以來，通常被稱為“PM2,5”的材料的非常小（小於 2,5 微米）顆粒的數量增加了約 60%。 臭氧等其他氣溶膠也有所增加，對世界各地的人們造成了嚴重的健康後果。
空氣污染與心髒病、中風、肺病和哮喘的風險增加有關。 根據最近的一些估計，2016 年全球有超過 XNUMX 萬人過早死亡，空氣中的細顆粒物造成的影響最大，其中兒童和老人受到的影響最大。 在中國和印度，接觸細顆粒物帶來的健康風險最高，尤其是在城市地區。
氣溶膠如何影響氣候？
氣溶膠以兩種主要方式影響氣候：通過改變進入或離開大氣的熱量，以及通過影響雲的形成方式。
一些氣溶膠，如來自碎石的許多類型的灰塵，顏色較淺，甚至會輕微反射光線。 當太陽光線落在它們身上時，它們會將光線從大氣中反射回來，從而阻止這些熱量到達地球表面。 但這種影響也可能有負面含義：1991 年菲律賓皮納圖博火山的噴發將相當於 1,2 平方英里面積的微小反光粒子數量拋入平流層，隨後導致地球持續兩年降溫。 而 1815 年的坦博拉火山噴發導致 1816 年西歐和北美出現異常寒冷的天氣，這就是為什麼它被暱稱為“沒有夏天的一年”——它是如此寒冷和陰鬱，甚至激發了瑪麗雪萊寫她的哥特式小說弗蘭肯斯坦。
但其他氣溶膠，例如燃燒的煤或木材中的小黑碳顆粒，則相反，吸收來自太陽的熱量。 這最終會使大氣變暖，儘管它通過減慢太陽光線來冷卻地球表面。 總的來說，這種影響可能比大多數其他氣溶膠引起的冷卻要弱——但它確實有影響，而且大氣中積聚的碳物質越多，大氣變暖的程度就越高。
氣溶膠也影響雲的形成和生長。 水滴很容易在顆粒周圍凝聚，因此富含氣溶膠顆粒的大氣有利於雲的形成。 白雲反射入射的太陽光線，阻止它們到達地表並使地球和水變暖，但它們也吸收地球不斷輻射的熱量，將其困在低層大氣中。 根據云的類型和位置，它們可以使周圍環境變暖或變冷。
氣溶膠對地球有一系列複雜的不同影響，人類直接影響了它們的存在、數量和分佈。 雖然氣候影響複雜多變，但對人類健康的影響是顯而易見的：空氣中的細顆粒越多，對人類健康的危害就越大。