miniatura|El diagrama mostra una distribució per mides en micròmetres de diferents tipus d'aerosols presents a l'atmosfera. Laerosol atmosfèric, també conegut com a partícules en suspensió, són petits fragments de matèria sòlida o líquida suspesos a l'atmosfera terrestre, i de naturalesa antropogènica o natural.Spiro, Thomas G., Stigliani, William M. Química Medioambiental. 2a edició. Pearson Prentice Hall. Madrid. 1996, pàg. 225. Aquest tipus d'aerosol pot afectar negativament la salut dels humans, com també pot tenir un efecte negatiu en el clima. Els tipus d'aerosols atmosfèrics són, a grans trets, la matèria particulada suspesa, la matèria respirable suspesa (partícules amb un diàmetre inferior als 10 micròmetres, que arriben fàcilment als pulmons), partícules fines i sutge.
Fonts dels aerosols atmosfèrics Algunes partícules atmosfèriques s'originen de manera natural, procedeixen de volcans, tempestes de pols, incendis forestals i de pastures, vegetació viva, i aerosol marí. Les activitats humanes, com la crema de combustibles fòssils en vehicles, plantes d'energia i diversos processos industrials, com la indústria ceràmica, activitats com la construcció, la mineria, pedreres"Principals Contaminants" Medi Ambient i Sostenibilitat també generen quantitats significatives de partícules. La combustió de carbó en països en vies de desenvolupament és el principal mètode per escalfar habitatges i el subministrament d'energia. Com que la polvorització salina en els oceans és la forma més comuna de la immensa majoria de partícules a l'atmosfera, els aerosols antropogènics, els deguts a activitats humanes, representen actualment un 10% de la massa total dels aerosols a presents l'atmosfera.Mary Hardin and Ralph Kahn. "Aerosols and Climate Change"
Composició miniatura|Boirum de Nova York La composició d'aerosols i partícules depèn de la seva font. La pols mineral"Primary and Secondary Sources of Aerosols: Soil dust" . Climate Change 2001: Working Group 1. UNEP. 2001. es compon normalment d'òxids minerals i altres materials que surten de l'escorça terrestre arrossegats pel vent. Aquestes partícules són absorbents de la llum. La sal del mar es considera el segon contribuent més gran en la composició global d'aerosol, i es compon principalment de clorur de sodi que s'origina a partir de l'escuma de mar. Altres components de l'aerosol marí reflecteixen la composició de l'aigua de mar, com magnesi, sulfats, calci, potassi, etc. A més, aquests aerosols poden contenir compostos orgànics, que influeixen en la seva química. La sal del mar no absorbeix la llum.
Les partícules secundàries es deriven de l'oxidació dels gasos primaris com ara el sofre i òxids de nitrogen en àcid sulfúric (líquid) i àcid nítric (gasós). Els precursors d'aquests aerosols, és a dir els gasos dels quals són originaris, poden tenir un origen antropogènic (de combustibles fòssils o la combustió del carbó) o un origen biogènic natural. En presència d'amoníac, els aerosols secundaris sovint prenen la forma de sals d'amoni, sulfat d'amoni i nitrat d'amoni, és a dir (tant pot ser sec o en solució aquosa), en l'absència d'amoníac, els compostos secundaris adopten una forma àcida com àcid sulfúric (líquid àcid que forma un aerosol) i àcid nítric (gas atmosfèric). Els aerosols secundaris de sulfats de i de nitrats són forts dispersors de la llum, degut principalment a la presència de sulfats i nitrats que fa que els aerosols puguin augmentar a una mida que dispersa la llum amb eficàcia.
La matèria orgànica (OM) pot ser primària o secundària, una petita part es deriva de l'oxidació dels COVs (compostos orgànics volàtils). El material orgànic en l'atmosfera o bé pot ser biogènic o antropogènic. La matèria orgànica modifica la radiació atmosfèrica tant per dispersió com absorció. Un altre tipus d'aerosol que és important és el constituït de carboni elemental (CE, també conegut com a negre de carbó, BC): aquest tipus d'aerosol inclou material fortament absorbent de la llum i es creu que produeix un augment en el forçant radiatiu. La matèria orgànica i el carboni elemental en conjunt constitueixen la fracció carbonosa d'aerosols. Els aerosols orgànics secundaris es constitueixen per petites "boles de quitrà" que resulten dels productes de combustió de motors de combustió interna i s'han identificat com un perill per a la salut. La composició química de l'aerosol afecta directament la manera com interacciona amb la radiació solar. Els components químics dins l'aerosol canvia l'índex de refracció global. L'índex de refracció determina la quantitat de llum que és dispersada i absorbida.
La composició de les partícules en suspensió que generalment provoca efectes visuals, com ara el boirum, consisteix en diòxid de sofre, òxids de nitrogen, monòxid de carboni, pols mineral, matèria orgànica, i carboni elemental, també conegut com a negre de carbó o sutge. Les partícules són higroscòpiques a causa de la presència de sofre, i el SO₂ es converteix en sulfat, quan la humitat és alta i les temperatures són baixes. Això causa visibilitat reduïda i el color groc característic del boirum fotoquímic.
Procés de deposició En general, com més petita i més lleugera és una partícula, més temps romandrà en l'aire. Les partícules més grans (de més de 10 micròmetres de diàmetre) tendeixen a assentar-se al sòl per gravetat en qüestió d'hores, mentre que les partícules més petites (de menys d'1 micròmetre) poden romandre en l'atmosfera durant setmanes i són les que majoritàriament se separen per precipitació i coagulació.
Efectes climatics miniatura|Forçant radiatiu i les incerteses estimades per l'IPCC.
Els aerosols atmosfèrics afecten el clima de la Terra, canviant la quantitat de radiació solar entrant i la quantitat de radiació d'ona llarga terrestre sortint retinguda en l'atmosfera terrestre. Això passa a través de diferents mecanismes que es divideixen en directes, indirectes i els efectes dels aerosols semidirectes. Els efectes de l'aerosol en el clima són la major font d'incertesa en les prediccions climàtiques futures. El Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC), Tercer Informe d'Avaluació, diu: "Mentre que el forçament radiatiu causat pels gasos amb efecte d'hivernacle es poden determinar amb un grau raonable de precisió, les incerteses relacionades amb el forçament radiatiu dels aerosols segueixen sent grans, i depenen en gran manera de les estimacions dels estudis de models globals que són difícils de verificar en el present".
Efectes de l'aerosol sobre la radiació Efecte directe miniatura|Les partícules a l'aire causen els tons grisos i rosa a Mumbai durant la posta de sol
L'efecte directe d'aerosol consisteix en qualsevol interacció directa de la radiació amb l'aerosol atmosfèric, com ara l'absorció o la dispersió. Afectant tant la radiació d'ona llarga com curta per produir un forçant radiatiu net negatiu. La magnitud del forçant radiatiu resultant és degut a l'efecte directe d'un aerosol que depèn de l'albedo de la superfície subjacent, ja que això afecta la quantitat neta de radiació absorbida o dispersada a l'espai. Per exemple, si un aerosol de dispersió és per sobre d'una superfície d'albedo baix, tindrà un millor forçant radiatiu que si estigués per sobre d'una superfície d'alt albedo. L'efecte de l'aerosol directe és un efecte de primer ordre i es classifica com un forçant radiatiu per l'IPCC. La interacció d'un aerosol amb la radiació es quantifica per la dispersió simple Albedo (SSA) que és la relació de la dispersió enfront de la dispersió més absorció (extinció) de radiació per una partícula. La SSA tendeix a la unitat si la dispersió domina, amb relativament poca absorció, i disminueix a mesura que augmenta l'absorció, arribant a ser zero per a l'absorció infinita. Per exemple, la sal marina aerosol té una SSA d'1, ja que les partícules de sal marina només dispersen la radiació, mentre que el sutge té una SSA de 0,23, mostrant que és un aerosol atmosfèric absorbent principalment.
Efecte indirecte L'efecte indirecte dels aerosols es compon de qualsevol canvi en el balanç radiatiu terrestre, a causa de la modificació dels núvols per aerosols atmosfèrics, i es compon de diversos efectes diferents. Les gotes dels núvols que es formen en les partícules d'aerosol preexistents, coneguts com a nuclis de condensació de núvols (CCN). Per a qualsevol condició meteorològica, un augment de la CCN condueix a un augment en el nombre de gotes dels núvols. Això condueix a una major dispersió de la radiació d'ona curta, és a dir, un augment en l'albedo del núvol, coneguda com l'efecte albedo dels núvols, primer efecte indirecte o efecte Twomey. L'evidència que dona suport a l'efecte albedo dels núvols s'ha observat a partir dels efectes dels plomalls dels gasos d'escapament del vaixell i la crema de biomassa en l'albedo dels núvols en comparació als núvols de l'ambient. L'efecte dels aerosols sobre l'albedo dels núvols és un efecte de primer ordre i, per tant, es classifica com un forçant radiatiu per l'IPCC. Un augment en el nombre de gotes del núvol a causa de la introducció d'aerosol pot reduir la mida de la gota de núvol, ja que la mateixa quantitat d'aigua es divideix entre més gotetes. Això té l'efecte de suprimir la precipitació i l'augment de la vida útil del núvol, coneguda com l'efecte aerosol en el temps de vida del núvol, segon efecte indirecte o efecte Albrecht. Aquest efecte del temps de vida dels núvols es classifica com una retroalimentació climàtica (en lloc d'un forçant radiatiu) per l'IPCC, a causa de la interdependència entre aquest i el cicle hidrològic. No obstant això, ha estat prèviament classificada com un forçant radiatiu negatiu.
Efecte semidirecte L'efecte semi-directe es refereix a qualsevol efecte radiatiu causat per l'absorció dels aerosols atmosfèrics com ara sutge, a part de dispersió i absorció directa, que es classifica com l'efecte directe. Abasta molts mecanismes individuals, i en general és més pobrament definit i entès que els efectes dels aerosols directes i indirectes. Per exemple, si els aerosols absorbents són presents en una capa en alta en l'atmosfera, es pot escalfar l'aire circumdant, que inhibeix la condensació de vapor d'aigua, el que resulta en la formació de menys núvols.Ackerman, A S, O B Toon, D E Stevens, A J Heymsfield, V Ramanathan, and E J Welton. 2000. “Reduction of tropical cloudiness by soot.” Science 288 (5468): 1042-1047. doi:10.1126/science.288.5468.1042. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10807573. A més, l'escalfament d'una capa de l'atmosfera amb relació a la superfície resulta en un ambient més estable a causa de la inhibició de la convecció atmosfèrica. Això inhibeix l'elevació de la humitat per convecció,Koren, Ilan, Yoram J Kaufman, Lorraine a Remer, and Jose V Martins. 2004. “Measurement of the effect of Amazon smoke on inhibition of cloud formation.” Science 303 (5662) (February): 1342-5. doi:10.1126/science.1089424. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14988557. que al seu torn redueix la formació de núvols. L'escalfament de l'atmosfera en capes altes també condueix a un refredament de la superfície, resultant en una menor evaporació d'aigua de la superfície. Els efectes aquí descrits, porten a una reducció de la cobertura de núvols, és a dir un augment d'albedo planetari. L'efecte semidirecte és classificat com una retroalimentació climàtica per l'IPCC a causa de la interdependència entre aquest i el cicle hidrològic. No obstant això, ja ha estat classificat com un forçant radiatiu negatiu.
Rols de les diferents espècies d'aerosol Aerosol de sulfats