Co się dzieje z cząsteczkami pyłu zawieszonego?

Pytanie

Pyta PiotrT

Co się dzieje z cząsteczkami pyłu zawieszonego (popularnie zwanymi smogiem), które zostają przewiane przez wiatr lub… rozmyte przez deszcz? Czy one po jakimś czasie opadają na powierzchnię? Czy po kilku bezwietrznych dniach w mieście możemy powiedzieć, że te cząsteczki osiadają na ulicach niczym kurz w mieszkaniu, i mimo że nie są wykrywane przez czujniki smogu to dalej stanowią zagrożenie dla płuc?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Pył zawieszony to jeden z rodzajów cząsteczek aerozolu atmosferycznego. Mówimy o pyle zawieszonym, bo cząsteczki te są bardzo małe i ich równowagowa prędkość opadania (taka przy której siła oporu powietrza równoważy ciężar) to ułamki milimetra na sekundę lub milimetry na sekundę. To znaczy, że cząsteczki te opadają, ale opadanie jest niemal zaniedbywalnie, a efekty aerodynamiczne są tak silne, że cząsteczki  poruszają się razem z ruchami powietrza – wiatrem i nawet bardzo małymi i słabymi wirami turbulencyjnymi. Ponieważ prędkość opadania jest niewielka, to ich usuwanie – tzw. depozycja sucha – jest bardzo nieefektywna. W praktyce, gdy mamy chmurę pyłu zawieszonego w powietrzu, to depozycja może wzrastać z czasem, gdyż cząsteczki mogą się zderzać, łączyć ze sobą i tworzyć agregaty opadające szybciej. Ważne tez mogą być efekty związane z wilgotnością – jeśli cząsteczki aerozolu są higroskopijne, to przy podniesionej wilgotności względnej mogą przyłączać cząsteczki wody obecne w powietrzu, rosnąc i opadać z większą prędkością. Wreszcie cząstki mogą być wymywane przesz opadające szybciej krople deszczu lub krople mżawki – proces ten nazywamy depozycją mokrą. Gdy cząsteczki pyłu opadną na podłoże, to wiele zależny od tego podłoża – jeśli oddziałuje z tymi cząstkami (np. jest wilgotne) tak, że siły przylegania są większe od siły aerodynamicznej, to zostaną na gruncie. Gdy mamy sytuacje odwrotną, cząsteczki są podrywane z powrotem w powietrze. Silny wiatr nad słabo związanym podłożem może powodować burze pyłowe, wtedy cząstki gleby, które nie były wcześniej w powietrzu, unoszą się w nim w formie aerozolu – pyłu zawieszonego. Gładkie podłoże powoduje, że przepływ powietrza jest słabo hamowany przez siły lepkości i opór nawet blisko podłoża i wtedy łatwo o poderwanie cząsteczek pyłu w powietrze przy nawet niezbyt silnym wietrze. Roślinność, trawa, krzewy, drzewa, powodują, że prędkości przepływu tuż nad powierzchnią gruntu są dużo niższe, oddziaływania aerodynamiczne są wtedy słabsze co zapobiega to podnoszeniu cząstek przez nawet dosyć silny wiatr.