luftforurening (partikler: størrelse, form og sammensætning)

Partikelforurening er naturlige eller menneskeskabte luftbårne partikler, som holder sig svævende i luften nogen tid, og som har negative effekter på sundhed, natur eller klima. Partikelforurening dækker imidlertid over en bred vifte af partikler med vidt forskellige størrelser, former og sammensætninger. Disse luftbårne partikler kan således være alt fra mere eller mindre kugle- eller nåleformede (asbest er nåleformet) partikler til uregelmæssige samlinger af mindre partikler. De kan bestå af såvel væske som fast stof og være sammensat af både organisk og uorganisk stof eller en blanding af de to.

Tyngdekraften bringer hurtigt store partikler ned til overfladen. For at være luftbårne, skal partiklerne derfor være små. Små partikler kan dog være alt fra groft ørkenstøv, over fint vejstøv til ganske små, næsten ikke synlige sodpartikler. Ørkenstøv har således typisk en diameter på flere millimeter. Vejstøv kan på den anden side have en diameter på få mikrometer (en mikrometer er en milliontedel meter og skrives normalt µm). Endelig kan sodpartikler, som hører til de mindste luftforurenende partikler, have en diameter på få nanometer (der går en milliard nanometer på en meter, og nanometer skrives normalt nm).

Ørkenstøv, vejstøv og sod er alle små luftbårne partikler, og selv om de alle indgår i den luftbårne partikelforurening, så er der kolossal forskel på deres størrelse og dermed også på deres effekter og opholdstid i atmosfæren. Allerede for partikler over 10 mikrometer spiller tyngdekraften en væsentlig rolle for deres opholdstid i atmosfæren. Hvor højt de bringes op i atmosfæren er derfor af stor betydning for, hvor længe partiklerne opholder sig i atmosfæren. Kraftige storme kan således bringe ørkenstøv og fx vejstøv højt op i atmosfæren og dermed føre til transport over store afstande.

Form

Luftbårne partikler kan være alt fra mere eller mindre kugle- eller nåleformede til uregelmæssige samlinger af mindre partikler. Når man opdeler partikler efter deres størrelse, er det almindeligt at opdele dem efter deres aerodynamiske diameter. Den aerodynamiske diameter er den diameter, som partiklerne ville have haft, hvis de havde været kugleformede, og hvis de havde haft samme fysiske egenskaber i forhold til at bæres med vinden. De færreste luftbårne partikler er i virkeligheden kugleformede, men når der tales om partikeldiameteren af luftbårne partikler, så vil det normalt være den aerodynamiske diameter, der tænkes på. De direkte udledte partikler (dem vi betegner som primære partikler) er ofte skarpe og kantede, men jo længere de opholder sig i atmosfæren jo mere rundede bliver deres overflade, fordi der afsættes gasser (blandt andet vanddamp) på overfladen af partiklerne.

Størrelse

typisk partikelstørrelsesfordeling i bygade
Illustration af typisk størrelsesfordeling af partikler i en trafikeret bygade. Man skal bemærke, at x-aksen er logaritmisk, og at der ikke er angivet nogen y-akse. Y-aksen kan her være enten antallet af partikler eller partikelmassen (vægt). De stiplede kurver viser således fordelingen af partikler målt som antal, mens de fuldt optrukne linjer angiver den samme fordeling men i dette tilfælde for massen af partikler (det vil sige vægten af partikler). De faktiske antal og den faktiske partikelmasse vil variere fra gade til gade som funktion af primært trafik, meteorologi og gadens udformning. Sodpartikler fra trafikken (lys farve) har betydning for såvel den samlede partikelmasse som det totale antal partikler. For forklaringer af PM2,5, PM10, ultrafine partikler og nanopartikler, se teksten.
typisk partikelstørrelsesfordeling i bygade
Af .
Licens: Begrænset anvendelse

Størrelsen er afgørende for partiklernes egenskaber, og i forhold til sundhed er det generelt de mindste partikler, som spiller den største rolle. Når man ser på sundhedseffekter, så er det almindeligt at opdele de mindste luftbårne partikler i tre størrelsesfraktioner. Disse størrelsesfraktioner omfatter størrelsesintervaller af partikler (ultrafine, fine og grove), som kan indåndes, og derfor kan føre til negative helbredseffekter.

Den mindste af disse tre størrelsesfraktioner kalder man for ultrafine partikler (ofte forkortet: UFP). De ultrafine partikler omfatter partikler med en diameter under 100 nanometer (nanometer skrives også nm), og derfor kan man også se disse partikler omtalt som nano-partikler. Den mellemste partikelfraktion kaldes fine partikler, og den omfatter partikler med en diameter under 2,5 mikrometer (mikrometer skrives også µm). Den størrelse partikler kaldes også for PM2,5, ligesom partikler under 10 mikrometer kaldes PM10. Partikler med en diameter over 10 mikrometer anses ikke for relevante i relation til sundhedseffekter, mens partikler med en diameter i området mellem 2,5 og 10 mikrometer kaldes den grove partikelfraktion. Grove partikler er så tunge, at når de hvirvles op i luften, vil de normalt kun holde sig svævende i kort tid, før tyngdekraften igen bringer dem ned på jordoverfladen.

I arbejdsmiljøsammenhæng kan man desuden møde yderligere en partikelfraktion, som kaldes PM4 og omfatter partikler med en diameter under fire mikrometer. Når man anvender PM2,5 i det eksterne miljø og PM4 i indeklimasammenhæng, så skyldes det primært forskelle i traditioner inden for forskellige fagmiljøer. Imidlertid vil der normalt være ganske små forskelle mellem de to størrelser, da der typisk er få partikler i størrelsesintervallet mellem 2,5 og 4 mikrometer.

Den enkelte partikels størrelse er ikke fast, men udvikler sig gennem partiklens opholdstid i atmosfæren. Ændringen i størrelse sker, ved at partikler eksempelvis støder ind i hinanden eller gasser afsættes på overfladen, så partiklen vokser i størrelse og masse. Da partiklens masse øges med partiklens radius i tredje potens (se rumfanget af en kugle), er væksten særlig tydelig for meget små partikler. Hvis luftfugtigheden mindskes eller temperaturen i atmosfæren stiger, så kan partiklerne ligeledes mindskes i størrelse. Det sker ved fordampning af vand og andre væsker på partiklernes overflade, der fordamper fra partiklerne som gasser.

Sammensætning

De fleste partikler består af en række forskellige kemiske forbindelser og de kan består af faststof, væsker eller en blanding af både fast stof og væsker. Sammensætningen varierer imidlertid med partikelstørrelsen og afhænger samtidig af meteorologi og afstanden til lokale kilder. Tæt ved trafik kan der for eksempel være et stort antal af ultrafine sodpartikler fra ufuldstændig forbrænding af benzin og diesel. Fine partikler kan transporteres over store afstande gennem atmosfæren, og typisk vil cirka en tredjedel af disse partikler bestå af uorganiske salte af nitrat (NO3-), sulfat (SO42-) og ammonium (NH4+). I den grove partikelfraktion finder man fx ophvirvlet jordstøv, men tæt ved trafik kan der også være partikler, der består af materiale frigivet fra slid af dæk, vejbane og bremser.

Partiklernes sammensætning er blandt andet afgørende for om de er i stand til at optage vanddamp; man taler her om partiklerne er hygroskope (se hygroskopicitet). Dette er bl.a. vigtigt i forhold til partiklernes evne til at vokse under transporten gennem atmosfæren.

Læs mere i Den Store Danske

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig

Fagansvarlig for Luftforurening

Ole Hertel
Professor og prodekan, Aarhus Universitet