灰尘有什么作用?

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我首先想到的就是灰尘在生命演化中的作用——如果没有灰尘,我们可能无法呼吸。 地球上的生命的确来自于原始海洋,而第一个细胞肯定是没有空气的,因为它不会从空气中获得它所需要的氧气(通过自由扩散进入细胞)。

那么,这个原始细胞就需要一个能够渗透进细胞的结构来获取氧气,从而进行有氧呼吸。于是,生物膜出现了(可能);然后,细胞器出现(可能)。随着细胞不断地进化,其具有的功能也越来越复杂,最后,有了我们现在的各种器官、系统…… 没有了灰尘,我们的细胞没法获取氧气,我们就不能呼吸,我们就会死亡。

当然,如果只考虑氧气,其实无机物本身也是可以作为供氧源被直接利用的,比如铁离子(三价)+水→氢氧化铁(沉淀)+亚铁离子(二价)+化学能,这样就可以形成含有铁蛋白(有贮存氧气性能的蛋白质)的原始细胞,只是铁蛋白本身存在的形式与氧气分子本身的存在形式无关,而且这种反应效率很低。所以,无机物本身的催化活性是很低的。 但是,如果有灰尘,情况就大不一样了。

因为灰尘中含有大量的无机化合物,它们的含量虽然很小,但却是组成生命体不可缺少的成分,比如氮化物(硝酸钠等)、碳酸钙、磷酸盐等等。更重要的是,这些无机物可以生成有机酸和胺类物质,而正是由于这些有机酸的生化反应,才使得细胞器如线粒体出现并得以进化,最终有了我们今天充满活力的各类细胞。 所以,可以说没有灰尘就没有我们今天的世界。

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积少成多,其实对气候的影响也是如此,单个的气溶胶颗粒微不足道,但大量的气溶胶累加起来,其光学厚度足以同整个大气平流层中的臭氧层的总光学厚度相匹敌。大气气溶胶对太阳辐射的直接作用主要包括散射和吸收。气溶胶对气候的作用可以用两个尺度来考察。大尺度上,主要表现对太阳辐射和大气辐射的影响上,如平流层硫酸气溶胶对全球和半球尺度的影响,火山气溶胶的全球影响等等,这些宏观尺度,可以通过卫星观测来监测。沙尘在传输过程可以影响气候,主要就是其本身可以吸收和散射太阳辐射,使得大气中向下传递的太阳辐射减少。 沙尘本身可以作为云的冰核,从而促进云的生成,具有多种作用途径进而影响气候。

气溶胶作用研究的另一个尺度是局地尺度,气溶胶对局地近地层的大气温度(主要是大气边界层的温度)影响十分显著。城市大气中浓度很大,大气下垫面的温度比郊区高0.5-1度,这种热岛效应的产生在很大程度上同气溶胶对大气温度的影响有关。气溶胶的这种作用对于大城市、工业区等人口密集区的影响很大,这些人类密集区产生的温室气体、气溶胶颗粒大约占全球总量的20%左右。

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