¿Las partículas de aerosol atenúan más los rayos UVA en comparación con los rayos UVB?

En primer lugar, una definición de lo que se denomina exactamente materia particulada , según la página Partículas del Departamento de Medio Ambiente y Energía del Gobierno de Australia . se definen como:

Las partículas en el aire a veces se denominan 'materia particulada' o 'PM'. Incluyen polvo, suciedad, hollín, humo y gotitas de líquido. Algunas partículas son lo suficientemente grandes o lo suficientemente oscuras como para verse como hollín o humo, mientras que otras son tan pequeñas que solo pueden detectarse individualmente con un microscopio.

Las partículas se definen además por su tamaño (desde el enlace de arriba):

Las partículas se pueden clasificar en función de su tamaño, lo que se conoce como su "diámetro aerodinámico". Las 'partículas gruesas' son aquellas entre 10 y 2,5 micrómetros (µm) de diámetro; las 'partículas finas' son más pequeñas que 2,5 µm; y las 'partículas ultrafinas' son más pequeñas que 0,1 µm. A modo de comparación, el diámetro de un cabello humano es de 70 µm y esto es siete veces el diámetro de las 'partículas gruesas' más grandes.

Las clasificaciones a menudo se denominan$PM_{10}$,$PM_{2.5}$y$PM_{0.1}$para partículas 'gruesas', 'finas' y 'ultrafinas' respectivamente. Se puede hacer una clasificación adicional de la toxicidad química, etc., pero eso está más allá del alcance de esta respuesta.

Se ha observado que los tamaños de las especies de partículas son bimodales, como se puede ver en el diagrama de la página web de la Universidad Estatal de Middle Tennessee (MTSU) "Visibilidad y dispersión de luz en la atmósfera ":

El punto entre los 2 picos es de aproximadamente 2,5 µm

A continuación se muestra una comparación entre las fracciones de tamaño y otras entidades pequeñas, solo para obtener cierta perspectiva:

Fuente de la imagen: Clinicalgate.com

El estudio de los efectos de todos los aerosoles, en particular las partículas en la radiación solar entrante, ha sido de gran interés para las ciencias atmosféricas, ya que constituye una fuente importante de incertidumbre en los modelos radiativos. La investigación sobre cómo las PM afectan a los rayos UV (tanto UVA como UVB) ha sido, en parte, un enfoque de muchos (como yo) que están involucrados con la fotobiología.

Hay varias complicaciones con PM, algunas especies se emiten en un tamaño determinado, pero debido a procesos químicos y de otro tipo, pueden convertirse en partículas secundarias mucho más grandes. Además, algunas especies tienen una absorción diferente de bandas de onda específicas en los rayos ultravioleta (y otras longitudes de onda de la luz). Entonces, esta respuesta se concentrará en el tamaño de las partículas y su efecto sobre la radiación UV entrante.

Un punto clave realizado por la página web de MTSU (vinculado arriba) proporciona una respuesta general a una de sus preguntas principales ("¿ La atenuación se debe principalmente a la dispersión? "):

La dispersión de la luz es causada por todas las partículas atmosféricas, pero las partículas muy cercanas al mismo diámetro que la longitud de onda de la luz dispersan los fotones con mayor eficacia.

La página web de MTSU proporciona un cuadro de comparación entre la radiación electromagnética y algunos tipos comunes de aerosol/PM; de particular interés para esta pregunta es la radiación solar en los rayos UV:

Es importante darse cuenta de que la dispersión se refiere a la luz recibida por una partícula y re-irradiada en la misma longitud de onda.

Esto se relaciona con la parte principal de su pregunta, si las partículas de aerosol se atenúan más en los rayos UVA que en los UVB (esencialmente, longitudes de onda de aproximadamente 295 nm y más y divididas en 315 o 320 nm según la referencia a la que se refiera) . Grupo Monográfico - Radiaciones Solares y Ultravioleta )).

Esencialmente, una respuesta general es: depende del tamaño del aerosol de partículas presente . El proceso se resume muy bien en la página web de MTSU como:

Las partículas más grandes que la longitud de onda de la luz pueden dispersar la luz a través de tres procesos: (1) difracción, (2) refracción y (3) cambio de fase. Los fotones de luz también pueden ser absorbidos por partículas y convertidos en energía molecular interna. La eficiencia con la que una partícula puede dispersar la luz y la dirección en la que se redistribuye la luz incidente dependen de estos cuatro efectos.

El tipo de dispersión se resume en el siguiente diagrama (de la Universidad Estatal de Pensilvania):

Dispersión de Mie

La "dispersión de Mie" sugiere situaciones en las que el tamaño de las partículas de dispersión es comparable a la longitud de onda de la luz, en lugar de mucho más pequeño o mucho más grande.

Dispersión de Ratyleigh

es la dispersión (dominantemente) elástica de la luz u otra radiación electromagnética por partículas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la radiación.

El TL:DR de esto es que, en general , los rayos UVB tienden a ser dispersados ​​por partículas más que los rayos UVA. - Como se destaca en el gráfico (de MTSU) a continuación:

La absorción también es un factor importante en lo que respecta a la atenuación de los rayos UV, en particular el hollín o el 'carbono negro', que está presente en todas partes, no solo en entornos urbanos. Sin embargo, hay muchas especies que absorben la radiación ultravioleta, esto depende en gran medida de las propiedades de la propia especie PM, pero en general, la absorción afecta más a la UVB, como se puede ver en el gráfico de SCHIMACHY a continuación:

Fuente de la imagen: Recuperación de efectos directos de aerosoles globales a partir de mediciones hiperespectrales pasivas

Así que resumiendo todo esto:

La cantidad de atenuación debida a la dispersión y absorción de UV (UVA y UVB) por partículas depende de la cantidad. el tamaño y el tipo de material particulado presente Y la intensidad de la radiación UV entrante (estaciones y nubosidad, etc.). En general, los rayos UVB, que ya están filtrados por la atmósfera, están sujetos a una mayor dispersión y absorción (dependiendo de la especie de PM) que los rayos UVA.