Uutta tietoa ilmakehän pienhiukkasten muodostumisesta
Suomalaisten tutkijoiden johtamassa tutkimusryhmässä on tarkkojen laboratoriokokeiden ja niiden teoreettisen tulkinnan avulla onnistuttu selittämään pienhiukkasten muodostumisen ensimmäisiä vaiheita.
Tutkimus julkaistaan Science-tiedelehdessä 7. maaliskuuta. Ilmakehässä olevien pienhiukkasten tiedetään viilentävän alailmakehää, ja hiukkaset voivat jarruttaa ilmaston lämpenemistä.
– Pienhiukkasten muodostumisen ja kasvun aivan ensimmäisiä vaiheita ei ole tähän mennessä tunnettu hyvin. Tämä johtuu suurelta osin siitä, että riittävän pienten hiukkasten ominaisuuksia ei ole kyetty mittaamaan. Nyt olemme pystyneet sekä mittaamaan että selittämään saadut mittaustulokset, akatemiaprofessori Markku Kulmala Helsingin yliopistosta toteaa.
Ilmakehän pienimmät hiukkaset eivät sellaisenaan pysty vaikuttamaan maapallon energiataseeseen eivätkä osallistumaan pilvenmuodostukseen, vaan ilmakehän prosessien on ensin kasvatettava niiden kokoa. Hiukkasen sanotaan aktivoituneen, kun se alkaa kasvaa pinnalle tiivistyvän höyryn ansiosta. Työssä tutkittiin, miten molekyylikokoiset ionit sekä erikokoiset epäorgaaniset sähköisesti varatut sekä neutraalit hiukkaset käyttäytyvät, kun niiden ympärillä on orgaanisia höyryjä. Tutkimuksessa selvitettiin sitä, miten hiukkasten aktivoitumiseen vaikuttaa niiden alkuperäinen koko ja sähköinen varautuminen. Tutkimuksen päätulosten mukaan kaikkein pienimmät hiukkaset kykenevät aktivoitumaan ja kasvamaan orgaanisessa höyryssä paremmin kuin mitä nykyteoriat ennustavat. Lisäksi sähköisesti varatut hiukkaset aktivoituvat neutraaleja aikaisemmin. Kokeelliset tutkimukset tehtiin Wienin yliopistossa Itävallassa tarkkaan kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa.
Työn tuloksilla on merkitystä pienhiukkasten ilmastovaikutusten lisäksi myös nanomateriaalien tutkimuksessa sekä hiukkasmittalaitteiden kehitystyössä. Nanohiukkasten muodostumisen mallinnuksessa on perinteisesti kuvattu hiukkasten syntyprosessit karkeiden korrelaatioiden avulla, koska parempaa tietoa ei ole ollut saatavissa. Kehitettyä uutta teoriaa voidaan käyttää lisäksi suoraan kehitettäessä hiukkas-mittalaitteiden erotuskykyä.
Nyt julkistettu tutkimus tehtiin suomalais-virolais-itävaltalaisena yhteistyönä. Suomalaisista mukana olivat Helsingin yliopisto, Ilmatieteen laitos sekä Kuopion yliopisto.
Lisätietoja:
Ilmatieteen laitos/Kuopion yliopisto
tutkimusprofessori Kari Lehtinen, puh. 040 867 7844, kari.lehtinen@fmi.fi
Helsingin yliopisto
akatemiaprofessori Markku Kulmala, puh. (09) 191 50756, markku.kulmala@helsinki.fi
akatemiatutkija Hanna Vehkamäki, puh. (09) 191 50710, hanna.vehkamaki@helsinki.fi