Väitös kehittää ilmakehän pienhiukkasten kemiallisen koostumuksen määrittämismenetelmiä

Tutkija Hilkka Timonen väittelee Helsingin yliopistossa 18. marraskuuta. Väitöksessä tarkastellaan orgaanisen hiilen pitoisuuksia ja lähteitä Pohjois-Euroopassa.

Väitöstutkimuksessa tuotettiin uutta tietoa vesiliukoisen orgaanisen hiilen pitoisuuksista, kokojakaumista ja lähteistä Pohjois-Euroopassa. Näytteenkeräys- ja analyysimenetelmiä kehitet-tiin edelleen jatkuvatoimiseksi, jolloin lähes re-aaliaikaiset aerosolien kemiallisen koostumuk-sen mittaukset tulivat mahdolliseksi.

Ilmakehän aerosolit sisältävät pienhiukkasia, joiden koko, pitoisuus sekä kemiallinen koostumus täytyy tuntea, jotta niiden vaikutuksia pilvien muodostumiseen, ilmastoon ja tervey-teen voidaan arvioida. Uusien aerosoli-hiukkasten synty-, kasvu- ja poistumisprosessit ovat nopeita, kestoltaan usein vain muutamista minuuteista tunteihin, minkä takia kemiallisen koostumuksen määrittämiseen tarvitaan jatku-vatoimisia, hyvän aikaresoluution tarjoavia laitteita.

Biomassan poltto vesiliukoisen hiilen päälähde talvisin

Hilkka Timosen väitöstyö keskittyy aerosolihiukkasten vesiliukoisen orgaanisen hiilen pitoisuuden, kokojakaumien sekä lähteiden tarkasteluun Pohjois-Euroopan boreaalisella vyöhykkeellä. Vesiliukoisen orgaanisen hiilen päälähteet olivat biomassan palamisessa syntyneet hiukkaset talvella ja sekundääristen aerosolihiukkasten muodostuminen kesällä. Helsingissä SMEAR III -mittausasemalla tehdyissä mittauksissa pienhiukkasissa (Dp < 1µm) vesiliukoisen orgaanisen hiilen osuus oli keskimäärin 50–60 prosenttia orgaanisesta hiilestä. Vesiliukoisten yhdisteiden määrän havaittiin kasvavan aerosolin iän kasvaessa johtuen todennäköisesti orgaanisten yhdisteiden hapettumisesta ja siten muuntumisesta vesiliukoisemmiksi. Vesiliukoisen hiilen kokojakaumissa valtaosa vesiliukoisesta hiilestä oli akkumulaatiomoodissa, 0,1–1 mikrometrin kokoisissa hiukkasissa. Mitatut vesiliukoisen orgaanisen hiilen kokojakaumat olivat erilaisia eri lähteistä peräisin oleville hiukkasille. Vesiliukoisen orgaanisen hiilen määrässä ja kokojakaumissa havaittiin myös selkeää vuodenaikaisvaihtelua.

Jatkuvatoimiset mittausmenetelmät kehitystyön alla

Toisena päätavoitteena väitöstyössä oli testata ja edelleen kehittää jatkuvatoimisia reaaliaikaisia mittausmenetelmiä aerosolien kemiallisen koostumuksen määrittämiseksi. Aerosolien pääkomponenttien (epäorgaaniset ionit, orgaaninen ja epäorgaaninen hiili) pitoisuuksia mitattiin reaaliaikaisesti vuoden ajan SMEAR III -asemalla Etelä-Suomessa. Väitöstyössä uutta on se, että koostumuksen muutokset tunnetaan tarkasti ajan funktiona, jolloin päästölähteiden selvittäminen on oleellisesti helpompaa kuin aiemmin. Väitöksessä yhdistettiin PILS-keräin ionikromatografiin ja orgaanisen hiilen kokonaispitoisuutta mittaavaan laitteistoon mahdollistettiin ionien ja vesiliukoisen orgaanisen hiilen hiukkaspitoisuuksien samanaikainen määritys hyvällä aikaresoluutiolla. Näin saatiin uutta tietoa vesiliukoisen hiilen ja ionien vuorokausivaihtelusta ja lyhytkestoisista pitoisuuden muutoksista.

Lähde: Ilmatieteen laitos

0 kommenttia:

Lähetä kommentti