Mediatiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Liikenne on suuri ilmakehän pienimpien hiukkasten lähde

Liikenne on suuri ilmakehän aivan pienimpien hiukkasten eli nanoklusterien lähde, selviää TTY:n tutkijoiden tuoreesta tutkimuksesta. Tulokset auttavat ymmärtämään kaupunki-ilman pienimpien hiukkasten syntymisen syitä ja avaa uusia mahdollisuuksia ponnistuksissa kohti parempaa ilmanlaatua.

Liikenteen hiukkaspäästöt vaikuttavat kaupunkien ilmanlaatuun ja sitä kautta ihmisten terveyteen.   Tampereen teknillisen yliopiston aerosolifysiikan tutkimusryhmän johtamassa tutkimuksessa kyettiin ensimmäisenä yhdistämään kaupunkiympäristön pienimpien hiukkasten pitoisuudet liikenteeseen.  Tutkimus julkaistiin arvostetussa PNAS-julkaisusarjassa.

Tutkimuksessa keskityttiin nanoklustereihin eli aivan pienimpiin hiukkasiin. Erityisesti kaupunki-ilman osalta monet ilmakehän nanoklustereihin liittyvät asiat ovat olleet vielä epäselviä, jopa nanoklustereiden pitoisuudet ja lähteet. Nanoklustereiden määrällä ja ominaisuuksilla arvellaan olevan vaikutuksia esimerkiksi pilvien muodostumiseen. Nanoklustereiden koostumuksesta riippuen niillä voi olla myös terveysvaikutuksia.

– Liikenteen vaikutuksista näihin ulkoilman pienimpiin hiukkasiin ei tiedetty aiemmin juuri mitään. Tutkimuksemme mukaan jopa yli puolet tienvarren hiukkasista voi olla nanoklustereita, tutkimusta johtanut tutkimuspäällikkö Topi Rönkkö TTY:n aerosolifysiikan yksiköstä kertoo.

Tutkijat määrittivät myös nanoklustereiden päästökertoimet usealle liikenneympäristölle. Päästökertoimilla tarkoitetaan yhtä liikenteessä käytettyä polttoainekilogrammaa kohden syntyneiden nanoklustereiden lukumäärää.

– Uskon, että päästökertoimet voivat olla avuksi erityisesti ilmanlaatu- ja ilmastomallintajien tutkimuksessa, Rönkkö sanoo.

Mittausautolla halki Euroopan

Tutkijat tekivät mittauksia kahdessa paikassa Helsingissä: Kehä I:n varrella sekä rakennusten reunustaman kadun varrella. Lisäksi mittauksia tehtiin tien päällä ajoreitillä, joka ulottui Pohjois-Espanjasta Tampereelle. Paikallaan tehdyissä mittauksissa käytettiin Helsingin seudun ympäristöpalveluiden mittausasemia, kun taas tien päällä tehdyt mittaukset suoritettiin tutkimusajoneuvolla, niin sanotulla mobiililaboratoriolla. Kaikissa mittauksissa tärkeimpänä laitteena oli suomalaisen Airmodus Oy:n valmistama mittalaite (PSM, Particle size magnifier).

– Mobiililaboratorio ja siihen asennetut monipuoliset mittauslaitteistot mahdollistavat nanoklustereiden tutkimisen erilaisissa ympäristöissä ja jopa ajon aikana, tien päällä mittauksia kolmen muun tutkijan kanssa tehnyt professori Miikka Dal Maso TTY:ltä kertoo.

Vaikka liikenteen keskimääräiset nanoklusteripäästöt eli liikenteessä kulutettua polttoainekilogrammaa kohden syntyneiden nanoklustereiden määrä olivat näissä mittauksissa yleensä samaa luokkaa, nanoklustereiden pitoisuudet ilmassa vaihtelivat. Tutkimuksen mukaan se johtuu esimerkiksi tuuliolosuhteista ja siitä, kuinka avointa ympäristö on. Suurimmat keskimääräiset nanoklusteripitoisuudet mitattiin tunneleissa, mutta myös avoimissa ympäristöissä pitoisuudet nousivat hetkellisesti hyvinkin korkeiksi.

– Voi olla, että tulokset kannattaa huomioida esimerkiksi liikenneympäristöjen suunnittelussa Topi Rönkkö kertoo.

Autojen tekniikka vaikuttaa nanoklusteripäästöihin

Liikenneympäristöjen mittauksia tutkijat täydensivät moottorilaboratoriossa suoritetuilla kokeilla. Niiden tulokset tukivat liikenneympäristössä tehtyjen mittausten tuloksia: nanoklusterit ovat olennainen osa moottoreiden hiukkaspäästöä, mutta niiden määrä myös riippuu esimerkiksi ajotilanteesta. Tutkijoiden mukaan todennäköisesti myös ajoneuvoissa käytetyt tekniikat, sellaiset kuin polttoaine ja pakokaasun puhdistus, vaikuttavat nanoklusteripäästöön. Tähän viittaa myös havainnot tienvarresta: kaikkien mittauspaikan ohi ajaneiden autojen pakokaasussa nanoklustereita ei ollut.

– Esimerkiksi korkea pakokaasun rikkihappopitoisuus todennäköisesti edistää nanoklustereiden muodostumista ja siten suurentaa ajoneuvojen nanoklusteripäästöjä. Aiempien tutkimusten mukaan pakokaasun rikkihappopitoisuus riippuu ainakin moottorin kuormituksesta, katalysaattorin lämpötilasta sekä poltto- ja voiteluaineiden rikkipitoisuudesta, Rönkkö kertoo.

Tutkimukseen voi tutustua PNASin verkkosivuilla osoitteessa http://www.pnas.org/content/early/2017/06/26/1700830114. Tutkimus suoritettiin tiiviissä yhteistyössä TTY:n, Ilmatieteen laitoksen, Helsingin seudun ympäristöpalveluiden (HSY), Metropolia ammattikorkeakoulun ja Turun ammattikorkeakoulun kesken. Tutkimusta ovat rahoittaneet Tekes, Suomen Akatemia, Cleen Oy, Dinex Ecocat Oy, Neste Oyj, AGCO Power, Ab Nanol Technologies Oy ja Strategisen tutkimuksen neuvosto.

Lisätietoja: tutkimuspäällikkö Topi Rönkkö, fysiikan laboratorio, TTY. Puh: 040 198 1019, topi.ronkko@tut.fi

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, fysiikka, pnas, aerosolifysiikka