Nestemäiseksi luultu hiukkanen onkin lasimainen

Ulkoilman pienhiukkasia on tutkittu paljon viime vuosina. Tutkimuksista huolimatta esimerkiksi pienhiukkasten koostumuksessa ja muodostumisprosesseissa on vielä tuntemattomia asioita. Jonna Kannosto kehitti väitöskirjassaan mittausmenetelmän, jolla pystytään selvittämään hiukkasten tiheyttä ulkoilmassa. Näin voidaan saada tietoa hiukkasten koostumuksesta.

Perinteisesti hiukkasen ominaisuuksia on tutkittu keräämällä suodatinnäytteitä, punnitsemalla näytteet sekä tekemällä kemiallisia analyysejä. Tämä menetelmä ei kuitenkaan sovellu hyvin pienille, 100 nanometriä (nm) pienemmille hiukkasille, koska hiukkasten massa on hyvin pieni ja ulkoilmassa hiukkasten lukumäärä on verraten alhainen. Kannosto on väitöskirjassaan kehittänyt menetelmän, jonka avulla pystytään mittaamaan hyvin pienten, jopa 10 nanometrin kokoisten hiukkasten tiheyttä ulkoilmassa, vieläpä 10 minuutin välein. Tämä mahdollistaa hiukkasten tiheyden tutkimisen myös ilmakehäprosessien aikana. Kannosto tutki hiukkasten tiheyttä kahden viikon ajan. Hiukkasten tiheys vaihteli mittausjakson aikana.
 

Hiukkasen olomuodolla on merkitystä
 

Viime aikoihin asti pienten ulkoilmahiukkasten on oletettu olevan nestemäisiä. Kannoston väitöskirja osoittaa, että hiukkaset (20 nm -120 nm) ovat kiinteitä, lasimaisia. Tämä uusi tieto muuttaa tiedeyhteisön ymmärrystä pienhiukkasista ja niiden käyttäytymisestä ilmakehässä. Esimerkiksi pilvenmuodostus on merkittävä ilmakehän prosessi, koska pilvien vaikutus maapallon säteilytasapainoon on huomattava. Pilvet voivat heijastaa osan auringosta tulevasta säteilystä takaisin avaruuteen, jolloin pilvillä on viilentävä vaikutus maapallon lämpötilaan. Kiinteä hiukkanen ei pysty kasvamaan yhtä nopeasti kuin vastaava nestemäinen hiukkanen, koska sen vedenottokyky ole yhtä hyvä.

–Hiukkasen olomuoto vaikuttaa myös hiukkasen kokoon ja ikään ilmakehässä. Näillä ominaisuuksilla on merkittävä vaikutus näkyvyyteen ja hiukkasten terveysvaikutuksiin. Esimerkiksi Pekingin olympialaisten aikana vuonna 2008 päästöjä rajoitettiin ja näkyvyys parani dramaattisesti.

Hiukkasilla voi olla myös lämmittävä vaikutus ilmastoon. Esimerkiksi polttoprosesseissa syntyvä musta noki pystyy sitomaan itseensä auringon säteilystä tulevaa lämpöä.

–Sään-, ilmakehän- ja ilmastonmallinnus vaatii tarkkoja malleja myös hiukkasista. Hiukkasten kokonaisvaikutus ilmaston lämpenemiseen on tällä hetkellä vielä suuri epävarmuustekijä. Mitä enemmän hiukkasen ominaisuuksia pystytään mittauksilla tutkimaan, sen tarkempia malleja pystytään luomaan. Tarkat ilmastonmuutosmallit auttavat päästönormien luomisessa, joita noudattamalla ilmaston lämpenemistä voitaisiin hidastaa.
 

Väitöstilaisuus perjantaina 14.9.
 

Diplomi-insinööri Jonna Kannoston aerosolifysiikan alaan kuuluva väitöskirja Measurement of the Physical Properties of Secondary Organic Aerosol Particles (“Sekundääristen orgaanisten aerosolihiukkasten ominaisuuksien mittaaminen”) tarkistetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunnassa perjantaina 14.9.2012 kello 12.00 Sähkötalossa, salissa S4 (Korkeakoulunkatu 3, Tampere). Vastaväittäjänä toimii dosentti Heikki Lihavainen Ilmatieteenlaitokselta. Tilaisuutta valvoo professori Jorma Keskinen TTY:n fysiikan laitokselta.

Jonna Kannosto on kotoisin Raumalta ja työskentelee tuotepäällikkönä Dekati Oy:ssä.

Lisätietoja: Jonna Kannosto, puh. 044 357 8320, jonna.kannosto@dekati.fi