Pienhiukkasten kasvu CERNin CLOUD-kokeissa

Suomalaislaitteilla kyettiin määrittämään kasvavien pienhiukkasten koostumus CERNin kammiokokeissa.

Tutkimus tehtiin osana CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoors Droplets) -projektia Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus Cernissä. Suomesta projektiin osallistuvat Ilmatieteen laitoksen lisäksi Helsingin ja Itä-Suomen yliopistot. CLOUD-projektin tutkimuskammio on ultrapuhdas, ja kokeissa käytetyt, pienten molekyyliryppäiden koostumusta mittaavat instrumentit ovat erottelukyvyltään tällä hetkellä maailman kärjessä. Kokeiden tarkoituksena oli selvittää erilaisten emäksisten ja pitkälle hapettuneiden orgaanisten aineiden osuutta pienhiukkasten muodostukseen.

CLOUD-kokeissa käytetään tarkkoja massaspektrometreja kaikkein pienimpien molekyyliryppäiden koostumuksen mittaamiseen. Hiukkaset kuitenkin kasvavat nopeasti, jolloin niistä tulee liian suuria kyseisten laitteiden havaittaviksi. Tutkimuksessa seurattiin kasvavien hiukkasten koostumusta epäsuoralla menetelmällä, jossa mitattiin H-TDMA (hygroscopic tandem differential mobility analyzer) ja O-TDMA (organic tandem differential mobility analyzer) -laitteilla hiukkasten hygroskooppisuutta ja etanoli-affiniteettia, eli kykyä imeä itseensä vesi- ja etanolihöyryjä. O-TDMA on Itä-Suomen yliopistossa kehitetty mittalaite.

Tulokset osoittivat, että hiukkasten kasvaessa suuremmiksi, rikkihapon suhteellinen osuus hiukkasissa pienenee ja, kokeesta riippuen, ammoniakin tai orgaanisten aineiden osuus kasvaa.

Lisätietoja:

Professori Ari Laaksonen, puh. 029 539 5530, ari.laaksonen@fmi.fi

Keskinen, H., Virtanen, A., Joutsensaari, J., Tsagkogeorgas, G., Duplissy, J., Schobesberger, S., Gysel, M., Riccobono, F., Slowik, J. G., Bianchi, F., Yli-Juuti, T., Lehtipalo, K., Rondo, L., Breitenlechner, M., Kupc, A., Almeida, J., Amorim, A., Dunne, E. M., Downard, A. J., Ehrhart, S., Franchin, A., Kajos, M.K., Kirkby, J., Kürten, A., Nieminen, T., Makhmutov, V., Mathot, S., Miettinen, P., Onnela, A., Petäjä, T., Praplan, A., Santos, F. D., Schallhart, S., Sipilä, M., Stozhkov, Y., Tomé, A., Vaattovaara, P., Wimmer, D., Prevot, A., Dommen, J., Donahue, N. M., Flagan, R.C., Weingartner, E., Viisanen, Y., Riipinen, I., Hansel, A., Curtius, J., Kulmala, M., Worsnop, D. R., Baltensperger, U., Wex, H., Stratmann, F., and Laaksonen, A. (2013)Evolution of particle composition in CLOUD nucleation experimentsAtmos. Chem. Phys., 13, 5587-5600, doi:10.5194/acp-13-5587-2013

http://www.atmos-chem-phys.net/13/5587/2013/acp-13-5587-2013.html