Tiedotearkisto: 2010

Nature-artikkeli: Uusi löydös muuttaa käsityksiä hiukkasten synnystä ja vaikutuksesta ilmastoon

14.10.2010 11:05

Kuva: Kirsti Kotro

Kasvillisuus, ja erityisesti havumetsät, tuottavat merkittävän määrän pienhiukkasia ilmakehään ja vaikuttavat näin oleellisesti ilmastoomme. Nature-lehdessä 14.10.2010 julkaistavan tutkimuksen mukaan nämä havumetsien tuottamat hiukkaset ovat olomuodoltaan kiinteitä, todennäköisesti lasimaisia. Aikaisemmin hiukkasten on ajateltu olevan nestemäisiä. Havainnolla on suuria vaikutuksia yleiseen käsitykseen hiukkasten synnystä ja niiden muuntumisesta sekä vaikutuksesta ilmastoon.

Pienhiukkaset vaikuttavat Maan säteilytasapainoon suoraan vuorovaikuttamalla auringon valon kanssa ja osallistumalla pilvenmuodostukseen. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan kasviperäisillä haihtuvilla yhdisteillä on merkittävä rooli uusien hiukkasten syntyprosessissa. Pohjoiset havumetsät ovat näin ollen tärkeässä roolissa ilmastomme viilentäjinä. Kasvien haihtuvista yhdisteistä syntyneiden SOA-hiukkasten (sekundääriset orgaaniset aerosolihiukkaset) kemiallinen koostumus vaihtelee ja on hyvin monimutkainen, eikä niiden fysikaalisesta olomuodosta ole ollut juurikaan tutkittua tietoa. Kansainvälinen tutkijayhteisö onkin jo pitkään tutkinut SOA-hiukkasten muodostumista ja ominaisuuksia selvittääkseen niiden vaikutuksia ilmakehässä ja tarkentaakseen näin ilmakehämalleista saatavia ennusteita.

Nature-lehdessä julkaistavan uuden tutkimuksen mukaan havumetsässä syntyneet SOA -hiukkaset ovat ilmakehäolosuhteissa olomuodoltaan kiinteitä, ja todennäköisesti lasimaisia, ainakin muutama tunti niiden muodostumisen jälkeen. Hiukkasten muodostumista ja käyttäytymistä kuvaavissa malleissa, jotka ovat osa ilmastonmuutosta ennustavia globaaleja malleja, on tähän asti oletettu, että SOA-hiukkaset ovat nestemäisiä pisaroita.

Löydön tehnyt tutkimusryhmä koostui Tampereen teknillisen yliopiston, Itä-Suomen yliopiston, Ilmatieteen laitoksen ja Helsingin yliopiston sekä kahden saksalaisen yliopiston ja tutkimusinstituutin tutkijoista. Havainnot tehtiin Itä-Suomen yliopiston fysiikan laitoksella Jorma Joutsensaaren kehittämässä koelaboratoriossa. Kokeissa tutkittiin hallituissa olosuhteissa mäntyjen tuottamista kemiallisista yhdisteistä syntyneitä hiukkasia. Lisäksi Hyytiälän tutkimusasemalla tutkittiin luonnollisessa havumetsässä muodostuneita ilmakehän pienhiukkasia.

Tutkimuksessa käytettiin uutta menetelmää, joka on kehitetty Tampereen teknillisen yliopiston fysiikan laitoksella yliopistotukija Annele Virtasen johdolla. -Törmäytimme nopeassa ilmavirtauksessa olevia hiukkasia metallialustaan. Jos hiukkaset ovat kiinteitä, ne kimpoavat törmäysalustasta pois, kun taas nestemäiset hiukkaset jäävät kiinni alustan pintaan, Virtanen kertoo.

Tulokset suuntaavat hiukkastutkimusta

Löydös vaikuttaa tiedeyhteisön käsitykseen hiukkasten käyttäytymisestä ilmakehässä, sillä hiukkasten olomuoto vaikuttaa muun muassa hiukkasten kykyyn imeä vettä tai muita kaasumaisia yhdisteitä itseensä ja edelleen niiden kykyyn toimia pilvien ja jääkiteiden tiivistymisytiminä. Tulos vaikuttaa myös hiukkasten elinaikaan ilmakehässä hidastamalla hiukkasissa tapahtuvia kemiallisia reaktioita.

-SOA-hiukkasten ominaisuuksista on aiemmin saatu keskenään ristiriitaisia tuloksia. Ne voivat selittyä sillä, etteivät hiukkaset olekaan nestemäisiä, kuten on yleisesti oletettu. Tuloksemme tulevat joka tapauksessa suuntaamaan SOA-hiukkasten tutkimusta maailmanlaajuisesti, kommentoi professori Ari Laaksonen Ilmatieteen laitokselta.

Lisätietoja:

Ilmatieteen laitos & Itä-Suomen yliopisto:
Professori Ari Laaksonen puh. 040 5137900, ari.laaksonen@fmi.fi

Tampereen teknillinen yliopisto:
Yliopistotutkija Annele Virtanen puh. 040 198 1002, annele.virtanen(at)tut.fi

Itä-Suomen yliopisto:
Yliassistentti Jorma Joutsensaari puh. 040 828 4146, jorma.joutsensaari(at)uef.fi

Helsingin yliopisto:
Professori Markku Kulmala puh. 040 596 2311, markku.kulmala(at)helsinki.fi

Nature-lehden artikkeli:
Annele Virtanen, Jorma Joutsensaari, Thomas Koop, Jonna Kannosto, Pasi Yli-Pirilä, Jani Leskinen, Jyrki Mäkelä, Jarmo Holopainen, Ulrich Pöschl, Markku Kulmala, Douglas Worsnop, Ari Laaksonen: "An amorphous solid state of biogenic secondary organic aerosol particles" DOI: doi:10.1038/

Ilmatieteen laitoksen tiedotteet ovat saatavilla myös RSS-syötteenä osoitteesta http://ilmatieteenlaitos.fi/tiedotteet/rss.