Tutkimusta kolmella toimialalla

Meteorologian ja meritieteen tutkimusohjelmassa tehdään meteorologista, ilmakehätieteellistä ja fysikaalista meritieteellistä perus- ja soveltavaa tutkimusta. Tutkimuskohteina ovat muun muassa eri aikaskaalojen ennustemallit, tutkimusaloihin liittyvät tieteelliset sovellukset ja kaukokartoitushavainnot sekä ilmastonmuutoksen vaikutukset ja niihin sopeutuminen.
 
Ilmastontutkimusohjelmassa tehdään ilmastojärjestelmän eri osiin liittyvää perus- ja soveltavaa tutkimusta. Tutkimuksen kohteina on erityisesti mennyt, nykyinen ja tuleva ilmasto sekä ilmakehän koostumus ja sen vaikutukset ilmastonmuutokseen ja ilmanlaatuun. Osa ohjelman työntekijöistä työskentelee Kuopion toimipisteessä.
 
Avaruus- ja kaukokartoituskeskus vastaa polaarialueiden ja lähiavaruuden tutkimuksesta ja toimintaan liittyvästä teknologian kehittämisestä. Tutkimuksen kohteina ovat erityisesti arktinen tutkimus sekä kaukokartoitus, uudet havaintomenetelmät ja avaruus. Avaruus- ja kaukokartoituskeskukseen kuuluvat Arktinen avaruuskeskus ja Sodankylän toimipiste.

Tiedeuutiset

Vuosittain julkaisemme noin 300 kansainvälisesti ennakkotarkastettua julkaisua.

Tiedeuutisissa kertomme Ilmatieteen laitoksen tutkimuksista ja niiden tärkeimmistä tuloksista kansantajuisesti.

« Takaisin

Uutta tutkimustietoa maakaasumoottorin tuottamista sekundäärisistä hiukkaspäästöistä

Uutta tutkimustietoa maakaasumoottorin tuottamista sekundäärisistä hiukkaspäästöistä

Ilmatieteen laitos tutki yhdessä VTT:n ja Tampereen teknillisen yliopiston kanssa maakaasumoottorin sekundäärisiä hiukkaspäästöjä. Kokeissa havaittiin maakaasumoottorin päästöillä olevan edellytyksiä muodostaa sekundäärisiä hiukkaspäästöjä ilmakehässä.

Maakaasumoottorin tuottamat sekundääriset eli kaasumaisista yhdisteistä ilmakehässä muodostuvat hiukkaspäästöt olivat keskimäärin yhtä tai kahta kertaluokkaa suuremmat kuin sen primääriset eli tuoreen pakokaasun hiukkaspäästöt. Suuremman massapitoisuuden lisäksi sekundääristen hiukkasten mitattiin olevan myös vähemmän haihtuvia kuin primääriset hiukkaset.  "Tämä tarkoittaa sitä, että sekundääriset hiukkaset voivat viipyä pidempään ilmakehässä kuin tuoreen pakokaasun hiukkaset.  Näin ollen niillä voi olla suurempi vaikutus ilmakehän säteilytasapainoon ja pilvipisaroiden muodostukseen", selittää tutkija Sanna Saarikoski. Maakaasumoottorin tuottaman sekundäärihiukkasmassan muodostumispotentiaali oli pienempi tai samalla tasolla kuin bensiiniautojen tai hapetuskatalysaattorilla varustettujen dieselajoneuvojen.

"Jo aiempien tutkimusten perusteella tiedettiin maakaasumoottorin primääristen hiukkasten massapitoisuuden olevan hyvin pieni. Tämä tutkimus kuitenkin osoitti, että sekundääriset hiukkaspäästöt maakaasumoottoreista voivat olla selvästi suurempia kuin primääriset hiukkaspäästöt", Saarikoski toteaa. Primääristen hiukkasten lisäksi myös sekundääriset hiukkaset lisäävät ihmisten altistusta hiukkaspäästöille. Näin ollen moottorien sekundääristen hiukkaspäästöjen mittaaminen nousee merkittäväksi tekijäksi.

Jälkikäsittelymenetelmät vaikuttivat hiukkaspäästöihin

Maakaasua käytetään maailmanlaajuisesti esimerkiksi energian tuotannossa sekä ajoneuvojen ja meriliikenteen polttoaineena. Myös maakaasumoottoreissa käytetään päästöjen jälkikäsittelymenetelmiä tiukempien päästörajojen saavuttamiseksi. Työssä tutkittiin kahden eri katalyytin vaikutusta maakaasumoottorin primääreihin ja sekundäärisiin hiukkaspäästöihin. Katalyytin tyypin ja toimintalämpötila vaikuttivat sekundääristen hiukkaspäästöjen pitoisuuteen, kemialliseen koostumukseen ja haihtuvuuteen. Esimerkiksi korkea katalyytin lämpötila edisti sekundääristen sulfaattihiukkasten muodostumista, kun taas alhaisilla katalyyttilämpötiloilla sekundäärisissä hiukkasissa oli enemmän nitraattia. Sulfaatin ja nitraatin lisäksi sekundäärinen hiukkasmassa koostui orgaanisista yhdisteistä ja ammoniumista.

Päästömittauksiin käytettiin bensiinimoottoria, joka oli muutettu maakaasulla toimivaksi. Sekundääristen hiukkasten muodostumista kaasumaisista päästöistä simuloitiin Potential Aerosol Mass (PAM) -kammion avulla. PAM-kammiossa pakokaasun ikääntymistä ilmakehässä simuloidaan hapettamalla sitä ultraviolettivalon avulla, jolloin kaasumaisista yhdisteistä muodostuu sekundääristä hiukkasmateriaalia. Tässä tutkimuksessa PAM-kammion hapetusaika vastasi enintään 11 päivää ilmakehän hapetusolosuhteissa. Hiukkasten kemiallista koostumusta mitattiin aerosolimassaspektrometrillä.

Tutkimus tehtiin Tekesin rahoittamassa "Controlling Emissions of Natural Gas Engines (CENGE)" -projektissa. VTT:n, Tampereen Teknillisen yliopiston ja llmatieteen laitoksen lisäksi projektissa oli mukana yrityspartnereina Wärtsilä Finland, Dinex Ecocat, Dekati, Neste, Suomi Analytics ja AGCO Power.

Lisätietoja:

Tutkija Sanna Saarikoski, sanna.saarikoski@fmi.fi

Alanen, J., Simonen, P., Saarikoski, S., Timonen, H., Kangasniemi, O., Saukko, E., Hillamo, R., Lehtoranta, K., Murtonen, T., Vesala, H., Keskinen, J., Rönkkö, T. Comparison of primary and secondary particle formation from natural gas engine exhaust and of their volatility characteristics. Atmos. Chem. Phys., 17, 8739–8755, 2017

https://www.atmos-chem-phys.net/17/8739/2017/acp-17-8739-2017.pdf 

 


Lisää tiedeuutisia arkistossamme

Yhteyshenkilöt

Tieteellinen johtaja Ari Laaksonen
puh. 029539 5530

Meteorologia ja meritiede:
Toimialajohtaja Sami Niemelä
puh. 029 539 4172

Ilmastontutkimus:
Toimialajohtaja Hannele Korhonen
puh. 029 539 2135

Avaruus- ja kaukokartoitus:
Toimialajohtaja Jouni Pulliainen
puh. 029 539 4701