Väitöstiedote:

Ilmaston ja terveyden kannalta tärkeiden nanohiukkasten koostumus riippuu paikallisista olosuhteista

Väitöskirjatutkimuksen tulosten perusteella paikalliset olosuhteet määräävät juuri syntyneiden nanohiukkasten esiintymisen ja koostumuksen ja muidenkin erittäin pienten hiukkasten koostumuksen. Luonnossa nuo olosuhteet liittyvät osaltaan säähän (esim. tuuli, auringon valo, sade) ja esimerkiksi vuorovesi-ilmiöön. Kuitenkin ihmisten toiminnasta syntyvillä päästöillä on myös usein ratkaiseva merkitys olosuhteisiin ja siten noiden nanohiukkasten syntyyn ja ominaisuuksiin. Kolmas tekijä luonnon prosessien ja ihmisen toiminnan lisäksi hiukkasten koostumuksen muuttumisessa on aika eli ajan kuluessa tapahtuva hiukkasten ikääntyminen kemiallisten reaktioiden seurauksena.

Ilmakehän nanohiukkasia tiedetään muodostuvan maailmanlaajuisesti eri ympäristöissä, ja niiden ilmastolliset ja terveydelliset vaikutusmahdollisuudet ovat kiistattomat. Kuitenkin noiden juuri syntyneiden hiukkasten koostumus ja ominaisuudet ovat olleet hyvin huonosti tunnettuja, koska niiden tutkiminen on ollut äärimmäisen hankalaa millä menetelmällä tahansa. Sen vuoksi tässä väitöskirjatyössä kehitettiin uudenlainen tutkimusmenetelmä, jolla pystytään tutkimaan erittäin pienten hiukkasten koostumusta ja koostumuksen muuttumista olosuhteiden ja ajan muuttuessa. Menetelmän toiminta perustuu yksinkertaistettuna kahteen peräkkäin sijoitettuun nanohiukkasia mittaavaan sähköiseen liikkuvuusanalysaattoriin ja orgaaniseen liuotinkaasuun.

Tätä menetelmää on sovellettu yhteistyössä muiden mittalaitteiden ja tutkijoiden kanssa eri ympäristöissä, kuten Alppien ja Apenniinien vuoristojen ympäröimässä erittäin saastuneessa Pohjois-Italiassa, jäiden hallitsemalla erittäin puhtaalla Arktisen Jäämeren napa-alueella ja paikallisesti luonnon ja kaupungin välimaastossa esimerkiksi Puijon Tornissa. Tässä väitöskirjatyössä mittausten analyysissä keskityttiin kuitenkin erityisesti biologisesti aktiivisen merellisen ympäristön (Atlantin rannikko, Irlanti) ja metsäisen ympäristön (Hyytiälän metsäasema, Suomi) nanohiukkasten muodostumiseen, koostumukseen ja muuntumiseen. Kenttämittausvaiheita lukuun ottamatta kehitys- ja tutkimustyö tehtiin Kuopion yliopiston Fysiikan laitoksella vuosien 2000–2009 aikana.

Väitöskirjatutkimuksen tulokset osoittivat merkittävän luonnon tuottaman orgaanisen osuuden meri- ja metsäympäristöissä syntyneissä nanohiukkasissa paikallisten luonnonolosuhteiden ollessa hyvin olennaisessa roolissa. Molemmissa luonnonympäristöissä näyttivät epäorgaaniset yhdisteet olevan kuitenkin välttämättömiä itse hiukkasten syntyyn, metsäympäristössä tämän epäorgaanisen yhdisteen ollessa ihmisten toiminnan tuottamaa. Hiukkasten synnyn lisäksi ihmisten tuottamat yhdisteet muokkasivat metsäympäristössä säännöllisesti myös hiukkasten koostumusta ja ominaisuuksia. Syrjäisellä meren rannalla hiukkasten syntyä ja ominaisuuksia säätelivät pääosin luonnon omien olosuhteiden muutokset. Molemmissa ympäristöissä eri yhdisteiden kesken hiukkasissa tapahtuneet reaktiot muokkasivat hiukkasten koostumusta ja ominaisuuksia, kun hiukkaset kasvoivat isommiksi orgaanisten aineiden vaikutuksesta. Havainnot luonnon orgaanisten aineiden ja ihmistoiminnan vaikutuksista nanohiukkasten koostumuksiin ja ominaisuuksiin ovat odotettavissa myös muissa ympäristöissä ympäri maailman ja siten ilmastolliset ja terveydelliset vaikutukset voivat kokonaisuutena olla hyvinkin merkittäviä.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Report Series in Aerosol Science, ISBN 978-952-5822-07-6. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:
Tutkija Petri Vaattovaara
p. 040 355 2532
petri.vaattovaara@uku.fi

Kuopion yliopisto
Viestintä
tiedotus@uku.fi