Kun ilmakehän mustahiilipartikkelit eli nokihiukkaset vanhenevat, niiden absorptio, sironta ja yksittäissironta-albedo kasvavat. Hiukkasten ilmakehää lämmittävä vaikutus säilyy kuitenkin pitkään.

Tieto käy ilmi Itä-Suomen yliopiston johtamasta tutkimuksesta, johon osallistuivat myös Ilmatieteen laitos ja Rostockin yliopisto.

Tutkimuksen tulokset auttavat tarkentamaan arvioita pienpolton päästöjen ilmasto- ja terveysvaikutuksista.

Löydökset korostavat, että on tärkeää selvittää ilmakehässä tapahtuva muutunta päästöissä mahdollisimman tarkasti, jotta palamishiukkasten vaikutukset ympäristöön ja ihmisiin kyetään kuvaamaan oikein.

Tutkimusartikkeli Photochemical Aging Induces Changes in the Effective Densities, Morphologies, and Optical Properties of Combustion Aerosol Particles on julkaistu Environmental Science & Technology -lehdessä.

Tulokset sekä mittaamalla että mallintamalla

Puun ja ruskohiilen poltosta sekä Cast-nokigeneraattorista syntyvien nokihiukkasten fotokemiallista muutuntaa selvitettiin tutkimuksessa sekä mittaamalla että mallintamalla.

Nokihiukkasten yksityiskohtaista rakennetta tarkasteltiin APM-SMPS-mittauslaitteistolla ja elektronimikroskooppianalyyseilla.

Tutkijat havaitsivat, että efektiivinen tiheys kasvaa selvästi nokihiukkasten ikääntyessä. Taustalla on niiden rakenteessa tapahtuvien muutosten ja kondensoituvien yhdisteiden vaikutus.

Rakennemuutoksia tapahtui erityisesti yli sadan nanometrin kokoisissa hiukkasissa. Ketjumaiset rakenteet luhistuivat, ja tiivistyneet yhdisteet täyttivät tyhjät paikat ja pinnoittivat nokiagglomeraatit.

Kun sironta kasvaa, hiukkasista tulee jäähdyttimiä

Yksittäissironta-albedo kertoo, kuinka suuri osuus valon vaimenemisesta on sirontaa. Jos osuus on pieni, hiukkaset lämmittävät ilmakehää, jolloin niiden säteilypakote on positiivinen.

Kun sironnan osuus kasvaa, hiukkaset jäähdyttävät ilmakehää eli niiden säteilypakote on negatiivinen.

Mallilaskelmien mukaan hiukkasten säteilypakote pieneni ikääntymisen vaikutuksesta, mutta nokihiukkasten säteilypakote pysyi positiivisena, kunnes ei-absorboivan pinnoitteen osuus hiukkasmassasta ylitti 90 prosenttia.

Polttoprosesseissa syntyviä mustahiilihiukkasia tutkittiin Pear-virtausreaktorissa Itä-Suomen yliopiston Ilmari-tutkimusyksikössä Kuopiossa.

Tutkimus oli osa Suomen Akatemian rahoittamaa Musta ja ruskea hiili ilmakehässä ja kryosfäärissä (BBrCAC) -hanketta.

(Kuva Adobe Stock) Ilmakehään päätyvä musta hiili eli noki vaikuttaa sekä ympäristöön että ihmisen terveyteen.

Lue myös:

Mustan hiilen pitoisuuksia voi nyt seurata reaaliajassa verkossa

Sade puhdistaa ilmakehää mustasta hiilestä ja sulfaatista

Tilaa Kemiamedian uutiskirje!

Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tärkeimmät tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista.

Arvomme uusien uutiskirjetilaajien kesken palkintoja.

Lue lisää ja tee tilaus täällä.

P.S. Oletko kemian seurojen jäsen? Jos haluat uutiskirjeemme myös vuonna 2023, käy uusimassa tilauksesi täällä.