Tutkijat ovat löytäneet mekanismin, jolla typpihappo, rikkihappo ja ammoniakki voivat yhdessä muodostaa aerosolihiukkasia ja jääytimiä huomattavasti tehokkaammin kuin aiemmin tunnetut mekanismit.
Kolme ainetta osallistuvat hiukkasmuodostukseen molekyylitasolta saakka.
Nyt löydetyllä mekanismilla arvioidaan olevan merkitystä erityisesti troposfäärin yläosan kylmissä oloissa noin 10 kilometrin korkeudessa.
Kansainväliseen tutkimukseen osallistuivat Suomesta Helsingin yliopisto ja Ilmatieteen laitos. Tulokset julkaisi Nature-lehti.
Aerosolihiukkaset vaikuttavat sekä ihmisten terveyteen että ilmastoon.
Erityisesti ylempänä ilmakehässä hiukkasten vaikutus ilmastoon on merkittävä, sillä pilvipisaroiden ja jääkiteiden ytiminä ne osallistuvat pilvien muodostamiseen.
Huomattavan nopea tuottomekanismi
Aiemmin uskottiin, että hiukkasia muodostuu ylätroposfäärissä pääasiassa rikkihaposta ja vedestä. Nyt löydetty mekanismi tuottaa hiukkasia 10–1 000 kertaa nopeammin kuin rikkihappo ja vesi.
”Troposfäärin yläosassa muita hiukkaslähteitä on vähän, joten uudella mekanismilla voi olla suuri merkitys hiukkaspitoisuuteen”, sanoo apulaisprofessori Katrianne Lehtipalo.
Lehtipalo työskentelee sekä Helsingin yliopiston Ilmakehätieteen keskuksessa että Ilmatieteen laitoksessa.
Typpihapon ei ole oletettu juuri vaikuttavan aerosolihiukkasten muodostumiseen, vaikka isommissa hiukkasissa typpiyhdisteitä esiintyykin yleisesti.
Saman ryhmän aiemmassa tutkimuksessa kuitenkin osoitetaan, että kylmässä ilmassa typpihappo voi edistää hiukkasten kasvua ja alle –15 celsiusasteen lämpötiloissa jopa muodostaa hiukkasia yhdessä ammoniakin kanssa.
”Tämä on merkittävää, koska typpihappoa ja ammoniakkia on alailmakehässä jopa tuhat kertaa enemmän kuin rikkihappoa”, Lehtipalo sanoo.
Typpihappoa syntyy salamoinnin seurauksena myös ylempänä ilmakehässä.
Ammoniakkia, joka on pääosin peräisin maataloudesta, kulkeutuu sinne ajoittain ilmakehän alemmista kerroksista. Ammoniakin määrä ylätroposfäärissä tunnetaan kuitenkin vielä huonosti.
Tuntuu etenkin Aasian monsuunialueilla
Tuoreessa tutkimuksessa tehdyn mallinnusten avulla arvioitiin, että löydetty mekanismi lisää troposfäärin yläosien hiukkaspitoisuutta erityisesti Aasian monsuunialueilla. Ammoniakkia pääsee siellä nousemaan ylemmäs konvektion seurauksena.
Syntyneet hiukkaset voivat kuitenkin kulkeutua ilmakehässä pitkiäkin matkoja, jolloin ne vaikuttavat ilman hiukkaspitoisuuteen laajalla alueella.
Tutkimus tehtiin simuloimalla ylemmän troposfäärin olosuhteita laboratoriossa Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa Cernissä.
Keskuksen Cloud-kammiossa on mahdollista tutkia aerosolihiukkasten muodostumista ja kasvua ennennäkemättömällä tarkkuudella.
Kammio voidaan jäähdyttää alle 50 pakkasasteen lämpötilaan ja protonisynkrotronin avulla simuloida kosmista säteilyä ilmakehän eri kerroksissa.
(Kuva Hanna Manninen) Tutkimuksen mittaukset tehtiin Cernin Cloud-kammiossa.
Tilaa Kemia-lehti loppuvuodeksi 2022 ja auta Ukrainaa!
Lahjoitamme puolet tilausmaksusta ukrainalaisten auttamiseen Pelastakaa Lapset ry:n kautta.
