Tutkimus

Tutkimus paljastaa uutta tietoa ilmakehän hiukkasten muodostumisesta

Havumetsää
Pienhiukkaset vaikuttavat ilmakehän säteilytasapainoon ja siten maapallon ilmastoon. Havupuista haihtuvien yhdisteiden hapettuessa reaktiotuotteena syntyy pitkälle hapettuneita orgaanisia molekyylejä (highly oxygenated organic molecules, HOM). Uudessa tutkimuksessa on onnistuttu ensimmäistä kertaa selvittämään HOM-yhdisteiden rakennetta kokeellisin menetelmin.

Monoterpeenit ovat pääasiallinen ilmakehässä esiintyvien sekundääristen orgaanisten aerosolien (secondary organic aerosol, SOA) lähde. Monet ikivihreät havut, muun muassa männyt ja kuuset, haihduttavat monoterpeenejä ilmakehään. 

– Monoterpeenien hapettuessa syntyy pitkälle hapettuneita orgaanisia HOM-molekyylejä, jotka tiivistyvät ilmakehän muiden pienhiukkasten ympärille ja muodostavat suurempia SOA-hiukkasia. Tällaisia hiukkasia voi muodostua myös pelkästään hitaasti haihtuvista HOM-molekyyleistä, mutta prosessia ei ole vielä havaittu ilmakehässä tehdyissä kenttämittauksissa, kertoo aerosolianalytiikan tenure-track tutkija Matti Rissanen Tampereen yliopistosta.

Uudessa tutkimuksessa kartoitettiin ensimmäistä kertaa pitkälle hapettuneiden peroksidiradikaalien, joista HOM-yhdisteet muodostuvat, sekä niistä muodostuvien yhdistymistuotteiden rakenne. Erityisesti vähäisinä pitoisuuksina esiintyvillä yhdistymistuotteilla on tärkeä rooli ilmakehän pienhiukkasten muodostumisessa.

Tutkimus valottaa useiden HOM-RO2 radikaalien ja dimeerien rakennetta ja niiden muodostumista monoterpeenien otsonolyysireaktioiden seurauksena. Tutkimuksessa käytettiin myös ensimäistä kertaa online-tandemmassaspektrometria -menetelmää reaktiivisten yhdisteiden, kuten orgaanisten radikaalien, kemialliseen karakterisointiin.

– Tulokset lisäävät ymmärrystämme ilmakehän radikaaleista ja auttavat mallintamaan itsehapettumisen prosesseja sekä hiukkasmuodostuksessa erittäin tärkeiden dimeerien muodostumista, Rissanen kuvaa.

Vastaavaa tutkimusasetelmaa voidaan hyödyntää lyhytikäisten tai epävakaiden orgaanisten yhdisteiden – kuten orgaanisten radikaalien – tutkimukseen kaasufaasissa, jossa niiden pitoisuudet ovat vähäisiä ja joita ei voida tutkia offline-mittauksilla. 

Artikkeli on julkaistu Nature Communications -lehdessä: Structures and reactivity of peroxy radicals and dimeric products revealed by online tandem mass spectrometry.

Contact

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset