Puista haihtuvat tuoksuvat kaasut edistävät pilvien muodostumista

Kasveista vapautuvat seskviterpeenit eli tietyt kaasumaiset hiilivedyt vaikuttavat merkittävästi aerosolihiukkasten muodostumiseen ja sitä kautta pilviin. Tämä käy ilmi Helsingin yliopiston ja Paul Scherrer -instituutin kansainvälisessä tutkimuksessa. Tutkijoiden mukaan seskviterpeenit tulisi sisällyttää tuleviin ilmastomalleihin omana erillisenä tekijänään, jotta ennusteista saadaan entistä tarkempia.

Pilvipeitteen kehittyminen vaikuttaa ilmastoennusteisiin, sillä suurempi määrä pilviä heijastaa enemmän auringon säteilyä, mikä viilentää maapallon pintaa.

Tärkein hiukkasten muodostumiseen vaikuttava, ihmisen toiminnasta peräisin oleva kaasu on rikkihappona esiintyvä rikkidioksidi (SO₂), jota syntyy lähinnä hiilen ja öljyn poltosta. Tärkeimpiä reaktioon osallistuvia luonnonkaasuja puolestaan ovat puista ja pensaista lähtöisin olevat hiilivedyt, erityisesti terpeenit kuten monoterpeenit ja seskviterpeenit.

Ne ovat olennaisia ainesosia eteerisissä öljyissä, jotka haistamme vaikkapa ruohoa leikatessa tai metsässä kävellessä. Kun nämä aineet hapettuvat eli reagoivat otsonin kanssa, ne muodostavat ilmassa pienhiukkasia.

– Tiukentunut ympäristölainsäädäntö esimerkiksi tehtaisiin asennettavista suodattimista on viime vuosina merkittävästi laskenut rikkidioksidin pitoisuutta ilmakehässä. Sama suuntaus jatkuu, sanoo ilmakehätieteisiin erikoistunut tutkija Lubna Dada Paul Scherrer -instuutista. Tutkimukseen liittyvien kokeiden aikaan Dada työskenteli Helsingin yliopiston ilmakehätieteiden keskus INARissa.

– Terpeenipitoisuudet sen sijaan kasvavat, koska rasitus saa kasvit vapauttamaan niitä enemmän. Näin käy esimerkiksi lämpötilan noustessa ja sään ääri-ilmiöiden lisääntyessä, jolloin kasvit altistuvat entistä useammin kuivuudelle tai tulville.

Jotta ilmastoennusteista saataisiin tarkempia, on tärkeää tietää, kumpi edellä mainituista muutoksista on merkittävämpi hiukkasten muodostumisen kannalta. Tämä vaikuttaa siihen, muodostuuko pilviä enemmän vai vähemmän. Asiaa voidaan selvittää tutkimalla, miten kukin aineista osallistuu uusien hiukkasten muodostumiseen.

Ilmakehässä hiukkaset osallistuvat pilvien syntyyn

Aiemmin tutkimuksessa ei ole juurikaan keskitytty seskviterpeeneihin.

– Tämä johtuu siitä, että niiden mittaaminen on vaikeaa. Seskviterpeenit reagoivat hyvin nopeasti otsonin kanssa, minkä lisäksi niitä esiintyy ilmakehässä paljon vähemmän kuin muita kasvien tuottamia orgaanisia yhdisteitä, Dada kertoo.

Ilmaan vapautuu maailmassa vuosittain noin 465 miljoonaa tonnia isopreeniä ja 91 miljoona tonnia monoterpeenejä, kun taas seskviterpeenejä vapautuu vain 24 miljoonaa tonnia. Dadan tutkimuksessa kuitenkin osoitettiin, että seskviterpeeneillä on tärkeä rooli hiukkasten muodostumisessa. Mittausten mukaan ne muodostavat kymmenen kertaa enemmän hiukkasia kuin isopreeni ja monoterpeenit, kun yhdisteiden pitoisuus on sama.

Dada tutkijakollegoineen selvitti asian Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen CERNin CLOUD-hankkeen ainutlaatuisen tutkimuskammion avulla. Kammio on 30 kuutiometrin kokoinen suljettu tila, jossa voidaan simuloida erilaisia ilmakehän olosuhteita.

CERNin kansainväliseen CLOUD-hankkeeseen kuulunut tutkimus on julkaistu Science Advances -tiedelehdessä.

Julkaisu:

Lubna Dada et al., Role of sesquiterpenes in biogenic new particle formation.Sci. Adv.9,eadi5297(2023).DOI:10.1126/sciadv.adi5297

Yhteystiedot:

Lubna Dada, tutkija [englanniksi]
Ilmakehäkemian laboratorio
Paul Scherrer -instituutti, Sveitsi
Puhelin: +41 56 310 53 17
Sähköposti: lubna.dada@psi.ch 

Markku Kulmala, akatemiaprofessori
Ilmakehätieteiden keskus (INAR)
Helsingin yliopisto
Puhelin: 040 596 2311
Sähköposti: markku.kulmala@helsinki.fi