Pienimpien hiukkasten vaikutus ilmanlaatuun osoittautui suurimmaksi
Joka päivä yli 10 000 ihmistä kuolee ilmakehän ilmansaasteisiin. Halkaisijaltaan alle 2,5 mikrometrin kokoisten ilmakehässä esiintyvien hiukkasten suurimittaista kertymistä on pidetty suurimpana uhkana ihmisten terveydelle: mitä suurempi massa ja mitä heikompi näkyvyys, sitä suurempi uhka.
Vasta tuoreimmissa tutkimuksissa on kiinnitetty enemmän huomiota halkaisijaltaan alle 100 nanometrin pienhiukkasiin, sillä niiden paino ja pinta-ala ovat verrattain mitättömät. Ei ole ollut varmaa, voivatko tällaiset hiukkaset kasvaa niin suuriksi, että ne alkavat vaikuttaa näkyvyyteen ja ihmisten terveyteen.
Helsingin yliopiston Ilmakehätieteiden keskuksen tutkijat ovat yhdessä kiinalaisten yhteistyökumppaneidensa kanssa havainneet, että jos suurimpien hiukkasten kertymiseen halutaan ratkaisu, on aloitettava pienimmistä hiukkasista.
– Huomasimme, että pienimpien hiukkasten vaikutus on kaikkein suurin, kertoo akateemikko Markku Kulmala Ilmakehätieteiden keskuksesta (INAR).
Kahden vastikään valmistuneen tutkimuksen tulokset julkaistiin Faraday Discussions- ja Nature NPJ climate and atmospheric science -tiedelehdissä.
Mikä saa hiukkaset pysymään koossa ja kasvamaan tietyn kokoisiksi?
Kun ilmakehässä on tarpeeksi hiukkasten muodostumiselle vaadittavia höyryjä ja kun olosuhteet ovat suotuisat, ilmaan ilmestyy yhtäkkiä halkaisijaltaan noin yhden nanometrin kokoisia hiukkasia. Tätä ilmakehässä tapahtuvaa uusien pienhiukkasten muodostumista havaitaan monissa eri ympäristöissä ympäri maailmaa. Ilmiö tunnetaan kaasu-hiukkasmuuntumana.
– Hiukkasia on satoja tuhansia yhtä kuutiosenttimetriä kohden etenkin suurkaupungeissa, joissa yhdistyvät kasvava väkiluku ja saasteiden lisääntyminen, kertoo Lubna Dada Ilmakehätieteiden keskuksesta.
Onko näillä kaikkein pienimmillä hiukkasilla vaikutusta saastesumun muodostumiseen, näkyvyyteen ja ilmansaasteisiin? Tutkijat ottivat tämän pitkäaikaisen kiistakapulan käsittelyyn. Kahdessa rinnakkaistutkimuksessa tutkittiin Pekingin keskustan saastesumua uusimpien huippututkimusvälineiden avulla.
Ensimmäisessä tutkimuksessa tarkkailtiin juuri muodostuneiden, arviolta yhden nanometrin kokoisten hiukkasten kasvua ja kemiallista koostumusta. Kasvua seurattiin niin kauan, että niiden koko alkoi vaikuttaa hiukkasmassan kertymiseen. Näin selvitettiin hiukkasten muodostumisen syitä sekä sitä, miksi ne pysyvät koossa ja kasvavat kertymisen kannalta riittävän suuriksi.
Toisessa tutkimuksessa tutkijat arvioivat maan tasolla sijaitsevien lähteiden osuutta saastesumun muodostumiseen ja kertymiseen. Mittauksia tehtiin katutasolla ja 260 metriä sen yläpuolella.
Pienimmälläkin on merkitystä
Tutkimustulosten perusteella Pekingin ja muiden suurkaupunkien pienimmät hiukkaset muodostuvat kaasuolomuotoisesta rikkihaposta sekä ammoniakista tai amiineista, joita esiintyy kaikkialla. Samoin kaikkialla kaupungeissa esiintyy orgaanisia yhdisteitä ja nitraattia, joiden tiivistyminen saa hiukkaset kasvamaan.
Suorat hiukkaspäästöt liikenteestä ja muusta ihmislähtöisestä toiminnasta kyllä lisäävät saastesumun muodostumista, mutta yhtä merkittäviä tekijöitä ovat uusien hiukkasten muodostuminen ja kasvu.
Ilmansaasteiden aiheuttamien ongelmien lievittämiseksi ja saastesumun vähentämiseksi tutkijat ehdottavat, että huomio kiinnitettäisiin kaikkein pienimpiin hiukkasiin ja höyryihin.
– On ratkaisevan tärkeää hallita hiukkasten muodostumiseen ja kasvuun vaadittavia höyryjä, Dada toteaa.
Kupla estää laimentumisen
Tutkimuksissa havaittiin myös, että uusien hiukkasten muodostuminen on alueellinen, yli 100 kilometrin alueen kattava ilmiö. Toisaalta ilmiön voimistuminen ja hiukkasten kasvu saastesumun kertymisen kannalta riittävän suureksi on pikemminkin paikallista.
Maan tasolla lisääntyneet saasteet sekä korkeat rakennukset ja muut kiihtyvän kaupungistumisen ilmentymät muodostavat yhdessä eräänlaisen kuplan, joka eristää kaupungin ylemmästä ilmakehästä.
Mitä enemmän saasteita kuplan sisälle jää, sitä vakaammaksi kupla muuttuu, jolloin saasteet eivät pääse laimentumaan ylemmäs ilmakehään, vaan keskittyvät ihmisten asuttamaan kaupunkiin. Ilmiö on luonteeltaan itseään voimistava: saasteiden lisääntyminen edistää niiden jäämistä kuplaan. Se puolestaan pahentaa maan tasolla olevaa saastesumua entisestään.
– Toisin sanoen liikenteestä, teollisuudesta ja muusta ihmisen toiminnasta suoraan lähtöisin olevien hiukkasten lisäksi on hillittävä myös vastaavista päästölähteistä peräisin olevia höyryjä, jotka kykenevät muodostamaan siemenhiukkasia omin voimin tai kasvattamaan ilmakehässä jo esiintyviä hiukkasia. Ison ongelman ratkaiseminen alkaa pienestä, Dada tiivistää.
Julkaisut:
Kulmala et al. (2021) Is reducing new particle formation a plausible solution to mitigate particulate air pollution in Beijing and other Chinese megacities? Faraday Discussions.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/FD/D0FD00078G#!divAbstract
Du and Dada et al. (2021) A 3D study on the amplification of regional haze and particle growth by local emissions. Nature NPJ climate and atmospheric science.
https://www.nature.com/articles/s41612-020-00156-5
Lisätietoja:
Markku Kulmala
Akateemikko, professori, Helsingin yliopisto
Ilmakehätieteiden keskus (INAR)
markku.kulmala@helsinki.fi
040 596 2311
Twitter: @MarkkuKulmala1
Lubna Dada
Tohtori, tutkijatohtori, Helsingin yliopisto
Ilmakehätieteiden keskus (INAR)
lubna.dada@helsinki.fi
050 448 8568
Twitter: @Dadalubna
Wei Du
Tohtori, tutkijatohtori, Helsingin yliopisto
Ilmakehätieteiden keskus (INAR)
wei.du@helsinki.fi
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Johanna PellinenViestintäpäällikkö
Puh:+358 43 8245 394johanna.p.pellinen@helsinki.fiKuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
PL 3
00014 Helsingin yliopisto
02941 22622 (mediapalvelu) 02941 911 (vaihde) (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen yhteisö, joka tuottaa tieteen voimalla kestävää tulevaisuutta koko maailman parhaaksi. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa Helsingin yliopisto sijoittuu maailman parhaan yhden prosentin joukkoon. Monitieteinen yliopisto toimii neljällä kampuksella Helsingissä sekä Lahden, Mikkelin ja Seinäjoen yliopistokeskuksissa. Lisäksi sillä on kuusi tutkimusasemaa eri puolilla Suomea ja yksi Keniassa. Yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto oli hakijoiden ykköstoive yhteishaussa28.3.2024 11:38:03 EET | Tiedote
Hakijoita kandi- ja maisteriohjelmiin oli yli 31 000. Ensisijaisten hakijoiden määrän perusteella Helsingin yliopisto oli Suomen suosituin yliopisto. Tutut alat – oikeustiede, lääketiede ja psykologia – olivat jälleen Helsingin yliopiston suosituimpia hakukohteita.
Modernin ajan suurinta aurinkomyrskyä jäljitettiin Lapin puiden vuosirenkaista28.3.2024 09:34:22 EET | Tiedote
Helsingin yliopiston johtama tutkimusryhmä pystyi mittaamaan vuoden 1859 Carringtonin aurinkomyrskyn jälkeisen piikin Lapin puiden radiohiilipitoisuuksista. Jäljitys auttaa varautumaan vaarallisiin aurinkomyrskyihin.
KUTSU MEDIALLE 10.4; Mistä europarlamenttivaaleissa puhutaan, tutkijoiden ajankohtaisimmat asiat esillä27.3.2024 14:05:26 EET | Kutsu
Kesäkuun Euroopan parlamentin vaalit käydään entistä kireämmässä maailmanpoliittisessa tilanteessa. Mikä merkitys EU-vaaleilla on Euroopan ja Suomen suunnalle? Millaisessa poliittisessa tilanteessa EU-vaaleihin lähdetään? Entä millaisia valtakamppailuja Euroopan parlamentin sisällä käydään?
Tutkijat selvittivät, miten musiikki katoaa aivoista27.3.2024 12:00:00 EET | Tiedote
Sävelkuurolta ihmiseltä puuttuu kyky tunnistaa melodioita. Tuore tutkimus onnistui paikantamaan sävelkuurouden eli amusian todennäköisen alkuperän aivoissa. Ilmiön jäljille päästiin tutkimalla tapauksia, joissa aivoinfarkti oli aiheuttanut amusian.
Plastiikkakirurgian professori Virve Koljoselle J. V. Snellman -palkinto26.3.2024 18:00:00 EET | Tiedote
Helsingin yliopisto on myöntänyt J. V. Snellmanin nimeä kantavan tiedonjulkistamispalkinnon vuonna 2024 professori Virve Koljoselle. Koljonen viestii erikoisalastaan plastiikkakirurgiasta aktiivisesti ja yleistajuisesti sosiaalisessa mediassa ja on tavoittanut laajasti niin ammattilaisia kuin suurta yleisöä.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme