Ryhmä ilmakehätutkijoita Helsingin yliopistosta on löytänyt uusia yksityiskohtia tyydyttymättömien hiilivety-yhdisteiden hapetuksesta ilmakehässä. Havainnot ovat tärkeitä, koska mitä pidemmälle hapettunut on ilmakehässä oleva yhdiste, sitä suuremmalla todennäköisyydellä se johtaa aerosolihiukkasten syntymiseen. Ilmakehässä leijuvat pienen pienet osaset, aerosolihiukkaset, vaikuttavat sekä hengitysilman laatuun että ilmastoon. Tutkimukset tehtiin virtausreaktoreissa kahdessa eri laboratoriossa aloittamalla hapetusketju otsonolyysireaktiolla eli otsonin reaktiolla tutkitun hiilivedyn kanssa. Samoja hapetustuotteita havaittiin myös kenttämittauksissa. Havainnot on vastikään raportoitu julkaisuissa Journal of the American Chemical Society ja Angewandte Chemie International.

Tutkijaryhmä on vaihe vaiheelta analysoinut, miten hiiliketjurakenne vastaanottaa ilmakehän happimolekyylejä reaktiosarjassa, joka johtaa erittäin hapettuneisiin lopputuotteisiin. Se löysi ja kuvasi sellaisia kemiallisia yhdisteitä, joiden rakenne on aiemmin ollut mysteeri. Pitkälle hapettuneet haihtumattomat yhdisteet voivat osallistua tehokkaasti hiukkasten kasvattamiseen.

- Otsonolyysin aloittaman hapetusketjun seurauksena ilmakehään syntyy uusia, käytännössä haihtumattomia orgaanisia eli eloperäisiä yhdisteitä. Nimitämme niitä englanninkielisen akronyymin mukaan ELVOC-yhdisteiksi (Extremely Low-Volatility Organic Compounds). Nämä ELVOC-yhdisteet ovat varsinaisten aerosolihiukkasten esiaste, kuvailee tutkijatohtori Matti Rissanen Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen ilmakehätieteiden osastolta.

- Juuri tunnistetut haihtumattomat yhdisteet tiivistyvät pienimpienkin hiukkasten pinnalle kasvattaen niiden kokoa hitaasti. Kun hiukkanen kasvaa, siitä voi tulla pilvipisara, uuden pilven alku. Pilvet taas vaikuttavat maapallon säteilytasapainoon viilentämällä ilmakehää, selventää Rissasen kollega, tohtorikoulutettava Tuija Jokinen.

­- Pystyimme ensimmäistä kertaa havaitsemaan myös lyhytikäisiä happikeskisiä radikaaleja ilmanäytteistä. Sitä on aiemmin pidetty lähes mahdottomana, Jokinen lisää.

Tutkimustyössä hyödynnettiin kvanttikemiaa

Rissasen ja Jokisen tutkimustulokset on saatu sekä kokeellisesti laboratoriossa että luonnossa, mutta myös kvanttikemiallisia tietokonemalleja hyödyntämällä. Tutkijakaksikko on osallistunut aktiivisesti instrumenttien kehittämiseen, jotta hiilivetyjen reaktioiden pienimmätkin yksityiskohdat pystytään havaitsemaan ja todentamaan luotettavasti.

- Saimme selville muun muassa sen, että syklohekseenin otsonolyysin seurauksena tapahtuva hapetusketju etenee paljon pidemmälle kuin aiemmin on oletettu, sanoo Rissanen.

- Otsonolyysissa on tiedetty syntyvän 4-5 happiatomia sisältäviä yhdisteitä, mutta meidän mittauksissamme havaittiin jopa 10 tai 11 happiatomia sisältäviä molekyylejä. Saman hapetusmekanismin havaittiin toimivan myös suuremmissa eloperäisissä yhdisteissä.

Tutkijat Rissanen ja Jokinen ovat taustaltaan kemistejä. Kumpikin työskentelee akatemiaprofessori Markku Kulmalan johtamassa ilmakehätutkimuksen huippuyksikössä. Otsonolyysitutkimuksen kvanttikemialliset laskelmat Rissanen teki yhteistyössä Helsingin ja Kööpenhaminan yliopistojen kemian laitosten kanssa. Jokinen toteuttaa tutkimustyönsä seuraavan vaiheen analysoimalla ELVOC-yhdisteitä Etelämantereen puhtaassa ilmassa.

Rissasen tulokset on julkaistu Journal of the American Chemical Societyssa, Jokisen artikkeli ilmestyi Angewandte Chemie Internationalissa. Näihin tieteellisiin julkaisuihin hyväksytään vain murto-osa ehdolle lähetetyistä, uusia tutkimustuloksia esittelevistä artikkeleista.

rissanen kurtenC12O10-dimer-M0012

Kuvateksti:

Syklohekseenin otsonihapetuksessa autoksidaation kautta syntyvän C12H18O10 - molekyylin mahdollinen molekyylirakenne. Harmaat pallot ovat hiiliatomeja, punaiset happiatomeja ja valkoiset vetyatomeja. Esimerkki on ELVOC-tyypisestä molekyylistä, joka on hapettuneempi ja haihtumattomampi kuin mikään näiden hiilivetyjen ilmakehähapetuksessa syntyvä yhdiste, jota on aiemmin mitattu tai havaittu.

Kuva: Theo Kurtén

Linkki Rissasen tutkimukseen

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja507146s

Linkki Jokisen tutkimukseen

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201408566/abstract

www.atm.helsinki.fi/

Lisätietoja:

tutkijatohtori Matti P. Rissanen +358 045 8730170, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

akatemiatutkija Theo Kurtén, kemian laitos, +358 50 526 0123, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

tohtorikoulutettava Tuija Jokinen, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (palaa Suomeen maaliskuussa)

akatemiaprofessori Markku Kulmala, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Mai Allo, tutkimusavustaja, 050 319 9584

Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, tiedottaja, 050 415 0316

We use cookies on our website. Some of them are essential for the operation of the site, while others help us to improve this site and the user experience (tracking cookies).

You can decide for yourself whether you want to allow cookies or not. Please note that if you reject them, you may not be able to use all the functionalities of the site.

Ok