Takaisin

Uusi työkalu orgaanisten hiukkasten ominaisuuksien arvioimiseen

Olli-Pekka TikkanenVäitös sovelletun fysiikan alalta
Väittelijä: FM Olli-Pekka Tikkanen
Aika ja paikka: 17.12.2019 klo 12, SN200, Snellmania, Kuopion kampus

Filosofian maisteri Olli-Pekka Tikkasen väitöstyössä kehitettiin uusi työkalu orgaanisten aerosolihiukkasten ominaisuuksien arvioimiseen. Tämä työkalu on laskennallinen menetelmä, jonka avulla voidaan arvioida orgaanisista yhdisteistä koostuvien aerosolihiukkasten ominaisuuksia hiukkasten haihdutuskokeista. Väitöstyössä määritettiin uuden työkalun avulla alfa-pineenistä muodostuneissa hiukkasissa olevien orgaanisten yhdisteiden haihtuvuudet ja hiukkasten viskositeetti. Alfa-pineeni on haihtuva orgaaninen yhdiste, josta muodostuu hapetusreaktioiden kautta orgaanisia hiukkasia erityisesti pohjoisella havumetsävyöhykkeellä, johon Suomikin kuuluu.

Aerosolit ovat kiinteiden tai nestemäisten hiukkasten ja kaasun muodostama kokonaisuus. Ilmakehän aerosolit vaikuttavat merkittävästi niin säähän, ilmastoon kuin terveyteenkin. Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) mukaan aerosoleihin ja erityisesti niiden merkitykseen pilvien muodostumisessa liittyy huomattavia epävarmuuksia. Tikkasen väitöstyö tuo lisätietoa orgaanisten aerosolihiukkasten ominaisuuksista.

Hiukkasissa olevien orgaanisten yhdisteiden haihtuvuus ja hiukkasten viskositeetti ovat erityisen tärkeitä aerosolien ilmastovaikutuksen ymmärtämisessä. Näitä ominaisuuksia on kuitenkin haastava mitata hiukkasista suoraan. Ominaisuuksia voi tutkia esimerkiksi muodostamalla aerosolia laboratoriossa ja mittaamalla haihdutuskammiossa niiden koon muutosta. Hiukkasten koon muutoksesta voidaan kuitenkin suoraan arvioida vain suuntaa antavasti haihtuvuutta ja viskositeettia. Tikkasen väitöstyössä kehitetyssä menetelmässä hiukkasten haihtuminen mallinnetaan ensin tietokoneella, minkä jälkeen hyödynnetään tunnettuja optimointialgoritmeja kiinnostuksen kohteena olevien ominaisuuksien määrittämiseksi.

Väitöstyössä sovellettiin kehitettyä menetelmää alfa-pineenistä muodostuneiden orgaanisten hiukkasten ominaisuuksien tutkimiseen. Tutkimuksissa saatiin selville, että hiukkasista löytyvillä orgaanisilla yhdisteillä on huomattavasti pienempiä haihtuvuuksia, kuin on päätelty aikaisemmin kokeista, joissa hiukkasia kasvatetaan laboratoriossa. Samanlaiseen tulokseen on päädytty jo aikaisemmin, mutta nyt matalan haihtuvuuden yhdisteiden osuus pystyttiin määrittämään entistä tarkemmin.

Väitöstyössä havaittiin, että ilman suhteellisen kosteuden ollessa alhainen voi viskositeetti vaikuttaa orgaanisten yhdisteiden tiivistymiseen ja haihtumiseen hiukkasesta. Tuloksilla on merkitystä etenkin, kun tutkitaan aerosoleja ilmakehän yläosissa tai muutoin kuivissa olosuhteissa.

Filosofian maisteri Olli-Pekka Tikkasen sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Characterizing organic aerosol properties through process modelling tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii Reader David Topping Manchesterin yliopistosta ja kustoksena professori Kari Lehtinen Itä-Suomen yliopistosta.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/18421?encoding=UTF-8