Ajoneuvojen polttomoottorien suorien hiukkaspäästöjen lisäksi myös tietyt pakokaasun sisältämät kaasumaiset yhdisteet voivat tiivistyä hiukkasiksi nukleaatioksi kutsutussa prosessissa. Tarkkaa mekanismia ja määrää nukleaatiolle ajoneuvojen pakokaasussa ei kuitenkaan vielä tunneta.

Ulkoilman pienhiukkaset vaikuttavat heikentävästi ihmisten terveyteen ja näkyvyyteen, mutta niillä on myös erisuuntaisia vaikutuksia Maan säteilytasapainoon. Liikenteen hiukkaspäästöt sisältävät sekä ilmastoa lämmittäviä että sitä viilentäviä hiukkasia. Kokonaisvaikutukseen liittyy kuitenkin vielä suuria epävarmuuksia. 

Etenkin ajoneuvopakokaasussa tapahtuva nukleaatiomekanismi ja -nopeus ovat olleet huonosti tunnettuja. Nukleaationopeutta eri parametrien suhteen tutkimalla saadaan tietoa sekä nukleaatiomekanismista että liikennemäärien, polttoaineen laadun ja pakokaasun puhdistustekniikoiden vaikutuksesta ilmakehän hiukkaspitoisuuksiin laajemmassa mittakaavassa. Miska Olin tutki väitöskirjatyössään, miten nukleaatiolle tärkein yhdiste – rikkihappo – muodostuu ja muodostaa uusia hiukkasia sekä tuoreessa että kaupunkiympäristöön jo levinneessä pakokaasussa.

Väitöskirjatyössä muun muassa kehitettiin virtauslaskentaa hyödyntävä aerosolimalli ja pakokaasuolosuhteita kuvaavaa rikkihapon tuottolaitteistoa sekä toteutettiin kuukauden pituinen rikkihappo- ja pienhiukkasmittaus vilkasliikenteisen tien laidalla uusimpia mittaustekniikoita käyttäen.

– Koska teorioiden perusteella lasketut nukleaationopeudet poikkeavat mitatuista jopa useilla kertaluokilla, nukleaationopeudet pakokaasussa selvitettiin laboratoriokokeiden ja inversiomallinnusten avulla. Vaikka nopeudet selvitettiin vain binääriselle rikkihappo-vesinukleaatiolle, tulokset parantavat mahdollisuuksia vielä moniulotteisemmille jatkotutkimuksille, joissa otettaisi huomioon myös muita hiukkasia muodostavia yhdisteitä hyvin laajakirjoisessa pakokaasussa, Miska Olin sanoo.

Miska Olin asuu Kangasalla ja työskentelee Tampereen yliopistossa. Hän on kotoisin Porista.

Diplomi-insinööri Miska Olinin fysiikan alaan kuuluva väitöskirja On Sulfuric Acid and Nanocluster Formation in Vehicle Exhaust tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa pe 25.9.2020 klo 12 Sähkötalon auditoriossa SA203 (S2), Korkeakoulunkatu 3, Tampere. Vastaväittäjänä toimii professori Jorma Jokiniemi Itä-Suomen yliopistosta. Kustoksena toimii professori Miikka Dal Maso Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Väitöstilaisuuteen mahtuu vain rajallinen määrä osallistujia. Yleisön on mahdollista myös seurata väitöstä etäyhteyden kautta.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1665-5