Nanoskalowe skupiska cząstek rzucają światło na losy aerozoli
Jeśli chodzi o aerozole i ich wpływ na środowisko, często kojarzymy je z zakazem stosowania chemikaliów zubożających warstwę ozonową (CFC) wprowadzonym w latach 70. ubiegłego wieku. Chociaż chemikalia te wycofano już dawno temu, inne aerozole są nadal używane i uwalniane do atmosfery na całym świecie, a prawda jest taka, że nadal niewiele wiemy o ich wpływie na środowisko. Jak wyjaśnia dr Katrianne Lehtipalo z Instytutu Badań nad Systemem Atmosfery i Ziemi Uniwersytetu Helsińskiego, „Istnieje duża zmienność zarówno pod względem źródeł (naturalnych i antropogenicznych), jak i właściwości (stężenie, wielkość, skład itd.) cząstek aerozoli, co utrudnia dokładne modelowanie ich wpływu na chmury i klimat. Musimy dowiedzieć się więcej o tym, jak powstają aerozole i w jaki sposób ulegają przemianom w atmosferze”. Taki też był cel projektu nanoCAVa (Formation of nano-scale clusters from atmospheric vapors). W ciągu trzech lat, przy wsparciu grup badawczych Uniwersytetu Helsińskiego i Instytutu Paula Scherrera, dr Lehtipalo starała się poszerzyć aktualny stan wiedzy na temat cienkiej granicy między fazą gazową a skondensowaną aerozoli, badając powstawanie nanoskalowych skupisk cząstek z oparów atmosferycznych. „Nasze podejście polegało na połączeniu szczegółowych badań laboratoryjnych, dotyczących podstawowych właściwości i mechanizmów formowania się cząstek aerozoli, z długoterminowymi badaniami terenowymi. Kombinacja ta ma ogromny potencjał, gdyż pozwala nam wykorzystać wiedzę zdobytą podczas wieloletnich badań atmosfery do planowania eksperymentów laboratoryjnych istotnych z punktu widzenia atmosfery i aktualnych pytań badawczych. Z drugiej strony, pozwala nam sprawdzić, czy mechanizmy odkryte w laboratorium i związane z nimi modele mogą wyjaśniać rzeczywiste obserwacje atmosfery”, mówi dr Lehtipalo. Dzięki najnowszym osiągnięciom w dziedzinie instrumentów umożliwiających wykrywanie oparów atmosferycznych, skupisk i nowo powstałych cząstek aerozoli zespół mógł mierzyć skupiska cząstek w atmosferze i badać proces ich powstawania w komorze CLOUD w CERN. Metody te pozwoliły na wykrywanie nawet najmniejszych stężeń aerozoli. Uczeni lepiej rozumieją teraz stężenie i skład skupisk cząstek atmosferycznych o wielkości poniżej 3 nm, być może uda im się nawet odkryć nowe mechanizmy powstawania i wzrostu cząstek aerozoli – w tym kwasu siarkowego, amoniaku, amin i oparów organicznych. „Jako jedni z pierwszych dowodzimy, że skupiska i nanocząstki powstają w niemal wszystkich obszarach atmosfery, od czystych terenów wiejskich po megamiasta. Ich źródła i stężenia są oczywiście bardzo zróżnicowane i mamy nadzieję, że w przyszłości uda nam się zdobyć więcej informacji na ten temat, jak również lepiej zrozumieć, co kontroluje wzrost skupisk do rozmiarów istotnych dla klimatu”, wyjaśnia dr Lehtipalo. Chociaż projekt został zakończony, zespół zamierza kontynuować prace. Prowadzone są nowe pomiary terenowe w różnych częściach świata; planuje się też analizę danych z dodatkowych eksperymentów laboratoryjnych. Dr Lehtipalo zwraca również uwagę na potrzebę opracowania bardziej niezawodnych instrumentów do długoterminowych pomiarów atmosfery, ponieważ, jak przyznaje, wielu elementów atmosfery nadal nie rozumiemy.
Słowa kluczowe
nanoCAVa, aerozole, nanoskalowe skupiska cząstek, cząstki, środowisko
