Browsing by Author "Jokela, Jesse"

Tämän pro gradu –tutkielman kirjallinen osuus on katsaus aerosolimassaspektrometrian kehitystä ja sen sovelluksia käsittelevään kirjallisuuteen viimeisen noin kymmenen vuoden ajalta. Aerosolimassaspektrometrialla tarkoitetaan massaspektrometrian soveltamista aerosolihiukkasten kokojaotellun kemiallisen koostumuksen mittaukseen. Erilaiset aerosolimassaspektrometrit on tutkielmassa jaoteltu kahteen ryhmään sen perusteella, analysoidaanko laitteella yksittäisiä hiukkasia vai kerrallaan ryhmittäin useita tietyn kokoisia lyhyen ajanjakson aikana kerättyjä hiukkasia. Hiukkasia ryhmittäin analysoivat aerosolimassaspektrometrit käyttävät yleensä lämpöhöyrystystä hiukkasten desorboimiseksi ennen ionisointia, kun taas yksittäisiä hiukkasia analysoivat aerosolimassaspektrometrit desorboivat hiukkaset yksi kerrallaan käyttäen tähän tyypillisesti pulssitettua laseria. Aerosolimassaspektrometreilla voidaan tehdä monenlaista ilmakehätutkimusta. Tutkielmassa on tuotu esille erityisesti orgaanisten aerosolien ja niiden alkuainekoostumuksen, merisuolan, metallien ja muiden hivenaineiden tutkimuksia. Omat kappaleensa on annettu aerosolihiukkasten kemiallista koostumusta mittaavalle monitorille sekä aerosolimassaspektrometriin liitettäville laitteille, joita ovat esimerkiksi lämpödesorptioaerosolikaasukromatografi, potentiaalinen aerosolimassakammio ja valonsironta-moduuli. Kirjallisuuskatsauksen lopussa on käsitelty lyhyesti aerosolien lähdeanalyysejä. Ilmakehän aerosolien nukleaation, kasvun ja ikääntymisen mekanismien ja kinetiikan kvantitointi ja selventäminen edelleen ovat tarpeen, koska ilmakehän aerosolihiukkasilla on vaikutuksia maapallon ilmastoon, paikallisiin ilmansaasteisiin ja ihmisten terveyteen. Aerosolimassaspektrometreilla on keskenään hyvin erilaisia ominaisuuksia, eikä ole olemassa yhtä jokaiseen tilanteeseen soveltuvaa aerosolimassaspektrometria. Mittaukset samanaikaisesti usealla eri tyyppisellä aerosolimassaspektrometrilla ja perinteisillä analyysilaitteistoilla täydentävät toisiaan ja parantavat kokonaisvaltaisesti ymmärrystä eri menetelmistä ja hiukkasten ominaisuuksista. Tutkielman kokeellisen osuuden tarkoituksena oli mitata hiukkasten kokojaoteltuja kemiallisia koostumuksia kaupunkiympäristössä näytteenkeräys- ja suoramittausmenetelmillä, ja verrata menetelmiä keskenään. Kenttämittauksia suoritettiin nokiaerosolimassaspektrometrilla (SP-AMS). Kaskadi-impaktorilla suodatinkalvoille kerättyjä kokojaoteltuja aerosolinäytteitä analysoitiin laboratoriossa ionikromatografilla (IC). Kokeellisen osuuden suoramittaus- ja näytteenkeräysmenetelmillä mitatut kokojakaumat vastasivat pääosin melko hyvin toisiaan. Suoramittausmenetelmien ylivertainen aikaresoluutio mahdollistaa ilmakehän pienhiukkasten luonnollisten lähteiden, ihmisen aiheuttamien päästöjen sekä sääolosuhteiden vaikutusten tutkimisen huomattavan tarkasti verrattuna näytteenkeräysmenetelmiin. Virheen määrittäminen on aerosolimassaspektrometrimittauksissa selvästi vaikeampaa kuin ionikromatografia-analyyseissä. Voidaan kuitenkin varmasti sanoa, että johtuen analyysivaiheiden lukumäärästä virhe IC- ja IC-MS –mittauksissa on huomattavasti suurempi kuin SP-AMS –mittauksissa.