Õhus või mõnes gaasisegus hõljuvate pisiosakeste kogumit võib nimetada aerosooliks. Osakesed võivad olla võrdlemisi suured (läbimõõdud kümnetes mikromeetrites) või palju väiksemad (nanomeetrites) Osakesed võivad olla neutraalsed või siis elektriliselt laetud. Aerosool mõjutab nii kliimat kui ka inimeste igapäevaelu, kusjuures paljud mõjud sõltuvad osakeste suurusest ja/või keemilisest koostisest[1,2,3].
Joonis1. Õhu laetud osakeste tekkimise ja arengu lihtsustatud skeem.
Suurusest sõltub näiteks kui kaugele osake organismis levib, s.t osakese teekond organismis. Suuremad osakesed peatuvad ninas, vähimad jõuavad kopsu sügavustesse. Koostisest sõltub sissehingatu keemiline mõju organismile. Seega võiks ju teada, mis see ikkagi on, mis kopsudesse satub. Edasi vaadates sõltub osakeste suurusest ja koostisest see, kui agaralt ja milliseid pilvi nad atmosfääris moodustavad. See, et pilved ja neist alla sadav mõjutavad igapäevaelu, on ilmne. Seega võiks ka paremini teada, kuidas vastavad osakesed ikkagi välja kujunevad. Joonis 1 pakub üht lihtsustatud pilti, kuidas osakesed võiksid praeguste teadmiste järgi tekkida ja areneda. Osakeste kujunemise täpsem mehhanism pole sugugi piisavalt hästi teada, vaatamata sadadele ja tuhandetele juba tehtud üksikuurimustele.
Eesti ja Soome teadlaste (Aare Luts, Tiia-Ene Parts, Urmas Hõrrak, Heikki Junninen, Markku Kulmala) uurimuse eesmärgiks oli testida uut meetodit õhu ioonide tekkimise ja arengu uurimiseks. Selleks loodi seade, mis võimaldas tekitada soovitud vanustega ioone, mõjutada osakeste arengut õhu koostise. muutmise abil, ja suunata kujunenud osakesed mass- ja liikuvusspektromeetritesse [4,5].
Joonis 2. Eksperimendi üldine skeem.
Joonis 2 pakub vaate üldisele skeemile, kuidas õhu koostist muudeti ja kuidas saadud uusi osakesi uuriti. Liikuvusspektromeeter annab teada ioonide hulgad mõõdetavates liikuvusvahemikes (sellest saab arvutada ligikaudsed ioonide hulgad suurusvahemikes), mass-spektromeeter annab aga teada, milliste massidega need ioonid olid.
Tulemused kinnitasid meetodi rakendatavust ja andsid ka uusi sisulisi teadmisi. Kõigepealt sai selgeks, et õhus on umbes 1 s vanuste ioonide koostis ikka oluliselt erinev ca 20 s vanuste ioonide omast. Kirjanduses on selle kohta mitmesuguseid nähtust seletada püüdvaid väiteid, tihtipeale umbes selliseid, et kõik ”olulised” nii suurte õhuioonide muundumise ja keemilise modifitseerumise protsessid lõpevad 1 s jooksul pärast ioonide teket. Ega ikka ei lõpe küll, aga ioonide vanuste vahemik 1 ja mõnekümne sekundi vahel on eriti nigelalt läbi uuritud, millest järeldub, et selles suunas tuleb ka edaspidi tööd jätkata. Veel uuriti mõnede õhus leiduvate lisandgaaside mõju. Leitud ioonkoostise muutumise trendid võiksid olla ekstrapoleeritavad ka tavalistele atmosfääritingimustele. Kõigepealt mõjutab ilma ja inimesi veeaur, mida on igal pool ja mis võiks tegelikult mõjutada pea kõike. Seejärel tuleb arvestada dietüülamiiniga (DEA), mis on õhus täiesti olemas ja mille kohta on varasemalt teada et 1 sekundi vanuste koroonaga tekitatud ioonide spekter nihkub DEA mõjul nö keskmiste ioonide piirkonda, ”keskmised” on aga praeguste teadmiste järgi nö pudelikaelaks, kust edasine areng peab läbi minema. Seega, kui “keskmiste” piirkonnas toimub areng, on see eriti huvitav. DEA on mingis mõttes oluline ka inimese tervisele, aga see oleks juba edasise uurimise teema. Praeguste teadmiste juures oli uus info juba see, millised ained ja kuidas aitavad osakestel ”keskmiste pudelikaelast” läbi minna. Ja lõpuks on õhus olemas joodiaurud. Praeguste teadmiste kohaselt võib ka looduslik jood olla teatud tingimustes uute osakeste allikaks. Täpsemalt pole just palju teada.
Joonis 3. Õhu negatiivsete ioonide liikuvusspektrite muutused, mis on tingitud joonise legendis märgitud tingimustest.
Mõned tuvastatud mõjudest on kujutatud joonisel 3, millel on näha, et kas ja kuidas muutsid uued tingimused ioonide suurusjaotust. Kui mõnel uuel juhul osutub suurusjaotus olevat teistsugune, on see oluline info, kuna tõestab, et uued tingimused kas soodustavad või takistavad teatud liiki osakeste arengut. Graafikud on saadud sel viisil, et uutes tingimustes saadud spektritest on maha lahutatud esialgsete tingimuste korral mõõdetud spektrid. Tulemuseks on mõju nö võimendatud kujul (ilma võimenduseta võiks osa muutusi muu info varjus märkamata jääda). Kõige tugevamini mõjus jood. Joonisel kujutatu näitab, et joodi mõjul tekkis oluliselt rohkem raskemaid ioone, ja raskema otsa uued osakesed vähendasid spektri kergema otsa kontsentratsioone. Ka massijaotus muutis oma kuju, kusjuures huvitav oli veel see, et massijaotus sõltus ka õhuniiskusest. Teised muutused olid väiksemad, aga mitte tähtsusetud. Näiteks DEA võib soodustada raskemate ioonide teket ja ka spetsiifilise suurusega klastreid, mitte kõiki võimalikke, mida ta seniste teadmiste alusel võiks moodustada. Veeaur tekitas ioonid, mis on uued selles mõttes, et senistes kirjanduses kirjeldatud eksperimentides pole nad praktiliselt märkimist leidnudki. Seetõttu on nad midagi uut, mis väärib juba selle tõttu edasist uurimist.
Rohkem saab teemast ja tulemustest lugeda artiklist:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021850211001182.
Aerosoolist üldiselt saab rohkem lugeda:
[1] http://meteo.physic.ut.ee/kkfi/index_files/huvilisele/aerosoolid/atmosfaar_kui_aerosool.html,
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Aerosol,
[3] http://et.wikipedia.org/wiki/Aerosool.
Mass-spektromeetriast ja liikuvusspektromeetriast saab lugeda:
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_spectrometry,
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_mobility_spectrometer.
Arvamused, küsimused ja kommentaarid on oodatud aadressil Aare.Luts@ut.ee.
Leave a Reply