Livshotande livsviktiga luftpartiklar
Luften är full av små partiklar som skyddar oss mot solens strålning, men samtidigt dödar fem miljoner kineser varje år. Forskare världen över försöker ta reda på hur de här minimala partiklarna egentligen fungerar. Den atmosfärvetenskapliga avdelningen p
Mikael Ehn är universitetslektor och prisbelönt forskare på Institutionen för fysik på Helsingfors universitet. Han leder en forskningsgrupp som tar reda på hur luftpartiklar bildas. Han studerar inte partiklarnas direkta klimatinverkan, men det är det som motiverar honom att forska i ämnet.
– Jag studerar fysiken och kemin hos partiklarna, hur de bildas och vilka processer som inverkar.
Partiklarna kallas för aerosoler och kan antingen vara i fast form eller vätskeform. Exempel på aerosoler är avgaser och sanddamm, men också dimma och moln. De har alltid funnits på vår planet, men har ökat på grund av människan.
Ehns forskning var mycket på tapeten för tre år sedan då han fick en artikel publicerad i den ansedda publikationen Nature. Hans forskarlag lyckades hitta en ny grupp av organiska föreningar som avslöjade många gåtor.
– Det var egentligen liknande processer som sker i förbränningsmotorer, men ingen hade råkat tänka den tanken.
Ett år efter att Nature-artikeln publicerades, fick Ehn Europeiska rådets prestigefulla stipendium. Kriterierna är att forskningen ska vara viktig, göras av rätt person och göras nu.
– Det här är nästan det bästa understöd som man kan få, ett stipendium på en halv miljon euro. Det leder mer eller mindre automatiskt till en biträdande professur, som jag fick i december förra året.
Kina börjar bry sig
Luftföroreningarna är ett särskilt stort problem i många asiatiska länder, och det är just de små partiklarna som har störst inverkan. Att runt fem miljoner kineser årligen drabbas av en förtida död beskriver problemets omfattning. Det är nästan lika många som hela Finlands befolkning. Helsingfors universitets atmosfärsvetenskapliga avdelning fokuserar allt mer på Kina. Ehn vittnar ändå om en tydligt positiv attitydförändring.
– Kineserna tar klimatet mer och mer på allvar och sätter faktiskt pengar på att reda ut hur man kan minska på luftföroreningarna. Att avstå från kolkraft och minska på industrin är konkreta metoder, men de kemiska processerna som sker i atmosfären är mer komplicerade än så.
Utan en helhetsbild kan man rentav förvärra läget eftersom processerna är så tätt sammanlänkade. Om man minskar på en sorts utsläpp, till exempel kväveoxider, kan det plötsligt leda till att man har mera oxidanter i luften. Det betyder att mängden partiklar i själva verket ökar. Kina är världsledande vad gäller solenergi, vilket är ett stort framsteg för klimatet.
– Om deras ekonomi ska öka med tio procent per år så behöver de ju energi, säger Ehn.
Det är alltså orealistiskt att tro att Kina och andra u-länder kan utvecklas utan att det påverkar miljön. Om Kina minskar sina föroreningar uppstår en vinn-vinn-situation. Det gynnar invånarnas, men också hela planetens hälsa.
– Klimatförändringen är det största problemet vi har, nu och i framtiden. Även om vi slutade all produktion nu, skulle det vara svårt att hålla Parisavtalet. Allt i atmosfären är sammanlänkat och därför kan vi inte förvänta oss någon banbrytande lösning, säger Ehn.
Finland världsbäst
Finländska forskare är världsledande på att veta hur nya partiklar bildas. Aerosoler är en samlingsterm för små partiklar som består av hopbuntade partiklar. Partiklar delas in i två huvudgrupper: primära och sekundära, som anger hur de bildas. Gatudamm är väldigt stora primärpartiklar som snabbt faller ner till marken.
– I bilavgaser finns också primära sotpartiklar, som är avsevärt mindre och kan stanna i luften i flera dagar, till och med i veckor. Sekundära partiklar är mindre och bildas från gaser, säger Ehn.
De flesta av atmosfärens partiklar har bildats då två specifika molekyler träffas, binds samman och expanderar. Partikelbildning sker också i våra barrskogar, förutom under vintern. Mest nya partiklar kommer till under en solig sommardag.
Chefen för Ehns avdelning, Markku Kulmala, har redan i ett decennium varit den mest citerade i världen inom geovetenskaper. Geovetenskaper innefattar atmosfären, men
också jordklotet, dess historia, fysiska förhållanden och processer. En liten gren bedriver forskning om processer på andra planeter. Utmaningen är att kunna mäta och identifiera de här processerna. Det finns inget mätinstrument som klarar av så små partiklar, men instrumenten och modellerna utvecklas ständigt.
– Vi har sakta men säkert tagit oss an utmaningen från olika riktningar: experimentellt eller med kvantkemiska beräkningar, modeller och simulering, säger Ehn.
Finland har världens längsta mätserie av aerosolpartiklar på skogsstationen Hyytiälä nära Tammerfors. Mätstationen är imponerande. Man går in i en vanlig tallskog med små stugor, men inuti dem finns instrument för miljontals euro.
– En orsak till Finlands framgång inom partikelforskning är att vår chef Markku Kulmala tidigt insåg vikten av långa mätserier. Om det någonstans i världen har utvecklats ett nytt instrument, så ligger det nära till hands att åka till Hyytiälä och testa. Därför vill många forskningsgrupper samarbeta med oss.
De tvetydiga aerosolerna
Aerosolerna har en positiv klimatinverkan eftersom de bromsar klimatuppvärmningen. Människan skulle ha värmt upp planeten avsevärt mer utan luftpartiklar som reflekterar solljuset tillbaka ut i rymden. Aerosolernas mörka sida är att de är hälsovådliga i högre halter. Därför är det svårt att veta hur man ska förhålla sig till dem. Är det då klimatpåverkan eller hälsoriskerna som väger tyngst? Enligt Ehn beror det helt på vem man frågar.
– I Kina är det bara hälsoeffekterna som gör att folk intresserar sig, men globalt ses också fördelarna med partiklarnas nedkylande effekt.
Aerosoler och växthusgaser har alltid funnits. Utan växthusgaser skulle vi ha ett 20 grader kallare klimat. Hittills har människan höjt medeltemperaturen med en halv grad.
– Min uppgift är inte att ta ställning. Jag bedriver grundforskning för att kunna komma med förslag på hur man kan minska antalet partiklar i tätbebyggda regioner.
Utomlands bedrivs också så kalllad geo engineering, som går ut på att medvetet och storskaligt manipulera jordens klimatsystem. Syftet är främst att undvika negativa effekter av klimatförändringar.
– Forskarna har spekulerat om att öka antalet aerosoler i atmosfären. Det är en intressant idé, men ingen vill egentligen att det ska gå så långt att vi behöver ta till de åtgärderna. Vi känner inte till potentiella risker.
Om man kunde simulera effekten av ett vulkanutbrott, skulle man faktiskt kunna åstadkomma en skillnad. Det mest effektiva skulle vara att släppa ut partiklarna 10–20 kilometer ovanför marken där de skulle kunna stanna länge, utan att tära på vår hälsa.
– I atmosfärens lägsta kilometer stannar aerosolerna högst i ett par veckor, medan det tar hundratals år för växthusgaserna att försvinna. Högre upp i stratosfären skulle man kunna få aerosolerna att hållas kvar i ett par år, vilket ändå är en relativt kort tid om något skulle gå snett.
Antarktis påminner om jorden före industrialiseringen
Mätinstrumentet som Ehns forskargrupp använder sig av kallas för masspektrometer. Samma instrument som Ehns forskningsteam har använt, har lett till ett spinoffbolag som leds av hans kollega.
– Tanken är att det ska användas för att uppmäta sprängämnen och droger på flygfält, säger Ehn.
Helsingfors universitet äger tio stycken som är utplacerade på Svalbard och mätstationen i Hyytiälä. På hösten kommer ett par att placeras i Bolivia och på Antarktis. Tillsammans är de värda över två miljoner euro. Under södra halvklotets sommar är ett tjugotal forskare utstationerade på Meteorologiska institutets mätstation på Antarktis.
– På vintern är det nämligen helt mörkt och kan bli minus sjuttio grader och det finns ingen kontakt med omvärlden.
Om man någonstans på jorden ska hitta områden som påminner om hur det var före industrialiseringen är det runt polerna.
– Där finns inga riktiga utsläppskällor inom ett par tusen kilometer, men det är klart att de förhöjda koldioxidhalterna också syns där.
Ehn har inte deltagit i expeditioner på flera år, och har aldrig besökt någon av polerna. Han har varit ombord på forskningsfartyg några gånger och fick flyga med zeppelinare i Italien för sex år sedan. Året efter fick Finland sitt första zeppelinarbesök. Farkosten har en sträng viktgräns och rymmer bara en forskare åt gången.
– Det var en spännande upplevelse, men jag var inte rädd. Vi flög aldrig högre än en kilometer ovanför marken.
Nej till doftgranar
Jag frågar Ehn hur hans forskning påverkar vardagen. Miljötänket genomsyrar vardagsvalen, och han äter mestadels vegetariskt.
– Jag oroar mig väldigt mycket för klimatförändringen, men flyger till konferenser. Nu för tiden sköts allt mer digitalt och över Skype.
Ehn bor i ett femton år gammalt hus med en luftkonditioneringsmaskin som kan byta ut all luft var fjärde timme.
Problemen med hus från slutet av förra seklet, är att de blev tätare och tätare, samtidigt som vi började använda allt mer kemikalier.
– Jag skulle aldrig köpa luftfräschande sprayer. De renar inte luften utan täcker något annat, till exempel mögellukt, säger Ehn.
Klimatförändringen är det största problemet vi har, nu och i framtiden. Även om vi slutade all produktion nu, skulle det vara svårt att hålla Parisavtalet. Allt i atmosfären är sammanlänkat och därför kan vi inte förvänta oss någon banbrytande lösning.
Mikael Ehn Forskare i fysik vid Helsingfors universitet