"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6223
ETF6223 (ETF6223) "Ionisatsiooni ja saastegaaside osa klastrite ja nanomeeterosakeste tekkimisel ning evolutsioonis atmosfääriõhus (1.01.2005−31.12.2008)", Urmas Hõrrak, Tartu Ülikool, Füüsika-keemiateaduskond, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF6223
Ionisatsiooni ja saastegaaside osa klastrite ja nanomeeterosakeste tekkimisel ning evolutsioonis atmosfääriõhus
Role of Ionization and Polluting Gases in the Generation of Clusters and Nanometer Particles in Atmospheric Air
1.01.2005
31.12.2008
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.3. Kosmoseuuringud ja astronoomiaP520 Astronoomia, kosmoseuuringud, kosmosekeemia 1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Füüsika-keemiateaduskondkoordinaator01.01.2005−31.12.2007
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2008
PerioodSumma
01.01.2005−31.12.2005294 117,65 EEK (18 797,54 EUR)
01.01.2006−31.12.2006300 000,00 EEK (19 173,49 EUR)
01.01.2007−31.12.2007300 000,00 EEK (19 173,49 EUR)
01.01.2008−31.12.2008300 000,00 EEK (19 173,49 EUR)
76 318,01 EUR

Atmosfääriaerosool on kasvuhoonegaaside kõrval üks inimtegevusest kõige enam mõjutatud keskkonna-faktor. Õhus mikrokogustes sisalduvatest lisandgaasidest uute osakeste tekkimine (ehk nukleatsioon) ja nende kasvamine on termodünaamiliselt pinnaenergia poolt takistatud ja võimalik vaid tänu klastrite ja nanomeeterosakeste füüsika iseärasustele, sealhulgas õhu ionisatsioonist põhjustatud elektrilistele protsessidele. Nukleatsioon, mõjutades kasvamisvõimeliste osakeste (kondensatsioonituumade) kaudu pilvede mikrostruktuuri ja arengut atmosfääris, on üks intensiivsemalt uuritavatest ilmastiku kujunemise võtmefaktoritest. Klassikaline nukleatsiooniteooria kasutab termodünaamika meetodeid ja kirjeldab korrektselt osakeste kasvamist siis, kui nad on piisavalt suured pindpinevuse mõiste kasutamiseks. Atmosfääri klasterioonide kineetika meetodid katavad mõõtmevahemiku 0.3-1 nm ja termodünaamilised meetodid mõõtmevahemiku alates 3 nm. Granti taotleval kollektiivil on kogemused mõlemate meetodite alal ja võimalused teooria kontrollimiseks vajaliku vaatlusandmestiku kogumiseks. See loob eeldused kineetilise ja termodünaamilise mudeli ühendamiseks, mis oleks tõsine edasiminek nukleatsiooniteoorias. Uurimuse eesmärgiks on vastavate atmosfääriprotsesside seaduspärasuste tundmaõppimine ning nukleatsiooni ja nanomeeterosakeste evolutsiooni füüsikalise mehhanismi senisest parem mõistmine ja matemaatiline modelleerimine, mis täiendaks atmosfääri keemilise ja radioaktiivse saastamise tulemi kohta järelduste tegemiseks tarvilikku teoreetiliste ja vaatluslike teadmiste baasi. Uurimuse tulemused on rakendatavad atmosfääriaerosooli ja ionisatsiooni mõju hindamisel kliimale atmosfääri numbrilistes mudelites. Projekt aitab arendada Eesti ja Soome teadlaste koostööd aerosoolifüüsika alal ning Tartu Ülikooli koostööd Eesti Keskkonnauuringute Keskusega õhuseire alal.
Besides greenhouse gases, atmospheric aerosols are among the environmental factors most influenced by human activity. The generation of new particles (nucleation) from atmospheric trace gases and their growth are thermodynamically hindered by the surface energy. These processes can occur only due to specific physical properties of clusters and nanometer particles; ionization and electric forces play a significant role in these processes. Nucleation is one of the key factors in weather formation, since it generates condensation nuclei and thereby influences the microstructure and development of clouds. The classic nucleation theory uses thermodynamics and correctly describes the growth of sufficiently large particles (with sizes above 3 nm), when their surface energy can be properly calculated. The chemical kinetics of cluster ions is applied in the size range of 0.3-1 nm. The researchers involved in the project are experts in both theories, and are also equipped with necessary facilities for the experimental verification of the theories, thus having all prerequisites for integrating the kinetic and thermodynamic methods, which would be considerable progress in the nucleation theory. The goal of this project is to reveal the relationships between corresponding atmospheric processes, to understand better the physical mechanisms of the processes, and to simulate the processes numerically. This knowledge should refine the forecasting of the consequences of the chemical and radioactive pollution of the atmosphere. The results of the study will be applicable for the estimation of the climatic effect of atmospheric aerosols and ionization using numerical models. This project will further the co-operation between the University of Tartu and the University of Helsinki in aerosol research, and with the Estonian Environmental Research Centre in environmental monitoring.