Selektiivinen kemiallinen ionisaatio massaspektrometrisissa ilmamittauksissa

Ilmakehän ilmiöiden tutkimiseen tarvitaan menetelmä, jolla voidaan mitata ilman kemiallista koostumusta jatkuvatoimisesti korkealla aikaresoluutiolla. Kemiallista ionisaatiota hyödyntävä massaspektrometria soveltuu hyvin ilmakehän kaasujen ja hiukkasten kvalitatiiviseen sekä kvantitatiiviseen tutkimukseen. Erilasia ioni-molekyyli-reaktioita käyttäen menetelmästä saadaan selektiivinen tiettyjen yhdisteryhmien suhteen. Kaasufaasi mitataan ilman esikäsittelyä, kun taas hiukkasfaasi voidaan mitata suoraan tai pidättää keräimeen. Hiukkasfaasimittauksissa tutkittavat yhdisteet haihdutetaan hiukkasista lämpötilaa nostamalla. Suurin osa tekniikoista soveltuu sekä kenttä- että laboratoriomittauksiin. Tutkielman teoriaosassa perehdytään erilaisiin selektiivisiin kemiallista ionisaatiota hyödyntäviin massaspektrometrisiin ilmamittausmenetelmiin. Tutkielmassa esitellään erilaisia mittaustekniikoita sekä niiden optimointia ja vertaillaan käytettyjen reagenssi-ionien selektiivisyyttä ja soveltuvuutta eri yhdisteiden määritykseen. Lisäksi teoriaosuudessa kuvaillaan menetelmillä saatuja tuloksia. Tutkielman kokeellisessa osuudessa tutkittiin Kilpilahden teollisuusalueen ilman kaasu- ja hiukkasfaasia kuukauden ajan. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään teollisuusalueen ja öljynjalostamon läheisyydessä tapahtuvaa hiukkasmuodostusta sekä alueen hiukkasten ja molekyylien koostumusta. Mittaukset suoritettiin kahdella kemiallista ionisaatiota käyttävällä massaspektrometrillä, joista toisella mitattiin kaasufaasin haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ja toisella kaasufaasin happoja. Ilman hiukkaspitoisuus ja –kokojakauma mitattiin kaksivirtauksisella differentiaalisella liikkuvuusspektrometrilla ja hiukkaskoon kasvattajalla. Kenttämittausten tuloksista ilmeni, että alueen hiukkas- ja kaasupitoisuuksien vaihtelut olivat todella suuria. Ilmamassan tulosuunnalla oli huomattava merkitys mitattuihin rikkiyhdiste- ja hiukkaspitoisuuksiin. Öljynjalostamolta tulleessa ilmamassassa oli ajoittain suuri määrä hiukkasia ja rikkiyhdisteitä. Tulokset antavat kuvan, että ajoittaisissa prosesseissa päästöt ovat huomattavat, mutta keskiarvoltaan pitoisuudet eivät ole kovin isoja. Tulosten analyysiä jatketaan vertailemalla tuloksia muualla, esimerkiksi kaupunkiympäristössä, mitattuihin tuloksiin