Aerosolimassaspektrometrian soveltaminen ajoneuvojen jahtausmittauksissa talviolosuhteissa

Abstract

Tämä kandidaatintyö käsittelee ajoneuvojen päästöjen analysointia aerosolimassaspektrometrin (AMS) avulla. Työssä myös luokitellaan päästöt orgaanisen aerosolin perusteella hyödyntäen positiivisen matriisin tekijöihin jakoa (PMF). Työssä vertaillaan sekundääristä ja primääristä aerosolipäästöä. Työssä tutkitaan polttoainekäyttöisen lisälämmittimen vaikutusta ajoneuvon kokonaispäästöön. Tämä kandidaatintyö pohjautuu talvella 2021 tehtyihin ajoneuvojen jahtausmittauksiin AHMA-hankkeessa. Tarkasteltavia ajoneuvoja oli kuusi, joista puolet olivat bensiinikäyttöisiä ja puolet dieselkäyttöisiä. Työssä perehdytään liikenteen päästöaerosolin koostumukseen ja orgaanisen aerosolin yksityiskohtaisiin ominaisuuksiin. Lisäksi tarkastellaan mittauksien toteutusta ja käytettyjen laitteiden toimintaa keskittyen erityisesti aerosolimassaspektrometriin sekä PMF-analyysiin. Työssä havaitaan tuoreen päästöaerosolin koostuvan suurimmaksi osaksi orgaanisesta aineesta, mustasta hiilestä sekä sulfaateista. Hapetusvirtausreaktorilla ikäännytetty aerosoli lisää kokonaismassaa noin 70 % ja lisää orgaanisen aerosolin osuutta aineen koostumuksessa. PMF-analyysin avulla selvitettiin, että näyte koostui suurimmaksi osaksi hapettuneesta orgaanisesta aerosolista (OOA), joka on peräisin joko taustasta tai sekundäärisistä orgaanisista aerosoleista (SOA). Osa näytteestä oli hiilivedynkaltaista orgaanista aerosolia (HOA), joka on yleensä peräisin liikenteestä, ja osa biomassan poltosta syntynyttä orgaanista aerosolia (BBOA). Tuoreessa päästössä oli vähemmän OOA:ta, kuin ikääntyneessä päästössä ja taustan osuus oli suuri kaikilla mittauskerroilla. Ainoana poikkeamana olivat yhden auton mittaukset, jolloin HOA-tekijä oli todella suuri. Kyseessä ollut auto oli mitatuista vanhin, sillä oli eniten ajokilometrejä ja sen moottori oli suurin, joten tulos oli ymmärrettävä. Tulosten perusteella AMS on toimiva laite päästön koostumuksen mittaamisessa, ja PMF-analyysi on kätevä työkalu päästön luokittelussa, erityisesti taustapitoisuuden määrittämisessä. Lisäksi huomattiin, että jahtausmittauksissa taustapitoisuudet ovat huomattavia. Tämä voi vaikeuttaa halutun yksittäisen ajoneuvon päästöjen määrän ja ominaisuuksien määrittämistä. Tämä kandidaatintyö tarjoaa arvokasta tietoa liikenteen päästöjen koostumuksesta ja mittausmenetelmistä. Tutkimus on erityisen merkittävä ajoneuvojen todellisten päästöhaittojen ymmärtämisen kannalta ja voi auttaa kehittämään kattavampia menetelmiä todellisten päästöjen ominaisuuksien määrittämiseen, varsinkin yksittäisen päästölähteen erotteluun.