Aerosolmätningar för bättre luft och hälsa

Aerosoler är en blandning av små partiklar eller vätskedroppar i en gas, till exempel luft. De påverkar vår hälsa och kan kopplas både till allergier, andnings- och hjärt- och kärlsjukdomar och cancer. Aerosolpartiklar finns naturligt, till exempel pollen eller droppar som bildas när vi nyser, men är också ett resultat av utsläpp, slitage på till exempel vägbanor eller däck, förbränning och industriella processer.

– Vissa metaller har särskilt kopplats till de negativa hälsoeffekterna. Det finns metoder för att mäta halten aerosolpartiklar i luften, och även metallinnehållet, men för att bättre förstå de faktiska orsakerna till de negativa hälsoeffekterna, eller precis var partiklarna kommer ifrån, behöver vi fortsätta att utveckla mätmetoder, säger Jenny Rissler, senior forskare inom aerosolfysik och expert på röntgenspektroskopimetoder.

Kalibrerade mätinstrument kräver referenser

För tillförlitliga mätningar behövs kalibrerade mätinstrument, och för att kalibrera mätinstrument behövs i sin tur något att jämföra med, en referens. Genom att ta fram bättre referenser, i det här fallet för aerosoler med väldigt väl kända egenskaper, kan man utvärdera och utveckla mätinstrument och mätmetoder. Det är bland annat detta som det europeiska forskningsprojektet AEROMETII arbetat med.

– Vi på RISE var till exempel med och utvärderade hur olika lågkostnadsinstrument för aerosolmätningar fungerar i olika miljöer, på olika platser, i olika temperaturer och så vidare. Avancerade instrument många gånger mer precisa, men det är viktigt även med billigare instrument eftersom detta möjliggör mer mätningar och på fler platser. Samtidigt är vissa instrument begränsade och det gäller det att ha kunskap om. I ett annat arbetspaket tittade vi på vilken kemisk form metaller i aerosolpartiklar från olika europeiska städer hade, säger Jenny Rissler.

Kemiska formen påverkar hälsoeffekterna

Den kemiska formen av ett ämne, det vill säga vilken kemisk förening atomerna bildar, kan skilja sig åt beroende på hur och var partiklarna bildats. 

– Till exempel bildar zink i partiklar genererade från bildäck troligen andra kemiska föreningar än zink i partiklar från bromsar, och bly från en batterifabrik andra föreningar än de genererade från trafiken. Med bättre kunskap skulle vi kunna härleda ursprunget för olika partiklar baserat på den kemiska formen, och använda den informationen för att förbättra luftkvaliteten.

För vissa grundämnen har man sett att den kemiska formen även påverkar hälsoeffekterna. Genom utvecklade metoder för att karaktärisera kemisk form kan man bidra till fortsatt forskning om dessa hälsoeffekter.

Strålröret Balder

I AEROMETII-projektet använde Jenny Rissler och hennes kollegor avancerade spektroskopitekniker: strålröret Balder vid synkrotronljusanläggningen MAX IV i Lund.

– Vi använde absorptionsspektroskopi för att jämföra prover från olika delar av Europa med varandra, och kunde se att den kemiska formen av till exempel zink faktiskt skiljde sig åt beroende på var provet kom ifrån. Men det krävs mer forskning, detta var en av de första europeiska studierna. De flesta tidigare studier är gjorda i Kina.

Pollenmätning med AI

Under kommande år är planen att aerosolforskningen tillsammans med europeiska kollegor ska fortsätta.

– Emissioner från trafik och väg skulle vara intressant att undersöka. Om vi antar att avgaserna minskar som en följd av elbilsutvecklingen så återstår ändå aerosoler som en effekt av slitage av vägbanor och fordon, till exempel från bromsar eller däck.

I sommar börjar också projektet BIOAIRMET som handlar om att mäta och kvantifiera pollen.

– När man idag mäter pollen så görs mycket manuellt, men här vill man utveckla nya AI-metoder. Då behövs referens-pollen, alltså pollen med väldigt väl kända egenskaper, som vi kan använda för att lära AI-systemet att räkna rätt. Man kommer att ta fram dessa referenser i Schweiz och så ska vi på RISE karaktärisera dem så att man vet vad de har för kemiska och fysikaliska egenskaper, säger Jenny Rissler.