Ilmakehän hiukkasten kokojakaumat
Ilmakehän hiukkasten kokojakauma määräytyy hiukkasten lähteiden ja hiukkaspopulaatioita muokkaavien aerosolidynaamisten prosessien perusteella. Yleensä ilmakehän lukumäärä- ja massakokojakaumat koostuvat useasta log-normaalista moodista. Kuvassa 1 on esitetty erilaisille ympäristöille tyypillisiä lukumääräkokojakaumia, sekä niiden tärkeimpiä lähteitä. Kuvassa 2 sama on esitetty hiukkasten massaan perustuville kokojakaumille. Kuviin on merkitty myös tyypillisten kokojakaumien osat: nukleaatio-, Aitken-, akkumulaatio- (eli kertymä-) ja karkea moodi.
Kuva 1. Tyypillisiä hiukkasten lukumääräkokojakaumia erilaisissa ympäristöissä (alkuperäinen kuva Hanna Vehkamäki ja Veli-Matti Kerminen). Meri-ilman hiukkasista suuri osa on peräisin mantereilta ja täten kaukokulkeutunutta, samoin maaseudun hiukkasista suuri osa on peräisin kaupungeista ja ihmisen toiminnasta - kaikkein pienimmät hiukkaset tosin ovat syntyneet höyryistä nukleoitumalla. Kaupunki-ilman kokojakaumassa näkyy selkeästi liikenteen vaikutus nanohiukkasten suurteen lukumäärään. Pienimmistä, alle 10 nm hiukkasista koostuvaa lognormaalia jakaumaa kutsutaan nukleaatiomoodiksi. Nukleaatiomoodin hiukkaset ovat syntyneet kaasuista tiivistymällä. Aitken-moodin hiukkaset ovat puolestaan tavallisesti halkaisijaltaan muutamista kymmenistä hiukan yli sataan nanometriin. Kertymä- eli akkumulaatiomoodi ulottuu puolestaan noin sadasta nanometristä yhteen mikrometriin. Yli kahden ja puolen mikrometrin hiukkasten muodostamaa moodia kutsutaan karkeaksi moodiksi. Eri jakaumien tarkat ylä- ja alarajat voivat vaihdella paikasta ja olosuhteista riippuen.
Kuva 2. Tyypillisiä hiukkasten massakokojakaumia erilaisissa ympäristöissä (alkuperäinen kuva Hanna Vehkamäki ja Veli-Matti Kerminen). Lukumääräkokojakaumiin verrattuna massajakaumat ovat painottuneet huomattavasti suurempiin kokoihin: onhan massa verrannollinen tilavuuteen ja täten halkasijan kolmanteen potenssin. Suurin osa hiukkasten kokonaismassasta on siis suurimmissa hiukkasissa, vaikka lukumäärällisesti nanohiukkasia olisi paljonkin. Aerosolidynaamiset prosessit muokkaavat hiukkasten kokojakaumia: kaasujen tiivistyminen ja hiukkasten koagulaatio siirtävät kookojakaumia kohti suurempia hiukkasia. Hiukkaset poistuvat ilmakehästä depositiolla, joten erilaiset depositioprosessit madaltavat jakaumien huippuja - toisin sanoen pienentävät hiukkasten pitoisuutta.
