Een technische doorbraak werd bereikt in de bronbepaling van zeer kleine koolstofmonsters in het Accelerator Laboratory en het Laboratory of Chronology van de Universiteit van Helsinki. Het ontwikkelingswerk is essentieel in klimaatonderzoek omdat het het ontrafelen van de oorsprong van zwarte koolstofdeeltjes vergemakkelijkt.

De verhouding van moderne biomassa versus fossiel materiaal dat aanwezig is in een koolstofhoudend monster kan worden bepaald door radiokoolstofdatering met een deeltjesversneller. De hoeveelheid van de radioactieve isotoop van koolstof ( ¹⁴ C, radiokoolstof) wordt elke 6 gehalveerd, 000 jaar, fossiel materiaal er helemaal vrij van te maken.

In recente jaren, de methode op basis van de halfwaardetijd van radiokoolstof is met name in Finland gebruikt om het aandeel biomassa in brandstoffen te bepalen - ter ondersteuning van de bio-economie. Typisch, deeltjesversnellers hebben één milligram vaste koolstof nodig om de zeer kleine hoeveelheden radiokoolstof in monsters te kwantificeren.

"De verhouding radiokoolstof in koolstof is een miljoenste van een miljoenste. We zijn niet op zoek naar een speld in de hooiberg, maar voor de naaldpunt op de hele boerderij, " illustreert Markku Oinonen, directeur van het Laboratorium voor Chronologie.

De helft van een zoutkristal genoeg voor een monster

Een project dat de oorsprong van zwarte koolstof onderzoekt, dat zijn roetdeeltjes die het klimaat opwarmen, is erin geslaagd om radiokoolstofconcentraties te bepalen in monsters die wel honderd keer kleiner zijn, slechts 10-20 microgram gewicht. De radiokoolstofdateringsresultaten van de kleine monsters komen goed overeen met de resultaten die zijn verkregen met vaste koolstofmonsters. Deze technologische vooruitgang is uiterst waardevol vanwege een algemene onderzoekstrend naar steeds kleinere steekproefomvang.

"De methode is gebaseerd op een hybride ionenbron die gasvormige monsters en een koolstofdioxidetoevoersysteem gebruikt, " legt Kenichiro Mizohata uit, een onderzoeker bij het Accelerator Laboratory.

Roetdeeltjes die uit de omgeving worden opgevangen, worden chemisch gezuiverd en verbrand tot koolstofdioxide. Het teruggewonnen koolstofdioxide wordt vervolgens naar de ionenbron gevoerd voor radiokoolstofdatering. Eerder, er was een stuk vaste koolstof nodig voor radiokoolstofdatering, maar nu kan de kwantificering van de radiokoolstof rechtstreeks op koolstofdioxide worden uitgevoerd, de benodigde hoeveelheid koolstof aanzienlijk verminderen.

"De roetmonsters die in het onderzoek zijn geanalyseerd, hebben de grootte van een half zoutkristal of een tiende van een maanzaad, met andere woorden zo klein dat de traditionele bepalingsmethode er misschien niet aan had gewerkt zonder de ontwikkelingswerkzaamheden aan de gasionenbron, " redenen Antto Pesonen, kwaliteitscoördinator bij het Laboratorium voor Chronologie.

Zwarte koolstof smelt gletsjerijs

Zwarte koolstof absorbeert effectief zonlicht en versnelt zo het smelten van gletsjers. Roet is actueel in internationale politieke discussies, en de Universiteit van Helsinki is een pionier in de studie van dit mondiale probleem.

"In tegenstelling tot wat vooraf werd begrepen, we hebben ontdekt dat de afzetting van zwarte koolstof de afgelopen decennia is toegenomen in de Arctische gebieden van Europa en West-Rusland. Zwarte koolstof lijkt bij te dragen aan het waargenomen toegenomen smelten van Svalbard-gletsjers, " legt Meri Ruppel uit, een onderzoeker aan de Universiteit van Helsinki.

Het lopende onderzoeksproject onderzoekt de bronnen van Arctische zwarte koolstof, inclusief industrie, huishoudens, verkeer en bosbranden. Bijzondere aandacht gaat uit naar de affakkelemissies van de Russische olie- en gasindustrie.

De radiokoolstofdatering van zwarte koolstof werd uitgevoerd als multidisciplinaire samenwerking tussen het Laboratorium voor Chronologie en het Versnellerlaboratorium.