Månedens Forsker Merete Bilde

På det tidspunkt var man klar over, at de menneskeskabte stoffer freon og haloner har en negativ indflydelse på ozonlaget. Når stofferne kommer ud i atmosfæren, bliver de nemlig ikke nedbrudt i den nederste del af atmosfæren, men bevæger sig op i stratosfæren og bidrager her til at ødelægge ozonlaget. Mit ph.d.-projekt gik ud på at undersøge alternativer til de ozon-skadelige haloner, som dengang blev brugt som brandslukningsmidler.

Alternativer som også skulle undersøges for deres effekt som drivhusgasser og for dannelsen af potentielt giftige nedbrydningsprodukter. Det er i den sammenhæng interessant for en kemiker, at et enkelt atom i et molekyle – om det eksempelvis er et kloratom, et bromatom eller et hydrogenatom - kan være altafgørende for, hvor skadeligt molekylet er for ozonlaget.

Vi kiggede især på aerosolers indflydelse på luftforurening og klima, og mit første projekt gik konkret ud på at bestemme termodynamiske egenskaber af organiske partikler. Det var – og er stadig – et stort spørgsmål, hvilke organiske stoffer som findes på gasform i luften, og hvilke som findes på partikelform. 

Om det er det ene eller det andet betyder noget for de helbredseffekter, der følger med udledningen. Vi kalder det gas-partikelfordeling. Helt konkret kiggede jeg på stoffer, som stammer fra grantræer, og jeg bidrog med nye forsøg og resultater, som ledte til bedre forståelse af under hvilke betingelser, stofferne findes på partikelform i luften.

Mens jeg var postdoc, søgte og fik jeg et fireårigt Ole Rømer-stipendium fra det daværende naturvidenskabelige forskningsråd. Det gav mulighed for, at jeg i 2000 kunne vende hjem til Danmark for at opbygge et nyt laboratorium på Københavns Universitet, hvor jeg arbejdede videre med atmosfæriske aerosoler, nu som forskningslektor.

Nogle organiske stoffer kan - når de bliver nedbrudt - danne nye stoffer, som igen enten kan bidrage til at danne nye partikler eller sætte sig på partikler, der allerede er i atmosfæren, og få dem til at vokse. Jeg satte mig for at undersøge de her mekanismer nærmere, fordi de er vigtige at forstå, når man vil modellere luftforurening. 

I de år lykkedes vi med blandt andet at bestemme egenskaber for en række stoffer, herunder såkaldte dicarboxylsyrer, der er organiske molekyler, som har to syregrupper. De findes i aerosoler nærmest overalt på kloden. Vi fandt ud af, at de opfører sig forskelligt i forhold til gas-partikelfordeling alt efter, om antallet af deres kulstofatomer er lige eller ulige.

Det var en opdagelse, der gav genlyd rundt omkring i verden, og det kickstartede en masse gode internationale samarbejdsrelationer, ikke mindst med mine nordiske kolleger, som jeg den dag i dag nyder godt af. Vi arrangerede blandt andet en workshop i Danmark, hvor vi inviterede internationale forskere til at diskutere de forskellige resultater, der blev publiceret.

Aerosolforskning har længe været ret velkonsolideret i de nordiske lande, og jeg har været med som partner i flere spændende centre, hvor vi har kigget på aerosolers betydning for samspillet mellem biosfære og atmosfære og effekten heraf på klimaets udvikling.

Da Ole Rømer-stipendiet løb ud, fik jeg i 2005 ansættelse på Københavns Universitet først som lektor og fra 2008 som professor. Jeg forsatte her med at beskæftige mig med, hvordan forskellige sfærer vekselvirker, herunder eksempelvis hav-luft-udveksling af aerosolpartikler. Desuden har jeg været optaget af at forstå, hvad der sker med aerosolpartikler, når de bevæger sig rundt i atmosfæren.

Det er sådan, at aerosolpartikler udsættes for forskellige luftfugtigheder, lys og temperaturer i atmosfæren. Det kan ændre deres egenskaber, og vi plejer at sige, at de ”ældes” kemisk og fysisk. I forhold til dannelsen af skyer ville der faktisk ikke kunne dannes skyer i vores atmosfære uden aerosolpartikler. 

Vi vil derfor gerne vide mere om, hvad der skal til for, at de her partikler optager vand. Det er i dag et ret åbent spørgsmål, hvilke partikler der er gode til at virke som kim for dannelsen af skydråber og iskrystaller, og hvordan partiklerne påvirker skyernes egenskaber.

For ganske nylig har jeg sammen med fire kolleger fået midler til at etablere grundforskningscentret ”Center for Chemistry of Clouds” til netop at udforske de her processer. Centret er placeret på Aarhus Universitet, hvor jeg har været ansat siden 2013. På centeret vil vi i det hele taget arbejde hårdt på at skaffe mere viden om, hvad der sker i atmosfæren både over havet og over land.

Takket være anden fondsstøtte har vi heldigvis nu også apparatur til at simulere, hvad der sker, når luft fra havets overfladelag stiger op i atmosfæren som luftbobler i takt med, at havets bølger brydes. Vi ved, at der ved denne proces sendes partikler op i atmosfæren, og at dette faktisk er den allerstørste kilde til udledning af partikler i atmosfæren - sammen med støv fra Sahara. 

Vi ved dog ikke så meget om hverken processen eller klimaeffekten af partiklerne fra havet. I øjeblikket studerer vi, om nano- og mikroplastic i havet kan komme op i atmosfæren via denne mekanisme.

Hvis jeg skal pege på noget, der kan være udfordrende, når man arbejder i krydsfeltet mellem grundvidenskab og anvendt videnskab, er det, at man har brug for midler til at opbygge apparatur og laboratoriefaciliteter – nogle gange endda helt fra scratch. Det er teknisk udfordrende at lave forsøg ved de betingelser, som findes i atmosfæren, hvor der eksempelvis forekommer lave temperaturer og meget varierende luftfugtigheder. Indenfor atmosfæreforskningen blev forsøg med aerosoldannelse ofte lavet ved stuetemperatur, men jeg kan huske, hvordan jeg i adskillige år gik og tænkte over, hvad der mon ville ske ved lavere temperaturer. 

For atmosfæren er jo netop ikke tyve grader over det hele. Det har jeg nu fået mulighed for at rette op på ved sammen med mine studerende og postdocs at designe og bygge et unikt atmosfærekammer AURA, hvor vi kan vi simulere atmosfæriske betingelser også under frysepunktet for vand.  

AURA giver os mulighed for blandt andet at iagttage selve dannelsen af partikler i forskellige typer af atmosfærer. Og med et nyt spektrometer, som Carlsbergfondet har støttet, vil vi kunne undersøge vigtige organiske molekyler på gasform i vores eksperimenter. Eksempelvis vil vi konkret studere den atmosfæriske oxidation af et molekyle fra havet, der hedder dimethylsulfid, samt en række molekyler, som findes i forurenet luft.

I de kommende år håber jeg at bidrage til, at vi får langt mere indsigt i, hvordan aerosoler dannes i atmosfæren, og hvordan de vekselvirker med vandmolekyler på molekylært niveau. Det har betydning for, hvordan aerosoler påvirker dannelsen af skyer, hvilket igen vil kaste mere lys over skyernes evne til at absorbere og sprede lys samt skyernes levetid og nedbørsmønstre. 

Selvom vi i årevis har forsket i vekselvirkningen mellem aerosolpartikler og skyer, er det stadig noget af det, vi ved mindst om. Og derfor er det desværre også den vel nok største kilde til usikkerhed, når vi fremstiller modeller for klimaets udvikling og den globale gennemsnitstemperatur.

En bedre forståelse af vekselvirkningen mellem små partikler i luft og vandmolekyler på molekylært niveau kan meget vel også være nyttig indenfor andre forskningsfelter, for eksempel i forhold til inhalerbar medicin på aerosolform og forståelse af aerosolers virkning i lungesystemet og dermed deres helbredseffekter.