Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös signaalinkäsittelyn ja data-analytiikan alalta, M.Sc.(Tech.) Sudatta Das
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitokselta
Väitöskirjan nimi: Exploring spectroscopic methods for environmental monitoring
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Sudatta Das
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä³Ù:&²Ô²ú²õ±è;Prof. Carla Vogt, Technical University Bergakademie Freiberg, Saksa
Kustos: Prof. Erkki Ikonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos
Ympäristömme kuormittuu yhä enemmän saasteista – osa saasteista on näkyvää, mutta suurin osa on näkymätöntä. Haitallisimpia näistä ovat hivenmetallit ja mikromuovit. Vaikka niitä esiintyy hyvin pieninä määrinä monimutkaisissa yhdisteissä, ne aiheuttavat vakavia riskejä ekosysteemeille ja ihmisten terveydelle.
Hivenmetalleja pääsee vesistöihin teollisuuden päästöistä, kaivostoiminnasta ja huonosta jätehuollosta. Vaikka pitoisuudet olisivat pieniä, ne voivat kertyä eliöihin ja aiheuttaa kroonisia myrkytyksiä. Niiden valvonta ei ole vain tieteellinen vaan myös lainsäädännöllinen velvoite.
Mikromuovit (alle 5 mm muovihiukkaset) ovat peräisin esimerkiksi kosmetiikasta, tekstiileistä, pakkauksista ja hajoavasta muovijätteestä. Niitä löytyy vedestä, maaperästä ja ilmasta. Toisin kuin perinteiset saasteet, mikromuovit eivät hajoa helposti ja voivat kuljettaa muita haitallisia aineita.
Näiden epäpuhtauksien havaitseminen vaatii tarkkuuden lisäksi myös saavutettavuutta, edullisuutta ja reaaliaikaista seurantaa. Perinteiset menetelmät, kuten ICP-MS (metalleille) ja FTIR (muoveille), ovat tarkkoja mutta kalliita, hitaita ja laboratorioon sidottuja.
Tutkimukseni vastaa tähän laboratoriomenetelmien ja käytännön sovellusten väliseen kuiluun. Väitöskirja koostuu kahdesta osasta:
Osa I: Mikroplasmaan perustuva hivenmetallianalysaattori
Tutkin mikroplasmaspektroskopiaa siirrettävänä ja reaaliaikaisena vaihtoehtona metallien tunnistamiseen. Tärkeimpiä etuja ovat herkkyys, vakaus, kannettavuus ja nopeus. Tulokset osoittavat, että tämä järjestelmä on luotettava työkalu nopeaan arviointiin, tukien päätöksentekoa ympäristön valvonnassa ja teollisuuden turvallisuudessa.
Osa II: Mikromuovien fotoakustinen tunnistus
Tässä osassa tutkin fotoakustista spektroskopiaa (PAS) rikkomattomana menetelmänä mikromuovien tunnistamiseen simuloiduissa ympäristöolosuhteissa. PAS perustuu äänen syntymiseen valon absorboituessa näytteeseen. Analysoin eri polymeerityyppejä ja vertasin PAS:n tuloksia FTIR-menetelmän kanssa.
Merkitys
Väitöskirjani edistää käytännön ympäristöanalytiikkaa seuraavasti:
Kannettava analysaattori hivenmetallien mittaamiselle
Perustutkimus PAS-tekniikasta mikromuoveille
Menetelmien validointi tieteelliseen ja viranomaiskäyttöön
Uutuusarvo piilee siinä, että kehittyneistä mittausmenetelmistä tehdään käytännöllisiä ja skaalautuvia, joten saadaan yhdistettyä laboratoriotutkimus kenttäkäyttöön.
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä):
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas