Räjähdysaineiden spektroskopiset kenttämittausmenetelmät ja palavien nesteiden jäämäanalyysimenetelmien kehittäminen

Räjähdysaineiden laittoman käytön ja kuljetuksen vuoksi tarvitaan herkkiä, kestäviä ja nopeita kenttämittausmenetelmiä. Kenttäolosuhteet asettavat laitteille ja menetelmille aivan erityiset vaatimukset. Kannettavien laitteiden täytyy olla kevyitä ja niiden täytyy mahdollistaa mittausten tekeminen suoraan ilmakehässä, ilman suljettuja näyteastioita. Ilmakehässä esiintyy suurina pitoisuuksina happea, vetyä, typpeä ja hiiltä, jotka häiritsevät helposti näiden alkuaineiden määritystä räjähdysaineista. Useimmilla räjähdysaineilla on myös erittäin alhainen höyrynpaine, minkä vuoksi vaaditaan menetelmiä, joilla näyte voidaan analysoida suoraan kohteesta tai erilaisten materiaalien läpi. Koska usein räjähdysaine halutaan myös tunnistaa ilman, että itse näytteeseen tai sen ympäristöön kosketaan, tarvitaan yhä herkempiä kaukomittausmenetelmiä, joita voidaan käyttää jopa satojen metrien etäisyydeltä itse näytteestä. Spektroskopisilla menetelmillä selvitetään räjähdysaineiden sähkömagneettisen säteilyn aiheuttamaa absorptiota, sirontaa ja/tai heijastusta. Säteilyn eri aallonpituudet vaikuttavat eri tavoin aineen kanssa. Pro gradu-tutkielman kirjallisessa osassa keskitytään niihin spektroskopisiin tekniikoihin, joita käytetään räjähdysaineiden kvalitatiivisissa ja kvantitatiivisissa määrityksissä kenttäolosuhteissa. Spektroskopisista pinta-analyyttisistä tekniikoista käytetään yleisesti infrapuna-, Raman- sekä laser-indusoitua plasmaspektroskopiaa. Kätkettyjen räjähdysaineiden tutkinnassa sovelletaan yleisesti kuvantamistekniikoita, joissa säteilylähteinä käytetään mm. röntgensäteilyä sekä mikro- ja terahertsiaaltoja. Kaasufaasissa olevien räjähdysaineiden tutkinnassa sovelletaan mm. fotoakustista- ja ontelovaimenemisspektroskopiaa sekä optisia kaukokartoitusmittalaitteita. Räjähdysaineita voidaan myös määrittää niiden ytimien kvadrupolienergiatasoerojen perusteella. Tähän tarkoitukseen käytetään mm. ydinkvadrupoliresonanssispektroskopiaa. Pro gradu-tutkielman kokeellinen osio tehtiin Keskusrikospoliisin rikosteknisessä laboratoriossa. Projekti koostui kahdesta toisistaan riippumattomasta osasta: palojätepussien diffuusiomittauksista sekä kiinteäfaasimikrouutto- kuitujen soveltuvuudesta palojätenäytteiden jäämäanalyysiin. Diffuusiomittauksissa tutkittiin palojätenäytteiden keräykseen käytettävien palojätepussien läpi tapahtuvan diffuusion vaikutusta näytteiden kontaminaatioon ja diffuusiossa tapahtuvia säilytyksen ja varastoinnin aikana tapahtuvia muutoksia. Diffuusioon vaikuttavista tekijöistä selvitettiin päällekkäisten palojätepussien määrän, pussien säilytysajan, näytteen koostumuksen ja konsentraation vaikutusta yhdisteiden siirtymiseen palojätepussien läpi. Kiinteäfaasimikrouuttokuitujen soveltuvuusmittauksissa tutkittiin kolmen eri kuitumateriaalin soveltuvuutta diesel- ja moottoribensiinipolttonesteen sekä alkoholi-ketoniseoksen jäämäanalyysissa. Kuiduille optimoitiin parhaat lämmitys- ja adsorptioajat, joiden perusteella valittiin analyysiin soveltuvin kuitumateriaali. Kiinteäfaasimikrouutto-menetelmän tehokkuutta palavien nesteiden jäämäanalyysissa verrattiin perinteisesti käytettävään kaasuneulamenetelmään

Impact of Amphiphilic Biomass-Dissolving Ionic Liquids on Biological Cells and Liposomes

The toxicity of some promising biomass-dissolving amidinium-, imidazolium-, and phosphonium-based ionic liquids (ILs), toward two different cell lines, human corneal epithelial cells and Escherichia coli bacterial cells, was investigated. In addition, dynamic light scattering (DLS) and ζ potential measurements were used to study the effect of the ILs on the size and surface charge of some model liposomes. Capillary electrophoresis (CE) was used for determination of the electrophoretic mobilities of the liposomes and for determination of the critical micelle concentration (cmc) of the ILs. The toxicity of the phosphonium ILs was highly dependent on the longest linear chain of the IL, due to increasing hydrophobicity, with the long-chain phosphonium ILs being toxic while the shorter-chain versions were significantly less toxic or not toxic at all. Amidinium and imidazolium ILs showed no significant effect on the cells, within the concentration range used. Moreover, the more hydrophobic ILs were found to have a major effect on the surface charges and size distributions of the model liposomes, which can lead to disruption of the lipid bilayer. This indicates that the cytotoxicity is at least to some extent dependent on direct interactions between ILs and the biomembrane