AUTOLIIKENTEEN PÄÄSTÖJEN VAIKUTUS ILMANLAATUUN YIT:N RAKENNUSKOHTEEN ALUEELLA TAPIOLAN KESKUKSESSA ESPOOSSA

Transkriptio

1 Asiantuntijapalvelut, Ilmanlaatu ja energia 2019 ILMANLAATUSELVITYS AUTOLIIKENTEEN PÄÄSTÖJEN VAIKUTUS ILMANLAATUUN YIT:N RAKENNUSKOHTEEN ALUEELLA TAPIOLAN KESKUKSESSA ESPOOSSA

2 ILMANLAATUSELVITYS Autoliikenteen päästöjen vaikutus ilmanlaatuun YIT:n rakennuskohteen alueella Tapiolan keskuksessa Espoossa Birgitta Komppula Emmi Laukkanen Ilmatieteen laitos Asiantuntijapalvelut Ilmanlaatu ja energia Helsinki

3 SISÄLLYSLUETTELO OSA I JOHDANTO LEVIÄMISMALLILASKELMIEN LÄHTÖTIEDOT Tarkastelukohteen sijainti Liikennemäärät ja päästölaskenta Mallilaskelmissa käytetty meteorologia LEVIÄMISMALLILASKELMIEN TULOKSET Typpidioksidipitoisuudet (NO2) Pienhiukkaspitoisuudet (PM2,5) YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET OSA II TAUSTATIETOA ILMANLAADUSTA Ilmanlaatuun vaikuttavat tekijät Typpidioksidi Hiukkaset Ilmansaasteiden terveysvaikutukset ULKOILMANLAADUN RAJA- JA OHJEARVOT LEVIÄMISMALLILASKELMIEN YLEISKUVAUS Liikenteen päästölaskenta VIITELUETTELO... 34

4 5 OSA I 1 JOHDANTO Ilmanlaatuselvityksessä arvioitiin leviämismallilaskelmin autoliikenteen ja linjaautoterminaalin päästöjen vaikutusta ilmanlaatuun Espoossa Tapiolan keskuksessa. YIT Rakennus Oy:llä on suunnitelmissa rakentaa neljä asuinkerrostaloa käsittävä Kielas-kohde Merituulentorin viereiseen kortteliin. Ilmanlaadun kannalta kriittisin kohta on asuinrakennus, joka on suunniteltu rakennettavan Merituulentien yläpuolelle kohtaan, jossa Merituulentien liikenne johtaa Tapiolan keskuksen kannen alle bussiterminaaliin. Ilmanlaatuselvitys tehtiin kaavamuutoksen tueksi: mallilaskelmin arvioitiin täyttävätkö alueen uudet suunnitelmat ilmanlaadulle asetetut ohje- ja raja-arvot. Tutkimuksessa tarkasteltiin ulkoilman typpidioksidin (NO 2) ja pienhiukkasten (PM 2,5) pitoisuuksia. Leviämismallilaskelmissa käytettiin lähtötietoina autoliikenteen nopeusriippuvaisia ajoneuvotyyppi- ja EURO-luokkakohtaisia päästökertoimia ja vuotta 2040 edustavia ennusteliikennemäärätietoja. Pitoisuudet laskettiin tarkastelualueelle hengityskorkeudelle sekä suunniteltujen asuinrakennusten parvekkeiden kohdille eri kerroskorkeuksille. Liikenteen päästöjen aiheuttamat typpidioksidi- ja pienhiukkaspitoisuudet laskettiin Ilmatieteen laitoksella liikenteen päästöjen leviämisen mallintamiseen kehitetyllä leviämismallilla (CAR-FMI). Ilmanlaatuselvityksen tilasi YIT Rakennus Oy (jäljempänä YIT). YIT hankki liikenteen lähtötietoaineistot SitoWise Oy:ltä (jäljempänä Sitowise) ja Espoon kaupungilta. Päästöjen leviämismallilaskelmat tehtiin Ilmatieteen laitoksen Asiantuntijapalvelut - yksikössä.

5 6 2 LEVIÄMISMALLILASKELMIEN LÄHTÖTIEDOT 2.1 Tarkastelukohteen sijainti Tapiolan keskuksen länsiosassa Merituulentie tullaan kattamaan suuremmalta alueelta kuin aikaisemmin, jolloin autoliikenteen käytössä ollut tila vapautuu muuhun käyttöön. Kannelle suunnitellaan Merituulentorin aukiota, asuin- ja palvelurakennusta sekä oleskelupihoja. Merituulentielle maan alle tullaan rakentamaan bussiterminaali, jonka on tarkoitus valmistua vuonna Bussiterminaalista on suora sisäyhteys metroon ja liiketiloihin. Ilmanlaatuselvityksessä tarkasteltiin autoliikenteen pakokaasupäästöjen ilmanlaatuvaikutuksia Tapiolan keskukseen suunnitellun YIT:n rakennuskokonaisuuden alueella. Suunniteltu Kielas-kokonaisuus käsittää neljä asuinkerrostaloa korttelissa, joka rajautuu Merituulentiehen, Etelätuulentiehen ja Itätuulentiehen. Ilmanlaadun kannalta kriittisin kohta on asuin- ja palvelurakennus, joka on suunniteltu sijoitettavan Merituulentien bussiterminaaliin johtavan tunnelinsuun yläpuolelle (kuva 1). Tunnelinsuun yläpuolella kulkee myös kevyenliikenteen väylä. Kuva 1. Havainnekuva Tapiolan keskuksen Kielas-rakennuskokonaisuudesta (Cederqvist & Jäntti Arkkitehdit). 6-kerroksisen D-rakennuksen kahteen alimpaan kerrokseen on suunniteltu ravintola- ja palvelutiloja (kuntosali, spa, wellness, kampaamo jne.) ja neljään ylimpään kerrokseen asuntoja, joiden parvekkeet avautuvat pohjoiseen, itään ja etelään.

6 7 Ilmanlaatuselvityksessä tarkasteltiin ilmanlaatua myös 12-kerroksisen A-rakennuksen ja 9-asuinkerroksisen B-rakennuksen parvekkeilla. A-rakennuksessa on eteläjulkisivulla asuntoja ja parvekkeita kerroksissa 1 12 ja pohjoisjulkisivulla kerroksissa Ylimmässä 12. kerroksessa parvekkeet kiertävät koko talon ympäri. B-rakennuksessa parvekkeet sijoittuvat rakennuksen länsi- ja itäjulkisivuille. B-rakennuksessa on asuntoja kerroksissa 2 9 ja alimmassa kerroksessa on varasto- ja liiketiloja. 12-kerroksinen C- rakennus sijaitsee jo etäämpänä liikenneväylistä, minkä vuoksi kohteen ilmanlaadun selvittäminen ei ollut tarpeellista (kuva 2). Kuva 2. YIT:n Tapiolan keskuksen Kielas-kohteen asemapiirustusluonnos (Cederqvist & Jäntti Arkkitehdit) Tutkimusalue oli kooltaan 3 km 3 km, josta tuloksia on esitetty noin 1 km 1 km alueelta. Laskentapisteikkö sisälsi noin laskentapistettä. Laskentapisteikössä pisteiden välisiä etäisyyksiä oli tihennetty pitoisuuksien muodostumisen kannalta merkittävimmällä alueella eli päästölähteen lähiympäristössä. Laskentapisteikön pisteet olivat tiheimmillään 5 metrin etäisyydellä toisistaan ja harvimmillaan 100 metrin etäisyydellä toisistaan. Mallilaskelmissa tarkasteltiin teiden korkeustasolla korttelin lähialueelle hengityskorkeudelle muodostuvia ulkoilman typpidioksidi- ja pienhiukkaspitoisuuksia. Alueellisen tarkastelun lisäksi tarkasteltiin asuinkäyttöön suunniteltujen rakennusten julkisivujen parvekkeille ja kattotasanteille muodostuvia pitoisuuksia (kuva 3).

7 8 Kuva 3. Erillistarkastelupisteet (vihreät neliöt) rakennusten parvekkeiden kohdilla eri korkeuksilla (Cederqvist & Jäntti Arkkitehdit) 2.2 Liikennemäärät ja päästölaskenta Mallilaskelmin tarkasteltiin autoliikenteen vuodelle 2040 ennustettua päästötilannetta. Tapiolan keskuksen ympäristössä hyödynnettiin SitoWisen tekemän vuoden 2040 liikenne-ennusteen liikennemääriä. Tutkimusalueen laidoilla käytettiin Siton aiemmin vuodelle 2035 tekemän liikenne-ennusteen liikennemääriä. Mallinnuksessa huomioitiin Merituulentien bussiterminaalin vaikutus päästöihin, jotka vapautuvat tunnelin suuaukoista. Mallinnuksessa ei huomioitu Tapiolan keskuksen pysäköintilaitosten päästöjä. Koko tutkimusalueen liikenteen päästöt laskettiin ja mallinnettiin tiekohtaisina viivalähteinä. Liikenneväylää kuvattiin peräkkäisinä lyhyinä viivoina, joista jokaisesta vapautuu ympäristöönsä erikseen laskettavan suuruinen päästö. Tieverkon liikenteen päästöt laskettiin Ilmatieteen laitoksella keskimääräisten ennustettujen arkivuorokausiliikennemäärien (KAVL), ajonopeuksien, raskaan liikenteen osuuksien ja liikenteen tuntikohtaisen vaihtelun perusteella. Päästöjen viikonpäivittäisten ja tunneittaisten aikavaihtelujen kuvaamisessa käytettiin Etelätuulentiellä vuonna 2008 tehtyjä liikennelaskenta-aineistoja (Kuva 4).

8 9 indeksi Ma-Pe La Su klo Kuva 4. Liikenteen tunneittaista vaihtelua kuvaavat aikavaihteluindeksit tarkastelualueella. Kuvissa 5 6 on esitetty vuoden 2040 arkivuorokausiliikennemäärät tutkimusalueella ja liikenneväyläkohtaisesti lasketut pakokaasuperäiset typenoksidi- ja pienhiukkaspäästöt (kg/a/m). Vuoden 2040 liikenne-ennusteen mukaan Merituulentien katetulla osuudella kulkee keskimäärin ajoneuvoa arkivuorokaudessa (KAVL, keskimääräinen arkivuorokausiliikenne) ja risteävällä Pohjantiellä/Etelätuulentiellä / ajoneuvoa/vrk. Liikennevirran nopeus on Merituulentien katetulla osuudella 40 km/h ja raskaiden ajoneuvojen osuus on 11 % josta 9 % on linja-autoja ja 2 %muuta raskasta liikennettä. Bussiterminaalin vaikutus ajoneuvojakaumaan on huomioitu myös läheisillä teillä, joiden raskaan liikenteen osuudet ovat: Etelätuulentie 8 %, Pohjantie 8 % ja Itätuulentie 4 %. Mallilaskelmissa on huomioitu Merituulentien katetun osuuden lisäksi myös Itätuulentien katettu osuus, jonka liikennemääräksi on arvioitu autoa vuorokaudessa ja jossa nopeusrajoitus on 30 km/h. Katettujen alueiden pituudet ovat noin 280 m. Autoliikenteen pakokaasupäästöjen leviämislaskelmat tehtiin käyttäen Euroopan ympäristöviraston (European Environmental Agency EEA) määrittämiä nopeudesta ja ajoneuvojen päästöluokista (EURO-luokitus) riippuvia ajoneuvotyyppikohtaisia päästökertoimia (EEA, 2017). Ajoneuvojen jakaumana käytettiin Suomen vuoden 2016 ajoneuvojen EURO-luokittaisia ajosuoriteosuuksia VTT:n julkaiseman liikenteen päästöjen laskentajärjestelmän mukaisesti (VTT, 2018). Luokittelu kertoo, miten paljon vuodessa ajetaan kuhunkin eri päästöluokkaan kuuluvilla ajoneuvoilla. VTT:n ennuste on saatavilla vuoteen 2030 asti. Tulevaisuuden autoliikenteen päästöjen ennustamiseen sisältyy useita epävarmuustekijöitä. Tässä ilmanlaatuselvityksessä on käytetty vuotta 2016 edustavaa ajoneuvojen EURO-luokkajakaumaa, mikä on konservatiivinen arvio tulevaisuuden päästötilanteesta. Todennäköistä on, että päästöt ja niiden aiheuttamat vaikutukset pienenevät tulevaisuudessa nykytilanteeseen verrattuna, kun ajoneuvojen moottoritekniikka kehittyy ja päästörajoitukset tiukkenevat. On kuitenkin mahdollista, ettei VTT:n ja Liikenneviraston tuottamat ennusteet toteudu täysimääräisenä ja autokannan uudistuminen on ennustettua hitaampaa. Eri ennustevuosien EUROluokkajakaumaa ja vaikutusta mallinnuksessa käytettäviin päästökertoimiin on kuvattu luvussa 7.1.

9 10 Kuva 5. Tapiolan alueen liikenteen typenoksidipäästöt (kg/a/m) ja arkivuorokausiliikennemäärät (KAVL, ajoneuvoa vuorokaudessa) vuonna Kuva 6. Tapiolan alueen liikenteen hiukkaspäästöt (kg/a/m) ja arkivuorokausiliikennemäärät (KAVL, ajoneuvoa vuorokaudessa) vuonna 2040.

10 11 Tieliikenteen päästöjen lisäksi mallilaskelmissa on huomioitu alueellinen typpidioksidin, otsonin ja pienhiukkasten taustapitoisuus HSY:n Espoon Luukissa sijaitsevan ilmanlaadun mittausaseman mittaustuloksista. Typpidioksidin taustapitoisuuden vuosikeskiarvo oli tarkastelujaksolla Luukissa 4,7 μg/m³ ja pienhiukkasten 4,7 μg/m³. Typenoksidipäästöjen muutunnan kuvaamiseen käytettiin Luukin ilmanlaadun mittausaseman otsonihavaintoja. Otsonin taustapitoisuuksina käytettiin pitoisuuksien kuukausittain laskettuja tunneittaisia keskiarvoja, joilla pyrittiin kuvaamaan taustapitoisuuksien vuorokauden sisäistä vaihtelua (Ilmatieteen laitos, 2019). Leviämismallilaskelmissa oletettiin autoliikenteen typenoksidipäästöistä (NO x) olevan keskimäärin 20 % typpidioksidia (NO 2) ennen muutuntaa (Anttila, ym., 2011). 2.3 Mallilaskelmissa käytetty meteorologia Leviämismallin tarvitseman meteorologisen aikasarjan muodostuksessa käytettiin Ilmatieteen laitoksella kehitettyä meteorologisten tietojen käsittelymallia, joka perustuu ilmakehän rajakerroksen parametrisointimenetelmään (Karppinen, 2001). Menetelmän avulla voidaan meteorologisten rutiinihavaintojen ja fysiikan perusyhtälöiden avulla arvioida rajakerroksen tilaan vaikuttavat muuttujat, joita tarvitaan päästöjen leviämismallilaskelmissa. Menetelmässä huomioidaan tutkimusalueen paikalliset tekijät, kuten leviämisalustan rosoisuus ja vuodenaikaiset albedoarvot (maanpinnan kyky heijastaa auringon säteilyä) eri maanpinnan laaduille. Laskelmissa käytettiin kolmen vuoden pituista tutkimusalueen sääolosuhteita edustavaa meteorologista aineistoa. Laskelmissa käytettäviksi sääasemiksi valittiin tutkimusaluetta edustavimmat sääasemat, joilla mitataan kaikkia mallin tarvitsemia sääsuureita. Säähavainto- ja luotausaineistot täyttävät WMO:n ja ICAO:n laatuvaatimukset. Tuulen suunta- ja nopeustiedot muodostettiin kahden sääaseman havaintojen etäisyyspainotettuna tilastollisena yhdistelmänä. Lopputuloksena saatiin leviämismalleissa tarvittavien meteorologisten tietojen tunnittaiset aikasarjat. Tutkimusalueen ilmastollisia olosuhteita edustava meteorologinen aikasarja muodostettiin Espoon Tapiolan ja Helsingin Kumpulan sääasemien havaintotiedoista vuosilta Sekoituskorkeuden määrittämiseen käytettiin Jokioisten luotaushavaintoja. Tuulen suunta- ja nopeusjakauma tutkimusalueella on esitetty kuvassa 7. Tutkimusalueella lounaistuulet ovat vallitsevia, kun taas pohjoisen ja kaakon välisiä tuulia esiintyy vähemmän.

11 12 Kuva 7. Keskimääräinen tuulen suunta- ja nopeusjakauma Espoossa vuosina Tuulitiedot kuvaavat olosuhteita 10 metrin korkeudella maan pinnasta. 3 LEVIÄMISMALLILASKELMIEN TULOKSET Mallilaskelmien tuloksina saadut typpidioksidi- ja pienhiukkaspitoisuudet on esitetty havainnollisina karttakuvina, joissa ilman epäpuhtauksien pitoisuuksia verrataan ilmanlaatulainsäädännössä annettuihin ohje- ja raja-arvoihin sekä WHO:n ohjearvoon. Tuloskuvissa värillisinä aluejakaumina esitetyt pitoisuudet kuvaavat mallilaskelmin saatuja pitoisuustasoja hengityskorkeudella teiden tasolla, ei Tapiolan keskuksen kannen tasolla. Kuvissa on mukana alueellinen taustapitoisuus. Karttakuvissa on esitetty värillisinä aluejakaumina alueet, joilla tietyn pitoisuuden ylittyminen on pitkän havaintojakson aikana todennäköistä. Kartoissa esitetyt pitoisuuksien aluejakaumat eivät edusta koko tutkimusalueella yhtaikaa vallitsevaa pitoisuustilannetta, vaan ne kuvaavat kuhunkin laskentapisteeseen mallilaskelmissa saatua korkeinta pitoisuutta. Korkeimmat pitoisuudet voivat esiintyä eri laskentapisteissä eri ajanhetkinä. Vuosikeskiarvopitoisuus kuvaa alueen keskimääräistä ja vallitsevaa ilman epäpuhtauspitoisuustasoa parhaiten. Karttakuvissa esitetyt vuosikeskiarvopitoisuudet kuvaavat kolmen vuoden tarkastelujakson (vuodet ) korkeinta vuosikeskiarvoa kussakin laskentapisteessä. Hetkelliset pitoisuudet voivat nousta vuosikeskiarvopitoisuuksia huomattavasti korkeammiksi. Mallinnettuihin lyhytaikaispitoisuuksiin sisältyy enemmän epävarmuutta kuin vuosikeskiarvopitoisuuksiin ja lyhytaikaispitoisuuksien aluejakaumaan vaikuttavat voimakkaammin yksittäiset meteorologiset tilanteet. Karttakuvissa esitetyt vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet kuvaavat kolmen vuoden tarkastelujakson korkeinta vuorokausiohjearvoon verrannollista pitoisuutta kussakin laskentapisteessä.

12 Typpidioksidipitoisuudet (NO 2) Leviämismallilaskelmien tuloksina saadut ulkoilman typpidioksidipitoisuudet Tapiolan keskuksen ympäristössä on esitetty kuvissa 8 9. Teiden korkeustasolle hengityskorkeudelle lasketut pitoisuudet ovat korkeimmillaan Merituulentiellä Tapiolan keskuksen katetun alueen molemmilla suuaukoilla. Typpidioksidipitoisuuden vuosiraja-arvo (40 μg/m 3 ) kuitenkin alittuu selvästi. Vuosikeskiarvopitoisuus on korkeimmillaan Merituulentien risteysalueella 35 µg/m 3. YIT:n uudisrakennuskorttelin alueella typpidioksidipitoisuudet ovat korkeimmillaan D-rakennuksen kohdalla. Pitoisuudet pienentyvät nopeasti etäisyyden kasvaessa liikenneväylistä. Raja-arvot eivät ole risteysalueilla tai väylien kohdalla voimassa. Hetkelliset typpidioksidipitoisuudet voivat nousta vuosikeskiarvopitoisuuksia huomattavasti korkeammiksi. Laskelmien mukaan typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet ylittävät korkeimmillaan ohjearvotason (70 μg/m 3 ) Merituulentien katetun alueen suuaukkojen ympäristössä. YIT:n rakennuskokonaisuudesta D-rakennus on ilmanlaadun ohjearvojen suhteen kriittisin, sillä se tulee sijaitsemaan tunnelin suuaukon yläpuolella. Kuva 8. Typpidioksidin (NO2) vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) teiden tason hengityskorkeudella.

13 14 Kuva 9. Typpidioksidin (NO2) vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) teiden tason hengityskorkeudella. Autoliikenteen päästöjen vaikutus ulkoilman typpidioksidipitoisuuksiin on suurin hengityskorkeudella. Päästöjen sekoittumisen ja laimenemisen vuoksi pitoisuudet pienenevät sekä korkeammalle noustessa että kuljettaessa etäämmälle tiestä. Kuvassa 10 on esitetty yhteenveto typpidioksidipitoisuuksien suhteesta ilmanlaadun raja- ja ohjearvoihin suunniteltujen D-, A- ja B-rakennusten alimpien asuinkerrosten korkeudella. Tuloksia tarkastellessa tulee huomioida, että D-rakennuksessa kaksi alinta kerrosta toimivat palvelutiloina ja asunnot sijaitsevat kerroksissa 3 6. Tämän vuoksi typpidioksidipitoisuudet ovat D-rakennnuksen kohdalla pienempiä kuin A- ja B- rakennuksissa, vaikka liikennepäästöt ovat suurimmillaan D-rakennuksen läheisyydessä.

14 15 Kuva 10. Typpidioksidin raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) YIT:n Kielaskohteen D-, A- ja B-rakennusten alimman asuinkerroksen korkeudella. Kuvaan on valittu julkisivu, jossa pitoisuudet olivat mallilaskelmien mukaan suurimmillaan. Kuvissa on esitetty typpidioksidipitoisuuksien suhde vuosiraja-arvoon ja vuorokausiohjearvoon D-, A- ja B-rakennusten parvekejulkisivujen kohdilla eri kerroskorkeuksilla. Pitoisuudet ovat korkeimmillaan 1. kerroksen korkeudella ja pienenevät selvästi kerroskorkeuden kasvaessa. Mitä korkeammalla rakennuksen kattotaso on, sitä matalammaksi pitoisuus muodostuu. Typpidioksidipitoisuuksien suhde vuorokausiohjearvoon on D-rakennuksen kohdalla eri kerroskorkeuksilla %, A- rakennuksen kohdalla % ja B-rakennuksen kohdalla % ohjearvosta. Korkeimmat typpidioksidin vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet ovat D- rakennuksen kohdalla 57 %, A-rakennuksen kohdalla 44 % ja B-rakennuksen kohdalla 39 % raja-arvosta. D- ja A-rakennusten kohdalla on typpidioksidipitoisuuksissa eroa alimpien kerrosten eri julkisivuilla, mutta 3. kerroksesta ylöspäin pitoisuudet ovat samalla tasolla rakennuksen eri puolilla. B-rakennus sijaitsee etäämpänä Etelätuulentien liikenteestä, minkä vuoksi pitoisuudet ovat samantasoisia eri julkisivuilla.

15 16 Kuva 11. Typpidioksidin raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) D-rakennuksen julkisivuilla eri kerroskorkeuksilla. Kuva 12. Typpidioksidin raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) A-rakennuksen julkisivuilla eri kerroskorkeuksilla. A-rakennuksessa on eteläjulkisivulla 12 asuinkerrosta ja pohjoisjulkisivulla 11 asuinkerrosta.

16 17 Kuva 13. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) B- rakennuksen julkisivuilla eri kerroskorkeuksilla. B-rakennuksessa kerrokset ovat asuinkerroksia.

17 Pienhiukkaspitoisuudet (PM 2,5) Leviämismallilaskelmien tuloksina saadut ulkoilman pienhiukkaspitoisuudet Tapiolan keskuksen ympäristössä on esitetty kuvissa Teiden korkeustasolle hengityskorkeudelle lasketut pitoisuudet ovat korkeimmillaan Merituulentiellä Tapiolan keskuksen katetun alueen läntisellä suuaukolla. Pitoisuudet pienentyvät nopeasti etäisyyden kasvaessa liikenneväylistä. Pienhiukkaspitoisuuden vuosiraja-arvo (25 µg/m³) ja WHO:n vuosiohjearvo (10 µg/m³) alittuvat selvästi koko tutkimusalueella. Pienhiukkasten vuosikeskiarvopitoisuus on korkeimmillaan Merituulentien risteysalueella 7,7 µg/m³, josta alueellisen taustapitoisuuden osuus on noin 5 µg/m³. WHO:n ohjearvo pienhiukkaspitoisuuksien vuorokausikeskiarvolle (25 µg/m³) alittuu myös mallinnuksen tulosten mukaan. Korkeimmillaan pitoisuus on 20 µg/m 3 Merituulentien risteysalueella. WHO:n määrittelemät ohjearvot ovat suosituksenomaisia eivätkä ne ole osa Suomen ilmansuojelulainsäädäntöä. Pitoisuuksia verrataan WHO:n ohjearvoon, koska pienhiukkasten lyhytaikaispitoisuuksille ei ole Suomessa voimassaolevaa ohje- tai raja-arvoa. Kuva 14. Pienhiukkasten (PM2,5) vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) teiden tason hengityskorkeudella.

18 19 Kuva 15. Pienhiukkasten (PM2.5) WHO:n vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) teiden tason hengityskorkeudella. Pienhiukkaspitoisuudet pienenevät etäisyyden kasvaessa päästölähteestä. Päästöjen sekoittumisen ja laimenemisen vuoksi pitoisuudet pienenevät sekä korkeammalle noustessa että kuljettaessa etäämmälle tiestä. Kuvassa 16 on esitetty yhteenveto pienhiukkaspitoisuuksien suhteesta raja- ja ohjearvoihin suunniteltujen D-, A- ja B- rakennusten alimpien asuinkerrosten korkeudella. Tuloksia tarkastellessa tulee huomioida, että D-rakennuksen kaksi alinta kerrosta toimivat palvelutiloina ja asunnot sijaitsevat kerroksissa 3 6. Siksi hiukkaspitoisuudet ovat D-rakennuksen kohdalla pienempiä kuin A- ja B-rakennusten kohdalla, vaikka liikenteen päästöt ovat suurimmillaan D-rakennuksen kohdalla.

19 20 Kuva 16. Pienhiukkasten raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) YIT:n Kielaskohteen D-, A- ja B-rakennusten alimman asuinkerroksen korkeudella. Kuvaan on valittu julkisivu, jossa pitoisuudet olivat mallilaskelmien mukaan suurimmillaan. Kuvissa on esitetty pienhiukkaspitoisuuksien suhde vuosiraja-arvoon ja WHO:n ohjearvoihin D-, A- ja B-rakennusten parvekejulkisivujen kohdilla eri kerroskorkeuksilla. Pitoisuudet ovat korkeimmillaan 1. kerroksen korkeudella ja pienenevät kerroskorkeuden kasvaessa. Pienhiukkaspitoisuuksien suhde WHO:n vuorokausiohjearvoon vaihtelee D- rakennuksen eri kerroskorkeuksilla %, A-rakennuksen % ja B- rakennuksen % ohjearvosta. Korkeimmat pienhiukkasten vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet ovat eri rakennusten kohdilla % raja-arvosta. D- ja A- rakennuksissa on typpidioksidipitoisuuksissa on eroa alimpien kerrosten eri julkisivuilla, mutta 3. kerroksesta ylöspäin pitoisuudet ovat samalla tasolla rakennuksen eri puolilla. B-rakennus sijaitsee etäämpänä Etelätuulentien liikenteestä, minkä vuoksi pitoisuudet ovat samantasoisia eri julkisivuilla.

20 21 Kuva 17. Pienhiukkasten raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) D-rakennuksen julkisivuilla eri kerroskorkeuksilla. Kuva 18. Pienhiukkasten raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) A-rakennuksen julkisivuilla eri kerroskorkeuksilla. A-rakennuksessa on eteläjulkisivulla 12 asuinkerrosta ja pohjoisjulkisivulla 11 asuinkerrosta.

21 22 Kuva 19. Pienhiukkasten raja- ja ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet (µg/m³) B-rakennuksen julkisivuilla eri kerroskorkeuksilla. B-rakennuksessa kerrokset ovat asuinkerroksia. Pienhiukkaspitoisuuksien melko pieni vaihtelu johtuu siitä, että suurin vaikutus pienhiukkaspitoisuustasoihin on alueellisella taustapitoisuudella. Autoliikenteen päästöt aiheuttavat muutaman mikrogramman lisän pienhiukkasten kokonaispitoisuuksien vuosikeskiarvoon vilkkaiden teiden varsilla. Kaukokulkeumalla on merkittävä vaikutus pienhiukkasten pitoisuuksiin Suomessa ja korkeimmat pienhiukkaspitoisuudet havaitaankin yleensä kaukokulkeumaepisodien aikana. Näissä tilanteissa pienhiukkaspitoisuuden WHO:n vuorokausiohjearvo ylittyy helposti koko Suomessa tausta-alueillakin. Suurimmat pitoisuudet havaitaan, kun ilmavirtaukset ovat etelän tai idän suuntaisia (mm. Venäjän ja Itä-Euroopan metsäpalojen aiheuttamat kohonneet pienhiukkaspitoisuudet). Tässä ilmanlaatuselvityksessä tarkasteltiin mallintamalla vain pienhiukkaspitoisuuksia (PM 2,5). On mahdollista, että pienhiukkasia kooltaan suurempien hengitettävien hiukkasten pitoisuudet (PM 10) voivat epäedullisissa meteorologisissa olosuhteissa ylittää niiden vuorokausipitoisuudelle asetetun ohjearvon tai raja-arvotason tarkastellulla tutkimusalueella. Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet kohoavat etenkin katupölykaudella vilkkaasti liikennöityjen väylien läheisyydessä. Katupölyä esiintyy tyypillisesti keväällä maalis-huhtikuussa sekä loppusyksystä talvirengaskauden alettua. Myös pienhiukkaspitoisuudet voivat hetkellisesti nousta korkeiksi näiden katupölyepisodien aikana. Katupölyn ja korkeiden hiukkaspitoisuuksien muodostumiseen voidaan merkittävästi vaikuttaa katujen talvikunnossapidolla sekä oikea-aikaisella katujen siivouksella ja pölynsidonnalla.

22 23 4 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET Tässä ilmanlaatuselvityksessä arvioitiin leviämismallilaskelmin autoliikenteen päästöjen vaikutusta ilmanlaatuun Espoon Tapiolan keskuksen alueella. Erityisesti tarkasteltiin ilmanlaatua YIT:n suunnittelemien uudisrakennusten korttelissa Merituulentien katetun alueen ja linja-autoterminaalin läheisyydessä. Selvityksessä tarkasteltiin ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuuksia alueelle suunnitellun Kielas-kohteen asuinrakennusten parvekkeiden kohdilla ja verrattiin niitä ilmanlaadun ohje- ja rajaarvoihin. Raittiinilman sisäänotot sijoitetaan tarvittaessa sisäpihan puolelle, kattotasolle tai muuhun sopivaan paikkaan. Ilmanlaatuselvitys toteutettiin kaavamuutoksen tueksi. Leviämismallilaskelmat tehtiin Ilmatieteen laitoksella liikenteen päästöjen leviämisen mallintamiseen kehitetyllä leviämismallilla (CAR-FMI). Leviämismallinnuksen lähtökohtana olivat vuoden 2040 ennusteen mukaiset liikennemäärät sekä nykytilanteen mukainen ajoneuvokanta. Tieliikenteen päästöt laskettiin ajoneuvotyyppikohtaisilla nopeusriippuvaisilla päästökertoimilla. Mallilaskelmissa huomioitiin Merituulentien ja Itätuulentien katetut osuudet sekä linja-autoterminaali, mutta ei Tapiolan pysäköintilaitoksia. Raskaan liikenteen osuuksien ja tieosuuksien nopeusrajoitusten oletettiin olevan tulevassa tilanteessa pääosin nykytilanteen mukaiset. Liikenneennusteen mukaan Merituulentien liikennemäärä tulee olemaan ajoneuvoa vuorokaudessa, josta 9 % on busseja ja 2 % muuta raskasta liikennettä. Mallilaskelmissa otettiin huomioon autoliikenteen päästöjen aiheuttamien pitoisuuksien lisäksi alueellinen taustapitoisuus. Mallinnuksessa käytettiin taustapitoisuutena HSY:n Espoon Luukin ilmanlaadun mittausaseman vuosien havaintoja. Myös meteorologinen aineisto on koostettu nykyhetken mukaan vuosien mittaushavainnoista. Epäpuhtauksien pitoisuuksia ulkoilmassa säädellään ilmanlaadun ohje- ja raja-arvoilla. Ilmanlaadun ohjearvot tulisi ottaa huomioon esimerkiksi liikennesuunnittelussa, kaavoituksessa, rakennusten sijoittelussa ja teknisissä ratkaisuissa, jolloin pyritään etukäteen välttämään ihmisten altistuminen terveydelle haitallisen korkeille ilmansaasteiden pitoisuuksille. Terveysvaikutusperusteiset ilmanlaadun raja-arvot ovat ohjearvoja sitovampia, eivätkä ne saa ylittyä alueella, joilla asuu tai oleskelee ihmisiä. Esimerkiksi autoliikenteelle varatuilla väylillä raja-arvot eivät kuitenkaan ole voimassa. Korkeimmat typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuudet havaitaan tyypillisesti vilkkaasti liikennöidyillä väylillä ja niiden lähiympäristössä sekä risteysalueilla. Päästöjen sekoittumisen ja laimenemisen vuoksi pitoisuudet pienenevät, kun etäisyys liikenneväylistä kasvaa sekä maanpinnan tasossa että ylöspäin mentäessä. Rakennuskohteissa pitoisuudet ovat korkeimmillaan 1. kerroksen korkeudella ja pienenevät kerroskorkeuden kasvaessa sitä enemmän mitä korkeammasta rakennuksesta on kyse. Mallilaskelmien tulosten mukaan typpidioksidipitoisuuden vuosiraja-arvo alittuu kaikkien korttelin asuinrakennusten parvekkeiden kohdalla joka kerroksessa. Korkeimmillaan typpidioksidipitoisuudet ovat alimpien asuinkerrosten korkeudella % raja-arvosta eri rakennuskohteissa. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet ylittävät Merituulentien tasolla ohjearvon katetun alueen suuaukolla. Suuaukon yläpuolella sijaitsevan D-rakennuksen asuinkerroksen parvekkeilla typpidioksidipitoisuudet ovat noin % ohjearvosta. Lähellä Etelätuulentietä sijaitsevan 12-kerroksisen A-rakennuksen parvekkeilla typpidioksidipitoisuudet ovat eri kerrosten korkeudella noin % ohjearvosta. Etäämpänä liikenneväylistä sijaitsevan 9-kerroksisen B-rakennuksen parvekkeilla pitoisuustaso on noin noin % typpidioksidin vuorokausiohjearvosta.

23 24 Pienhiukkasten vuosikeskiarvopitoisuudet alittavat vuosiraja-arvon ja WHO:n vuosiohjearvon Tapiolan ympäristössä kaikilla tarkastelukorkeuksilla. Myös WHO:n ohjearvo pienhiukkaspitoisuuksien vuorokausikeskiarvolle alittuu mallinnustulosten mukaan. Uudisrakennusten parvekkeiden korkeuksilla pienhiukkaspitoisuudet ovat vähän yli 20 % vuosiraja-arvosta ja noin % WHO:n vuorokausiohjearvosta. Pienhiukkaspitoisuuksien melko pieni vaihtelu johtuu siitä, että suurin vaikutus pienhiukkaspitoisuustasoihin on alueellisella taustapitoisuudella, joihin liikenne aiheuttaa pienen pitoisuuslisän. Leviämismallilaskelmin tarkasteltiin typpidioksidi- ja pienhiukkaspitoisuuksia suunniteltujen Kielas-kohteen asuinrakennusten eri julkisivujen parvekkeilla. D- rakennuksessa pitoisuudet muodostuivat suurimmiksi pohjoisjulkisivulla lähellä Merituulentien tunnelin suuaukkoa. A-rakennuksessa suurimmat pitoisuudet havaitaan eteläjulkisivulla, sillä rakennuksen pohjoispuolella asuinkerrokset alkavat vasta 2. kerroksesta. Pitoisuuksissa on eroa kahden alimman kerroksen korkeudella. 3. kerroksesta ylöspäin pitoisuudet ovat samantasoisia eri puolella rakennusta. Etäämpänä liikenneväylistä sijaitsevan B-rakennuksen kohdalle mallinnetuissa pitoisuuksissa ei juuri ole eroa eri julkisivuilla. Ilmanlaatuselvityksen perusteella onkin perusteltua suunnitella ja rakentaa D-rakennuksen alimpiin kerroksiin palvelutiloja ja kerroksiin asuintiloja, sillä ulkoilmanlaatu on selvästi parempi 3. kerroksen korkeudella ja sitä korkeammalla. Tulevaisuuden autoliikenteen päästöjen ennustamiseen sisältyy useita epävarmuustekijöitä. Todennäköistä on, että päästöt ja niiden aiheuttamat vaikutukset pienenevät tulevaisuudessa, kun ajoneuvojen moottoritekniikka kehittyy ja päästörajoitukset tiukkenevat. Tässä ilmanlaatuselvityksessä on käytetty konservatiivista lähestymistapaa, kun mallinnuksen pohjana on käytetty nykytilanteen ajoneuvojakaumaa ja päästökertoimia sekä tulevan tilanteen liikennemääräennustetta. Nyt tehtyjen laskelmien mukaan tieliikenteen pakokaasupäästöistä johtuen pitoisuudet eivät ylitä YIT:n Kielas-kohteen asuinrakennusten parvekkeilla eikä Tapiolan kannen oleskelualueilla ilmanlaadun ohje- ja raja-arvoja. Huomionarvoista on, että moottoritekniikan kehitys ei vaikuta katupölyn muodostukseen ja hengitettävien hiukkasten kohonneisiin pitoisuuksiin liikenneympäristössä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin mallintamalla hiukkasista vain pienhiukkaspitoisuuksia (PM 2,5). On mahdollista, että pienhiukkasia kooltaan suurempien hengitettävien hiukkasten pitoisuudet (PM 10) voivat epäedullisissa meteorologisissa olosuhteissa ylittää niiden vuorokausipitoisuudelle asetetun ohjearvon tai raja-arvotason tarkastellulla tutkimusalueella. Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet kohoavat etenkin katupölykaudella vilkkaasti liikennöityjen väylien läheisyydessä.

24 25 OSA II 5 TAUSTATIETOA ILMANLAADUSTA 5.1 Ilmanlaatuun vaikuttavat tekijät Ilmanlaatua heikentävien ilmansaasteiden suurimpia päästölähteitä Suomessa ovat liikenne, energiantuotanto, teollisuus ja puun pienpoltto. Ilmansaasteita kulkeutuu Suomeen myös kaukokulkeumana maamme rajojen ulkopuolelta. Ilmansaasteiden päästöistä suurin osa vapautuu ilmakehän alimpaan kerrokseen, jota kutsutaan ilmakehän rajakerrokseksi. Rajakerroksessa päästöt sekoittuvat ympäröivään ilmaan ja ilmansaasteiden pitoisuudet laimenevat. Päästöt voivat levitä liikkuvien ilmamassojen mukana laajoille alueille. Tämän kulkeutumisen aikana ilmansaasteet voivat reagoida keskenään sekä muiden ilmassa olevien yhdisteiden kanssa muodostaen uusia yhdisteitä. Ilmansaasteet poistuvat ilmasta sateen huuhtomina (märkälaskeuma), kuivalaskeumana erilaisille pinnoille tai kemiallisen muutunnan kautta. Ilmansaasteiden leviäminen tapahtuu pääosin ilmakehän alimmassa osassa, rajakerroksessa. Sen korkeus on Suomessa tyypillisesti alle kilometri, mutta varsinkin kesällä se voi nousta yli kahteen kilometriin. Matalimmat rajakerroksen korkeudet havaitaan yleensä talvella kovilla pakkasilla. Rajakerroksen korkeus määrää ilmatilavuuden, johon päästöt voivat välittömästi sekoittua. Rajakerroksen tuuliolosuhteet määräävät karkeasti ilmansaasteiden kulkeutumissuunnan, mutta rajakerroksen ilmavirtausten pyörteisyys ja kerroksen korkeus vaikuttavat merkittävästi ilmansaasteiden sekoittumiseen ja pitoisuuksien laimenemiseen kulkeutumisen aikana. Leviämisen kannalta keskeisiä meteorologisia tekijöitä ovat tuulen suunta ja nopeus, ilmakehän stabiilisuus ja sekoituskorkeus. Ilmakehän stabiilisuudella tarkoitetaan ilmakehän herkkyyttä pystysuuntaiseen sekoittumiseen. Stabiilisuuden määrää ilmakehän pystysuuntainen lämpötilarakenne sekä mekaaninen turbulenssi eli alustan kitkan synnyttämä ilman pyörteisyys. Inversiolla tarkoitetaan tilannetta, jossa ilmakehän lämpötila nousee ylöspäin mentäessä. Erityisesti maanpintainversion aikana ilmanlaatu voi paikallisesti huonontua nopeasti. Maanpintainversiossa maanpinta ja sen lähellä oleva ilmakerros jäähtyy niin, että kylmempi ilma jää ylempänä olevan lämpimämmän ilman alle. Kylmä pintailma ei raskaampana pääse kohoamaan yläpuolellaan olevan lämpimän kerroksen läpi, ja ilmakehän pystysuuntainen liike estyy. Inversiokerroksessa tuuli on hyvin heikkoa ja ilmaa sekoittava pyörteisyys on vähäistä, minkä vuoksi ilmansaasteet laimenevat huonosti. Inversiotilanteissa pitoisuudet kohoavat taajamissa etenkin liikenneruuhkien aikana, koska ilmansaasteet kerääntyvät matalaan ilmakerrokseen päästölähteiden lähelle. 5.2 Typpidioksidi Typen yhdisteitä vapautuu päästölähteistä ilmaan typen oksideina eli typpimonoksidina (NO) ja typpidioksidina (NO 2). Näistä yhdisteistä terveysvaikutuksiltaan haitallisempaa on typpidioksidi, jonka pitoisuuksia ulkoilmassa säädellään ilmanlaadun ohje- ja rajaarvoilla. Typpidioksidin määrään ilmassa vaikuttavat myös kemialliset muutuntareaktiot, joissa typpimonoksidi hapettuu typpidioksidiksi.

25 26 Ulkoilman typpidioksidipitoisuuksille altistuminen on suurinta kaupunkien keskustojen ja taajamien liikenneympäristöissä. Typpidioksidipitoisuudet kohoavat tyypillisesti ruuhkaaikoina. Korkeimmillaan typpidioksidipitoisuudet ovat erityisesti tyyninä ja kylminä talvipäivinä, jolloin myös energiantuotannon päästöt ovat suurimmillaan. Taajamien ja kaupunkien korkeimmat typpidioksidipitoisuudet aiheuttaa pääasiassa ajoneuvoliikenne, vaikka energiantuotannon ja teollisuuden aiheuttamat päästöt (pistemäiset päästölähteet) olisivat määrällisesti jopa suurempia autoliikenteeseen verrattuna. Ihmiset altistuvat helposti liikenteen päästöille, sillä autojen pakokaasupäästöt vapautuvat hengityskorkeudelle. Typpidioksidin vuosiraja-arvo 40 µg/m 3 alittuu nykyisin Suomessa. Typpidioksidin vuosikeskiarvopitoisuudet ovat olleet viime vuosina suurimmissa kaupungeissa keskimäärin µg/m 3. Vilkkaimmilla teillä ja katukuiluosuuksilla vuosipitoisuudet voivat olla yli 30 µg/m 3. Pienissä ja keskisuurissa kaupungeissa typpidioksidin vuosikeskiarvot ovat yleensä noin 5 20 µg/m 3 mittausympäristöstä riippuen. Typpidioksidin tuntipitoisuudet voivat kohota yli raja-arvotason (200 µg/m 3 ) yksittäisillä mittausasemilla muutamina tunteina vuodessa. Ylitystunteja saa olla vuodessa 18 kpl, ennen kuin raja-arvo katsotaan ylittyneeksi. Puhtailla tausta-alueilla typpidioksidin vuosikeskiarvot ovat olleet Etelä-Suomessa noin 1,5 4 µg/m³ ja Pohjois-Suomessa noin 1 µg/m³ (Ilmatieteen laitos, 2019). 5.3 Hiukkaset Ulkoilman hiukkaset ovat nykyisin merkittävimpiä ilmanlaatuun vaikuttavia tekijöitä Suomen kaupungeissa. Pienhiukkasia pidetään haitallisimpana ilmaperäisenä ympäristötekijänä ihmisten terveydelle. Ulkoilman hiukkaset ovat taajamissa peräisin autojen pakokaasuista, energiantuotannon ja teollisuuden prosesseista ja puun pienpoltosta. Nämä hiukkaspäästöt ovat pääasiassa pieniä hiukkasia. Keväisin ja syksyisin hiukkaspitoisuuksia kohottaa katupöly eli epäsuorat hiukkaspäästöt (ns. resuspensio). Hiukkasiin on sitoutunut myös erilaisia haitallisia yhdisteitä kuten hiilivetyjä ja raskasmetalleja. Liikenteen vaikutukset korostuvat matalan päästökorkeuden vuoksi. Ulkoilman hiukkasten koko on yhteydessä niiden aiheuttamiin erilaisiin vaikutuksiin. Suurempien hiukkasten korkeat pitoisuudet vaikuttavat merkittävimmin viihtyvyyteen ja aiheuttavat likaantumista. Terveysvaikutuksiltaan haitallisempia ovat ns. hengitettävät hiukkaset ja pienhiukkaset, jotka kykenevät tunkeutumaan syvälle ihmisten hengitysteihin. Hengitettävien hiukkasten halkaisija on alle 10 mikrometriä (PM 10) ja pienhiukkasten halkaisija on alle 2,5 mikrometriä (PM 2,5). Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet kohoavat erityisesti keväällä, jolloin jauhautunut hiekoitushiekka ja asfalttipöly nousevat ilmaan kuivilta kaduilta liikenteen nostattamana. Katupölyä esiintyy myös syksyllä talvirengaskauden alussa, kun tiet ovat vielä lumettomia sekä rakennustyömaiden läheisyydessä. Pienhiukkaset ovat pääasiassa peräisin suorista autoliikenteen ja teollisuuden päästöistä ja kaukokulkeumasta, jonka lähde voi olla esimerkiksi metsä- ja maastopalot. Hiukkasten kokoluokkia on havainnollistettu kuvassa 20.

26 27 Kuva 20. Hiukkasten kokoluokkia. Hiukkasten koko ilmaistaan halkaisijana mikrometreissä (µm). Mikro (µ) etuliite tarkoittaa miljoonasosaa. 1 µm on siten metrin miljoonasosa eli millimetrin tuhannesosa. Suurimmat hiukkaspitoisuudet esiintyvät vilkkaasti liikennöidyissä kaupunkikeskustoissa. Suomessa hiukkaspitoisuudet kohoavat yleensä voimakkaasti keväällä maalis-huhtikuussa, kun maanpinnan kuivuessa tuuli ja liikenne nostattavat talven aikana kertynyttä katupölyä ilmaan. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuuksille asetettu raja-arvotaso (50 µg/m 3 ) ylittyy mittausasemilla noin 0 25 kertaa vuoden aikana. Vuorokausiraja-arvotason ylityksiä saa olla mittausasemalla 35 kappaletta vuodessa, ennen kuin raja-arvo katsotaan ylittyneeksi. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudelle annettu raja-arvo on ylittynyt vain Helsingin keskustassa, viimeksi vuonna Katupölyn muodostumiseen voidaan merkittävästi vaikuttaa oikea-aikaisella katujen siivouksella ja kunnossapidolla sekä pölynsidonnalla. Hengitettävien hiukkasten vuosikeskiarvopitoisuudelle annettu raja-arvo 40 µg/m 3 alittuu Suomessa. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvot ovat olleet viime vuosina suurimmissa kaupungeissa noin µg/m 3. Vilkkaimmilla teillä ja katukuiluosuuksilla vuosipitoisuudet voivat olla yli 20 µg/m 3. Pienissä ja keskisuurissa kaupungeissa vuosikeskiarvot ovat noin 6 15 µg/m 3 mittausympäristöstä riippuen. Puhtailla tausta-alueilla vuosikeskiarvopitoisuudet ovat olleet Etelä-Suomessa noin 9 µg/m³ ja Pohjois-Suomessa noin 3 5 µg/m³ (Ilmatieteen laitos, 2019). Pienhiukkaspitoisuuden vuosikeskiarvolle määritetty raja-arvo 25 µg/m 3 alittuu selvästi kaikkialla Suomessa. Viime vuosina pienhiukkasten vuosikeskiarvopitoisuus on ollut

27 28 pääkaupunkiseudun kaupunkialueilla noin 5 8 µg/m 3 ja muilla kaupunkialueilla noin 3 7 µg/m 3. Pitoisuuserot erityyppisten mittausympäristöjen välillä ovat muutamia mikrogrammoja. Puhtailla tausta-alueilla vuosikeskiarvopitoisuudet ovat olleet Etelä- Suomessa noin 4 6 µg/m³ ja Pohjois-Suomessa noin 2 3 µg/m³ (Ilmatieteen laitos, 2019). Pienhiukkasten taustapitoisuudesta valtaosa on kaukokulkeutunutta hiukkasainesta. Kaukokulkeuma muodostaa huomattavan osan myös kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksista. 5.4 Ilmansaasteiden terveysvaikutukset Ilmansaasteiden terveyshaitat ovat seurausta altistumisesta ulkoilmassa oleville haitallisille aineille. Altistuminen on sitä suurempaa mitä korkeampia hengitysilman pitoisuudet ovat ja mitä kauemmin ihminen hengittää saastunutta ilmaa. Pitkäaikainen altistuminen ilmansaasteille on terveysvaikutusten kannalta haitallisempaa kuin lyhytaikainen altistuminen. Ilmansaasteiden arvioidaan aiheuttavan Suomessa noin ennenaikaista kuolemantapausta vuodessa (Hänninen ym. 2016). Lisäksi ilmansaasteet aiheuttavat haittoja lisääntyneen sairastamisen takia. Haitalliset vaikutukset ilmenevät siitä huolimatta, että ilmanlaadun raja- tai ohjearvot eivät Suomessa ylity laajassa mitassa. Terveyshaitat aiheutuvat suurelta osin pienhiukkasista ja pienemmältä osin hengitettävistä hiukkasista sekä typpidioksidista. Yksilöiden herkkyys ilmansaasteille vaihtelee. Herkkiä väestöryhmiä ovat kaikenikäiset astmaatikot, ikääntyneet sepelvaltimotautia ja keuhkoahtaumatautia sairastavat sekä lapset. Talvisin pakkanen voi pahentaa ilmansaasteista aiheutuvia oireita. Tieteellinen näyttö pienhiukkasten haitallisista terveysvaikutuksista on erittäin laaja. Hiukkaset kulkeutuvat ilman mukana kaikkiin osiin hengitysteitä, jolloin ne aiheuttavat sekä suoria vaikutuksia keuhkoissa että siirtyvät osin verenkiertoon ja edelleen kehon muihin osiin kuten sydänlihakseen ja aivoihin. Hiukkaset lisäävät sydän- ja verenkiertoelimistön sairauksia ja lisäävät kuolleisuutta. Muiden ilmansaasteiden vaikutukset ovat myös vakavia mutta niiden kansanterveydelliset haitat ovat pienhiukkasiin verrattuna vähäisempiä. 6 ULKOILMANLAADUN RAJA- JA OHJEARVOT Leviämismallilaskelmilla tai ilmanlaadun mittauksilla saatuja ilman epäpuhtauksien pitoisuuksia voidaan arvioida vertaamalla niitä ilmanlaadun ohje- ja raja-arvoihin. EUmaissa voimassa olevat raja-arvot ovat sitovia ja ne eivät saa ylittyä alueilla, joissa asuu tai oleskelee ihmisiä. Raja-arvot eivät ole voimassa esimerkiksi teollisuusalueilla tai liikenneväylillä, lukuun ottamatta kevyen liikenteen väyliä. Kansalliset ilmanlaadun ohjearvot eivät ole yhtä sitovia kuin raja-arvot, mutta niitä käytetään esimerkiksi kaupunkisuunnittelun tukena ja ilman pilaantumisen vaaraa aiheuttavien toimintojen sijoittamisessa. Tavoitteena on ennalta ehkäistä ohjearvojen ylittyminen sekä taata hyvän ilmanlaadun säilyminen. Raja-arvot määrittelevät ilmansaasteille sallitut korkeimmat pitoisuudet. Raja-arvoilla pyritään vähentämään tai ehkäisemään terveydelle ja ympäristölle haitallisia vaikutuksia. Raja-arvon ylittyessä kunnan on tiedotettava väestöä ja tehtävä ohjelmia ja suunnitelmia ilmanlaadun parantamiseksi ja raja-arvon ylitysten estämiseksi. Tällaisia toimia voivat olla esimerkiksi määräykset liikenteen tai päästöjen rajoittamisesta. Ilman epäpuhtauksien aiheuttamien terveyshaittojen ehkäisemiseksi ulkoilman typpidioksidin

28 29 ja pienhiukkasten pitoisuudet eivät saisi ylittää taulukon 1 raja-arvoja alueilla, joilla ihmiset saattavat altistua ilmansaasteille. Taulukko 1. Terveyshaittojen ehkäisemiseksi annetut ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuuksia koskevat raja-arvot (Vna 79/2017). Ilman epäpuhtaus Keskiarvon laskenta-aika Raja-arvo µg/m 3 (293 K, 101,3 kpa) Sallittujen ylitysten määrä kalenterivuodessa Typpidioksidi (NO2) 1 tunti 200 1) 18 kalenterivuosi 40 1) Pienhiukkaset (PM2,5) kalenterivuosi 25 2) 1) Tulokset ilmaistaan lämpötilassa 293 K ja paineessa 101,3 kpa. 2) Tulokset ilmaistaan ulkoilman lämpötilassa ja paineessa. Ilmanlaadun ohjearvot on otettava huomioon suunnittelussa ja niitä sovelletaan mm. alueiden käytön, kaavoituksen, rakentamisen ja liikenteen suunnittelussa ja ympäristölupaharkinnassa. Ohjearvojen soveltamisen avulla pyritään ehkäisemään ilmansaasteiden aiheuttamia terveysvaikutuksia. Suomessa voimassa olevat ulkoilman typpidioksidin pitoisuuksia koskevat ilmanlaadun ohjearvot on esitetty taulukossa 2. Lisäksi taulukossa esitetään WHO:n suosituksenomaiset ohjearvot pienhiukkasten vuorokausipitoisuudelle ja vuosipitoisuudelle (WHO, 2006). Taulukko 2. Ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuuksia koskevat ilmanlaadun ohjearvot (Vnp 480/1996, WHO, 2006). Ilman epäpuhtaus Ohjearvo µg/m³ Tilastollinen määrittely Typpidioksidi (NO2) 150 1) Kuukauden tuntiarvojen 99. prosenttipiste 70 1) Kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo Pienhiukkaset (PM2.5) 25 2) Suurin vuorokausikeskiarvo 10 2) Vuosikeskiarvo 1) Tulokset ilmaistaan lämpötilassa 293 K ja paineessa 101,3 kpa. 2) WHO 7 LEVIÄMISMALLILASKELMIEN YLEISKUVAUS Ilmansaasteiden leviämismalleilla tutkitaan eri ilmansaasteiden kulkeutumista ilmakehässä ja ilmansaasteiden pitoisuuksien muodostumista tutkimusalueelle. Malleihin sisältyy usein myös laskentamenetelmiä, joiden avulla voidaan kulkeutumisen lisäksi tarkastella ilmansaasteiden muuntumista ja kemiallisia reaktioita ilmakehässä sekä poistumista ilmakehästä laskeumana. Tässä tutkimuksessa käytettiin Ilmatieteen

29 30 laitoksella kehitettyjä leviämismalleja tieliikenteen päästöjen leviämisen kuvaamiseen ja ilmanlaatuvaikutusten arvioimiseen. Ilmatieteen laitoksen leviämismalleja on kehitetty pitkäjänteisesti yli kolmenkymmenen vuoden ajan tavoitteena tuottaa luotettavaa tietoa ilmanlaadusta erityisesti Suomen olosuhteissa mm. kaupunki- ja liikennesuunnittelun ja ilmansuojelutoimenpiteiden suunnittelun tueksi sekä pitoisuuksien ja väestön altistumisen arvioimiseksi. Mallien toimintaa on kehitetty lukuisissa tutkimusprojekteissa ja verifiointitutkimusten mukaan mallinnusten tulokset on todettu hyvin yhteensopiviksi Suomen taajamien ja teollisuusympäristöjen ilmanlaadun mittaustulosten kanssa. Nykyisissä Ilmatieteen laitoksen leviämismalleissa kuvataan tarkasti päästökohdassa tapahtuvaa mekaanista ja lämpötilaeroista johtuvaa nousulisää, lähimpien esteiden aiheuttamaa savupainumaa, ilmassa tapahtuvia päästöaineiden kemiallisia prosesseja sekä ilmansaasteiden poistumamekanismeja ilmakehästä. Malleihin sisältyy laskentamenetelmä typenoksidien kemialliselle muutunnalle. Liikenteen ja energiantuotannon typenoksidipäästöt koostuvat typpidioksidista sekä typpimonoksidista, jota on valtaosa päästöistä. Osa typpimonoksidista hapettuu ilmassa terveydelle haitallisemmaksi typpidioksidiksi. Tässä selvityksessä käytetyllä leviämismallilla voidaan arvioida ilmansaasteiden pitoisuuksia ja laskeumaa päästölähteiden lähialueilla. Autoliikenteen päästöjen aiheuttamia ilmanlaatuvaikutuksia arvioitiin viivalähdemallilla CAR-FMI (Contaminants in the Air from a Road; Karppinen, 2001; Härkönen ym., 2001). Kaaviokuva leviämismallin toiminnasta on esitetty kuvassa 21. Leviämismallien lähtötiedoiksi tarvitaan tietoja päästöistä ja niiden lähteistä, mittaamalla ja mallittamalla saatuja tietoja ilmakehän tilasta sekä tietoja ilmansaasteiden taustapitoisuudesta tutkimusalueella. Lisäksi lähtötiedoiksi tarvitaan erilaisia paikkatietoja, kuten tietoja maanpinnan muodoista ja maanpinnan laadusta sekä tietoa päästölähteiden sijainnista. Liikenteen päästölaskennassa otetaan huomioon liikennemäärät ja niiden tunneittainen vaihtelu, erityyppisten ajoneuvojen osuudet liikennemääristä, liikennevirtojen nopeudet ja ajoneuvokohtaiset nopeusriippuvaiset päästökertoimet. Pistemäisten lähteiden päästöjen laskennassa otetaan huomioon lähdekohtaiset päästöt, savukaasujen ominaisuudet ja laitoksen tekniset tiedot. Leviämislaskelmia varten muodostetaan kaikille eri päästölähteille päästöaikasarjat, joissa on jokaiselle tarkastelujakson tunnille (1 3 vuotta, tuntia) laskettu päästömäärä erikseen eri ilmansaasteille. Leviämismallin tarvitseman meteorologisen aikasarjan muodostuksessa käytetään Ilmatieteen laitoksella kehitettyä meteorologisten tietojen käsittelymallia, joka perustuu ilmakehän rajakerroksen parametrisointimenetelmään (Rantakrans, 1990; Karppinen, 2001). Menetelmän avulla voidaan meteorologisten rutiinihavaintojen ja fysiikan perusyhtälöiden avulla arvioida rajakerroksen tilaan vaikuttavat muuttujat, joita tarvitaan ilmansaasteiden leviämismallilaskelmissa. Tarvittavat mittaustiedot saadaan Ilmatieteen laitoksen havaintotietokantaan tallennetuista sää-, auringonpaiste- ja radioluotaushavainnoista. Menetelmässä otetaan huomioon tutkimusalueen paikalliset tekijät, kuten leviämisalustan rosoisuus ja vuodenaikaiset albedoarvot (maanpinnan kyky heijastaa auringon säteilyä) eri maanpinnan laaduille. Laskelmissa käytetään yleensä 1 3 vuoden pituista tutkimusalueen sääolosuhteita edustavaa meteorologista aineistoa. Laskelmissa käytettäviksi sääasemiksi valitaan tutkimusaluetta lähimpänä sijaitsevat sääasemat, joilla mitataan kaikkia mallin tarvitsemia suureita. Tuulen suunta- ja nopeustiedot muodostetaan kahden tai useamman sääaseman havaintojen etäisyyspainotettuna tilastollisena yhdistelmänä. Lopputuloksena saadaan leviämismalleissa tarvittavien meteorologisten tietojen tunneittaiset aikasarjat.

30 31 Kuva 21. Kaaviokuva Ilmatieteen laitoksella kehitetyn leviämismallin CAR-FMI toiminnasta. Leviämismallit laskevat ilmansaasteiden pitoisuuksia tarkastelujakson jokaiselle tunnille laskentapisteikköön, joka muodostetaan kullekin tutkimusalueelle sopivaksi. Mallin tuottamasta tunneittaisesta pitoisuusaikasarjasta lasketaan edelleen ilmanlaadun rajaja ohjearvoihin verrannollisia tilastollisia suureita, jotka on esitetty taulukoissa 1 ja 2. Näin mallilaskelmasta saatuja pitoisuusarvoja voidaan suoraan verrata ilmanlaadun raja- ja ohjearvoihin. 7.1 Liikenteen päästölaskenta Liikenteen päästölaskennan pohjatietona sovelletaan Euroopan ympäristöviraston määrittämiä tieliikenteen päästökertoimia (EEA, 2017). Nämä päästökertoimet riippuvat ajoneuvojen moottoriteknologiasta, EURO-päästöluokista sekä ajonopeudesta. Kertoimet on määritetty yksityiskohtaisesti eri ajoneuvotyypeille, niiden katu- ja maantieajolle tasaisella nopeudella ja ruuhka-aikaan suoritettavalle ajolle. Näistä

31 32 kertoimista on tätä työtä varten keskiarvoistettu Suomen ajoneuvokantaa edustavat kertoimet. Suomen autokantaa edustavat EURO-päästöluokkaiset ajosuoriteosuudet on esitetty VTT:n julkaiseman liikenteen laskentajärjestelmä LIPASTO:n ALIISA-autokantamallissa. Tämä malli tarjoaa vuosittain päivittyvät nykytilannetta edustavat arvot (nyt käytössä vuosi 2016) ja ennusteet vuosille 2020, 2025 ja 2030 koko Suomen autokannan EUROpäästöluokkaisille ajosuoriteosuuksille. Ennusteet pohjautuvat Liikenneviraston ja VTT:n ennusteisiin suoritejakaumista ja autokannan kehityksestä. Ne edustavat perustilannetta, jossa otetaan huomioon vain jo päätetyt autokannan kehitykseen vaikuttavat valtakunnantason toimenpiteet (esim. muutokset verotuksessa). Kuvissa 22 ja 23 on esitetty Suomen koko ajoneuvokannan keskimääräiset päästökertoimet eri vuosille Alla olevat kertoimet ottavat huomioon ajoneuvotyyppien keskimääräiset suhteelliset osuudet Suomessa. Kertoimet kohdennetaan kunnittain ajoneuvotyyppien suhteellisilla suoriteosuuksilla katu- tai tieosuuksien mukaan VTT:n LIISA-laskentajärjestelmän mukaisesti. Ajoneuvotyyppien suhteellisten suoriteosuuksien ei oletetan muuttuvan eri vuosien päästöskenaarioissa. Päästökertoimen pieneneminen vuodesta 2016 vuoteen 2030 selittyy autokannan uusiutumisella ja sillä, että uusilla vähäpäästöisemmillä ajoneuvoilla ajetaan tulevaisuudessa suhteessa suurempi osa ajosuoritteesta. Tulevaisuuden ennusteisiin kuitenkin liittyy runsaasti epävarmuustekijöitä. Tekemällä päästöjen leviämislaskennat useilla eri vuosien päästötasoilla, saadaan aikaiseksi vaihteluväli, jolla autoliikenteen päästöjen aiheuttamat pitoisuudet tulevaisuudessa todennäköisesti esiintyvät. Kuva 22. Mallilaskelmissa käytettävät ajoneuvojen keskimääräiset nopeusriippuvat typenoksidien päästökertoimet. Kertoimien pohjana ovat EEA:n päästökertoimet (EEA, 2017) painotettuna suoritteiden euroluokkajakaumilla ja koko Suomen keskimääräisillä ajosuoriteosuuksilla vuonna 2016 ja ennustettuna vuosille (VTT, 2018).