HENGITETTÄVIEN HIUKKASTEN PITOISUUSMITTAUKSET KUOPION HEPOMÄESSÄ. Helena Saari Risto Pesonen

Transkriptio

1 HENGITETTÄVIEN HIUKKASTEN PITOISUUSMITTAUKSET KUOPION HEPOMÄESSÄ Helena Saari Risto Pesonen

2 HENGITETTÄVIEN HIUKKASTEN PITOISUUSMITTAUKSET KUOPION HEPOMÄESSÄ Helena Saari Risto Pesonen ILMATIETEEN LAITOS - ILMANLAADUN ASIANTUNTIJAPALVELUT Helsinki

3 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO TAUSTATIETOA HIUKKASISTA TUTKIMUKSEN SUORITUS Mittauspaikka ja mittausjakso Mitatut ilman epäpuhtaudet ja mittausmenetelmät MITTAUSTULOKSET JA NIIDEN ARVIOINTI Mitatut pitoisuudet Ohje- ja raja-arvoihin verrattavat pitoisuudet Mitattuihin pitoisuuksiin vaikuttaneita tekijöitä suurimmat pitoisuudet Pitoisuuksien ajallinen vaihtelu Pitoisuuksien vertailua JOHTOPÄÄTÖKSET...19 VIITELUETTELO...21 LIITE: Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen louhimoalueen räjäytysajat..

4 3 1 JOHDANTO Ilmatieteen laitos mittasi välisenä aikana Kuopion Hepomäessä aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 10 mikrometrin suuruisten ns. hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) pitoisuuksia. Mittausten tavoitteena oli hankia tietoa Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen louhimoalueen ja Skanska Asfaltti Oy:n Hepomäen asfalttiaseman toiminnan aikaisien päästöjen aiheuttamista hiukkaspitoisuuksista ja arvioida hiukkaspitoisuuden perustaso ajalta, jolloin ko. yksiköt eivät ole toiminnassa. Hiukkasmittaukset tehtiin louhimoalueen ja asfalttiaseman päästövaikutusten suhteen lähimmässä asutuskohteessa, Matkus -nimisen kiinteistön piha-alueella. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisella analysaattorilla, jolla saadaan esiin myös pitoisuuksien lyhytaikaisvaihtelut. Mittaustulosten tarkasteluja ja tulkintaa varten kohteessa mitattiin lisäksi tuulen suuntaa ja nopeutta, suhteellista kosteutta ja lämpötilaa. Tutkimuksen tilasi Kuopion kaupungin ympäristökeskus. Tilaajan yhdyshenkilöinä toimivat ympäristönsuojelutarkastaja Erkki Pärjälä ja ympäristöterveystarkastaja Heikki Kallunki. Mittausten kenttätyöt hoiti teknikko Kaj Lindgren ja raportoinnista vastasivat tutkija Helena Saari ja kehittämispäällikkö Risto Pesonen. 2 TAUSTATIETOA HIUKKASISTA Hiukkaset ovat nykyisin typen oksidien ja selluntuotantopaikkakuntien haisevien rikkiyhdisteiden ohella merkittävin ilmanlaatuun vaikuttava tekijä maassamme. Ulkoilman hiukkaset ovat taajamissa peräisin suurelta osin liikenteen ja tuulen nostattamasta katupölystä, eli epäsuorista päästöistä (ns. resuspensio). Hiukkaspitoisuuksia kohottavat myös suorat päästöt, jotka ovat peräisin energiantuotannon ja teollisuuden prosesseista sekä autojen pakokaasuista. Suorat hiukkaspäästöt ovat pääasiassa pieniä hiukkasia, joiden massa on vähäinen ja lukumäärä suuri. Myös kaasumaisista yhdisteistä muodostuu ilmakehässä hiukkasia. Hiukkasiin on usein sitoutunut erilaisia haitallisia yhdisteitä kuten hiilivetyjä ja raskasmetalleja. Liikenteen pakokaasuhiukkaset ovat suurelta osin peräisin dieselajoneuvoista. Dieselhiukkasten haitallisuutta kuvaa se, että niiden on arvioitu sekä ulko- että kotimaisissa terveysvaikutustutkimuksissa lisäävän syöpäriskiä ihmisissä. Ulkoilman hiukkasten koko on eri tavoin yhteydessä niiden terveysvaikutuksiin. Kokonaisleijumalla tarkoitetaan pölyä, johon saattaa sisältyä kooltaan varsin suuriakin, halkaisijaltaan jopa kymmenien mikrometrien hiukkasia. Tällaisten hiukkasten korkeat pitoisuudet vaikuttavat merkittävimmin viihtyvyyteen ja aiheuttavat likaantumista muun muassa keväisin, kun hiekoitushiekasta peräisin oleva katupöly nousee ilmaan. Suurin osa kokonaisleijuman hiukkasista on niin isoja, että ne jäävät ihmisten ylähengitysteihin ja poistuvat terveillä henkilöillä melko tehokkaasti elimistöstä. Kokonaisleijumasta käytetään lyhennettä TSP, joka tulee sanoista Total Suspended Particles. Terveysvaikutuksiltaan em. haitallisempia ovat ns. hengitettävät hiukkaset ja pienhiukkaset, jotka kykenevät tunkeutumaan syvälle ihmisten hengitysteihin: hengitettävät hiukkaset alempiin hengitysteihin eli henkitorveen ja keuhkoputkiin asti ja pienhiukkaset keuhkorakkuloihin saakka. Hengitettäville hiukkasille, joiden aerodynaaminen

5 4 halkaisija on alle 10 mikrometriä, on annettu kotimaiset ohje- ja raja-arvot. Euroopan unionin jäsenmaissa otettaneen lähiaikoina käyttöön raja-arvo myös aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 2,5 mikrometrin pienhiukkasille. Vuonna 2001 voimaan tulleessa ilmanlaatuasetuksessa (Vna 711/2001) suositellaan mahdollisuuksien mukaan keräämään tietoa ulkoilman pienhiukkasten pitoisuuksista jo ennen kuin niiden pitoisuuksien sääntely tulee mukaan maamme lainsäädäntöön. Hengitettävistä ja pienhiukkasista käytetään lyhenteitä PM 10 ja PM 2,5 (PM = Particulate Matter). Taajama-alueilla alle 0,1 mikrometrin kokoiset hiukkaset ovat pääosin mittauspaikan lähistön polttoprosesseista peräisin olevaa materiaalia, esimerkiksi liikenteestä ja energiantuotannosta tulleita hiiliyhdisteitä. Kokoluokassa 0,1 1 mikrometriä hiukkaset ovat etupäässä kaukokulkeutunutta ainesta. Nämä hiukkaset edustavat suoria hiukkaspäästöjä tai ovat syntyneet kaasu-hiukkasmuuntuman seurauksena. Halkaisijaltaan yli 1 mikrometrin kokoiset hiukkaset ovat yleensä mekaanisesti syntyneitä. Ne ovat esimerkiksi nousseet maasta ilmaan mittauspaikan lähistöllä tuulen tai ohi kulkevan liikenteen nostattamana. Nämä hiukkaset koostuvat lähinnä maa-aineksesta, meriaerosoleista ja orgaanisesta materiaalista, kuten kasvien osista ja siitepölyistä sekä niiden pinnalle kiinnittyneistä hiukkasista. Isoiksi hiukkasiksi luokitellaan halkaisijaltaan yli 2,5 mikrometrin kokoiset hiukkaset. Ilmavirtausten mukana kulkeutuvia suurimpia hiukkasia kutsutaan jättiläishiukkasiksi (engl. giant particles). Kirjallisuudessa suurten ja jättiläishiukkasten välinen raja on hiukan häilyvä, mutta hiukkasia, joiden aerodynaaminen halkaisija on yli mikrometriä, voitaneen kutsua jättiläishiukkasiksi. Ylärajana hiukkasille pidetään tavallisesti 100 mikrometriä. Hiukkasten kokoluokkia on havainnollistettu kuvassa 1. Hiukkasten kokoluokkia Pienet hiukkaset Suuret hiukkaset Jättiläishiukkaset Hiesu Hieno hiekka Karkea hiekka Sora Pilvi- ja sumupisarat Sa depisa rat Tupa ka nsav u Sementtipöly Lannoite- ja kalkkikivipöly JAUHOA Jauhot K aasumolekyylit Itiöt Siitepöly Virukset Bakteerit Hius Pisaroista kuivunut merisuola Liikenne Liikenteen ja tuulen nostattama pöly Energiantuot anto Energiantuotanto, lentotuhka 0,001 0,01 0, (1mm) (1cm) µm Kuva 1. Hiukkasten kokoluokkia. Hiukkasten koko ilmaistaan halkaisijana mikrometreissä (µm). Mikro (µ) etuliite tarkoittaa miljoonasosaa. 1 µm on siten metrin miljoonasosa eli millimetrin tuhannesosa.

6 5 Eri polttoprosesseista peräisin olevat hiukkaset saattavat olla rikastuneita jonkin tietyn alkuaineen tai muun merkkiaineen suhteen. Esimerkiksi vanadiinia ja nikkeliä tulee ilmakehään öljynpoltosta, kaliumia orgaanisen materiaalin poltosta, arseenia, molybdeeniä, seleeniä ja rikkiä hiilen poltosta. Poltto- ja teollisuusprosesseista peräisin olevat hiukkaset sisältävät useita terveydelle haitallisia alkuaineita, kuten arseeni, kadmium, nikkeli ja lyijy. Näitä aineita voi myös rikastua maaperään, jolloin niitä löytyy maasta takaisin ilmaan nousseista hiukkasista. Tyypillisiä maaperästä tulevia alkuaineita ovat alumiini, barium, kalsium, rauta, rubidium, pii, strontium sekä titaani, jotka esiintyvät enimmäkseen isoissa hiukkasissa. Suomen taajamien hiukkaspitoisuudet kohoavat yleensä voimakkaasti keväällä maalishuhtikuussa tuulen ja liikenteen nostaman katupölyn vaikutuksesta maanpinnan kuivuessa, mutta pitoisuuksien kohoamista esiintyy taajamissa usein myös syys-marraskuussa. Pienten hiukkasten pitoisuuksien kohoamiseen vaikuttaa ajoittain myös ulkomailta peräisin oleva kaukokulkeuma. Suurimmat hiukkaspitoisuudet esiintyvät vilkkaasti liikennöidyissä kaupunkikeskustoissa. Maamme suurimpien kaupunkien keskusta-alueilla on mitattu useina vuosina yli 50 µg/m³ olevia kokonaisleijuman (TSP) vuosikeskiarvopitoisuuksia ja yli 25 µg/m³:n hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) pitoisuuden vuosikeskiarvoja. Pienempienkin kaupunkien keskusta-alueilla hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvot ylittävät 20 µg/m³. Kaupunkien keskustojen ulkopuolellakin pitoisuudet ovat olleet yli 10 µg/m³ vuosikeskiarvoina (Pietarila et al., 2001). Korkeimmat mitatut hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudet ovat olleet useiden maamme kaupunkien keskustojen liikenneympäristöissä yli 150 µg/m³ ja esikaupunkialueillakin yli 50 µg/m³. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudelle annettua raja-arvoa (50 µg/m³, sallittu 35 ylitystä/vuosi, alitettava viimeistään ) ei kuitenkaan ole tähän mennessä mittaustulosten mukaan ylitetty Suomessa kuin Helsingin Runeberginkadulla vuonna 2003, Helsingin Mannerheimintien ja Hämeentien mittausasemilla ja Riihimäen keskustassa Hämeenkadulla vuonna 2005 sekä Helsingin Mannerheimintiellä ja Töölöntullissa vuonna Sen sijaan vuorokausipitoisuuden raja-arvon numeroarvo eli raja-arvoa vastaava pitoisuustaso, 50 µg/m³, ylittyy vuosittain yleisesti maamme kaupungeissa lähinnä keväisin. Suomen kuntien ilmanlaadun mittausverkkojen vuoden 2000 tuloksista tehdyssä tarkastelussa tällaisia ylityksiä todettiin yhteensä yli 250 kappaletta (Anttila, 2001). 3 TUTKIMUKSEN SUORITUS 3.1 Mittauspaikka ja mittausjakso Ilmatieteen laitos mittasi välisenä aikana Kuopion Hepomäessä aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 10 mikrometrin suuruisten ns. hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) pitoisuuksia mittauspisteessä, jonka sijaintia on havainnollistettu kuvissa 2 ja 3. Hiukkasmittaukset tehtiin Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen louhimoalueen ja Skanska Asfaltti Oy:n Hepomäen asfalttiaseman päästövaikutusten suhteen lähimmässä asutuskohteessa, Matkus -nimisen kiinteistön piha-alueella. Kiinteistön päärakennus sijaitsi mittauspisteestä noin metriä luoteeseen ja rantasauna noin metriä kaakkoon.

7 6 Kuva 2. Mittauspisteen sijainti Kuopion Hepomäessä. Kuva 3. Mittausyksikkö Kuopion Hepomäessä.

8 7 3.2 Mitatut ilman epäpuhtaudet ja mittausmenetelmät Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisella automaattisella analysaattorilla. Mittaustulokset kerättiin mikrotietokoneelle ja tiedonkeruuohjelmisto laski mitatuista pitoisuuksista tuntikeskiarvot, jotka siirrettiin Ilmatieteen laitokselle jatkokäsittelyä varten. Ilmatieteen laitos seurasi mittauksia kaukovalvontana Helsingistä. Mittaustulokset tarkistettiin ja laitteiden toimintahäiriöistä johtuneet virheelliset arvot poistettiin. Mittaustulosten tarkasteluja ja tulkintaa varten Hepomäen mittauskohteessa mitattiin lisäksi tuulen suuntaa ja nopeutta, suhteellista kosteutta ja lämpötilaa. Taulukko 1. Tutkimuksessa käytetyt mittausmenetelmät ja laitteet. Mitattava komponentti Mittausmenetelmä Mittalaite Hengitettävät hiukkaset beetasäteilyn absorptio ESM Eberline FH 62 I-R Meteorologiset tiedot Vaisala WXT510 Hengitettävät hiukkaset (PM 10 ): Mittaukset tehtiin seuraavan standardiehdotuksen mukaisesti: ISO 10473:2000 Ambient air Measurement of the mass of particulate matter on filter medium Beta-ray absorption method. 4 MITTAUSTULOKSET JA NIIDEN ARVIOINTI 4.1 Mitatut pitoisuudet Kuvissa 4 5 on esitetty Kuopion Hepomäessä mitattujen hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) pitoisuuksien tunti- ja vuorokausiarvojen aikasarjat mittausjaksolta Taulukkoon 2 on koottu kuukausittaisia tilastotietoja mitatuista hengitettävien hiukkasten pitoisuuksista em. jaksolta. Pitoisuudet on ilmoitettu ulkoilman lämpötilassa.

9 8 PM 10 -tuntipitoisuudet Kuopion Hepomäessä µg/m³ Kuva 4. Hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuudet Kuopion Hepomäessä mittausjaksolla PM 10 -vuorokausipitoisuudet Kuopion Hepomäessä µg/m³ Kuva 5. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudet Kuopion Hepomäessä mittausjaksolla

10 9 Taulukko 2. Kuopion Hepomäessä mitatut hengitettävien hiukkasten tunti- ja vuorokausipitoisuudet (µg/m³) kuukausittain mittausjaksolla Pitoisuudet on ilmoitettu ulkoilman lämpötilassa. Kuopio Hepomäki 2006 PM TUNTIARVOJEN lukumäärä määrä (%) 46,2 98,6 99,3 88,1 keskiarvo (µg/m³) %-piste (µg/m³) korkein arvo (µg/m³) VRK-ARVOJEN lukumäärä korkein arvo (µg/m³) korkein arvo (µg/m³) Ohje- ja raja-arvoihin verrattavat pitoisuudet Hengitettävien hiukkasten pitoisuutta koskeva ohjearvot tilastollisine määrittelyineen on esitetty taulukossa 3 (Vnp 480/1996). Ohjearvoilla esitetään riittävän hyvän ilmanlaadun tavoitteet. Ohjearvot eivät ole sitovia, mutta niitä sovelletaan maankäytön ja liikenteen suunnittelussa, rakentamisen muussa ohjauksessa sekä ilman pilaantumisen vaaraa aiheuttavien toimintojen sijoittamisessa ja lupakäsittelyssä. Ohjearvojen ylittyminen on pyrittävä estämään pitkällä aikavälillä alueilla, joilla ilmanlaatu on tai saattaa toistuvasti olla huonompi kuin ohjearvo edellyttäisi. Taulukko 3. Ulkoilman hengitettävien hiukkasten pitoisuutta koskeva ohjearvo. Epäpuhtaus Ohjearvo (20 C, 1 atm) Tilastollinen määrittely Hengitettävät hiukkaset (PM 10 ) 70 µg/m³ kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo Valtioneuvoston antaman ilmanlaatuasetuksen (Vna 711/2001) mukaiset hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia koskevat raja-arvot on esitetty taulukossa 4. Ilman epäpuhtauksien aiheuttamien terveyshaittojen ehkäisemiseksi alueilla, joilla asuu tai oleskelee ihmisiä ja joilla ihmiset saattavat altistua ilman epäpuhtauksille hengitettävien hiukkasten pitoisuudet ulkoilmassa eivät saa ylittää seuraavia raja-arvoja:

11 10 Taulukko 4. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia koskevat raja-arvot terveyshaittojen ehkäisemiseksi. Epäpuhtaus Keskiarvon laskenta-aika Raja-arvo (µg/m 3 ) (293 K, 101,3 kpa) Sallittujen ylitysten määrä kalenterivuodessa (vertailujakso) Hengitettävät hiukkaset 24 tuntia 50 1) 35 (PM 10 ) kalenterivuosi 40 1) - 1) Tulokset ilmaistaan ulkoilman lämpötilassa ja paineessa. Raja-arvot ovat sitovia, eivätkä niiden ylitykset ole sallittuja. Raja-arvon ylittyessä on kunnan tai alueellisen ympäristökeskuksen ryhdyttävä ilmansuojelulain mukaisiin toimiin ilmanlaadun parantamiseksi ja raja-arvon ylitysten estämiseksi. Tällaisia toimia voivat olla esimerkiksi määräykset liikenteen tai päästöjen rajoittamisesta. Ohje- ja rajaarvoja ei sovelleta työpaikoilla eikä tehdasalueilla. Taulukossa 5 ja kuvassa 6 on esitetty Kuopion Hepomäessä mitattujen hengitettävien hiukkasten pitoisuuksien ohjearvoon verrattavat pitoisuudet kuukausittain sekä ko. pitoisuuksien suhde ohjearvoon. Ohjearvoon vertaaminen edellyttää että vuorokausipitoisuuksia on vähintään 75 % kuukauden vuorokausien lukumäärästä, joten elokuulta 2006 vertailua ei voida tehdä. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuorokausiohjearvo (70 µg/m³) ei ylittynyt mittausjaksolla. Hengitettävien hiukkasten ohjearvoon verrattavat pitoisuudet olivat Hepomäessä suurimmillaan 39 % ohjearvosta. Taulukko 5. Hengitettävien hiukkasten ohjearvoihin verrattavat pitoisuudet (µg/m³) kuukausittain sekä ko. pitoisuuksien suhde vastaavaan ohjearvoon Kuopion Hepomäessä syysmarraskuussa Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet on ilmoitettu ulkoilman lämpötilassa. PM 10 Kuopio Hepomäki 2. suurin vrk-arvo % ohjearvosta (µg/m³) 2006 Syyskuu Lokakuu Marraskuu Ohjearvo 70

12 11 Hengitettävien hiukkasten ohjearvoon verrattavat pitoisuudet Kuopion Hepomäessä µg/m³ Syyskuu Lokakuu Marraskuu 2006 Kuva 6. Hengitettävien hiukkasten ohjearvoon verrattavat pitoisuudet suhteessa ohjearvoon Kuopion Hepomäessä syys-marraskuussa Punaisella vaakaviivalla on merkitty ohjearvotaso 70 µg/m³. Koska raja-arvotarkasteluissa vertailujakso on yksi kalenterivuosi, voidaan lyhyemmän mittausjakson pitoisuuksia tarkastella vain suuntaa-antavasti suhteessa raja-arvoihin. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuorokausiraja-arvotasolle, 50 µg/m³, sallitaan vuoden jaksolla ylityksiä 35 kpl ennen kuin varsinaisen vuorokausiraja-arvon ylityksen katsotaan tapahtuneen. Kuopion Hepomäessä ei mittausjaksolla esiintynyt yhtään yli 50 µg/m³ vuorokausipitoisuutta. Mittausjakson suurin vuorokausipitoisuus oli 49 µg/m³, ja seuraavaksi suurimmat luokkaa µg/m³ eli noin % raja-arvotasosta. Mittausjaksolta laskettu hengitettävien hiukkasten pitoisuuksien keskiarvo oli Kuopion Hepomäessä 9 µg/m³. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvoa koskeva raja-arvo on 40 µg/m³. 4.3 Mitattuihin pitoisuuksiin vaikuttaneita tekijöitä - suurimmat pitoisuudet Hepomäen mittauspiste sijaitsi pihapiirissä, jossa on puulämmitteinen rantasauna ja päärakennus, jossa on takka. Tulisijoja käytettiin mittausjakson aikana satunnaisesti, yleensä kuitenkin vain viikonloppuisin. Sauna sijaitsi mittauspisteeseen nähden suunnassa 120 ja päärakennus suunnassa 290. Aivan mittauskopin vieressä sen itäpuolella sijaitsi sora-/maakasa. Pihapiiri oli muutoin pääasiassa ruohopäällysteinen. Mittauspisteen lounaispuolella sijaitsevat kesäisin toiminnassa oleva Skanska Asfaltti Oy:n Hepomäen asfalttiasema sekä Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen louhimoalue, jossa toimii jaksottain kivenlouhimo ja -murskaamo sekä satunnaisesti betonijätteen murskaamo.

13 12 Mittausjakson aikana Skanska Asfaltti Oy:n Hepomäen asfalttiasema oli toiminnassa välisenä aikana 38 päivää, pääsääntöisesti maanantaista perjantaihin. Viikonloppuisin ei ollut toimintaa. Päivittäinen toiminta-aika alkoi aamuisin noin klo ja loppui yleensä viimeistään iltapäivällä klo mennessä. Päivittäinen toiminta-aika ei ollut yhtäjaksoinen, vaan päivän aikana toiminnassa saattoi olla useitakin taukoja. Taukojen pituus vaihteli puolesta tunnista useisiin tunteihin. Asemalla ei ollut toimintaa Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen louhimoalueella murskaustoimintaa oli mittausjakson aikana maanantaista perjantaihin klo Viikonloppuisin ei ollut toimintaa. Kallion porausta oli jokaisena työpäivänä ja lisäksi kallion räjäytystä viitenätoista päivänä (päivämäärät ja kellonajat on esitetty raportin liitteessä 1). Tutkimuspisteen tuuliolosuhteita kuvaava tuuliruusu mittausjaksolta on esitetty kuvassa 7. Tuuliruusun keskipisteestä lähtevän janan pituus sektorin kehäviivalle vastaa ko. tuulisektorin tuulien prosentuaalista osuutta jakson tuulista. Tyynet tapaukset on kuvattu ympyrällä, jonka säteen pituus kertoo tyynien tilanteiden prosentuaalisen osuuden kaikista tuulihavainnoista. Tuuliruususta nähdään myös tuulten nopeusjakaumat tuulensuuntasektoreittain. Eri tuulennopeuksien prosentuaaliset osuudet saadaan vertaamalla sektoreiden kunkin nopeusluokan pituutta prosenttiasteikkoon. Huomattavaa on, että koillisen puoleisia tuulia esiintyi Hepomäen tutkimuspisteessä mittausjaksolla selvästi vähemmän kuin muita tuulia. Kuvassa 8 on havainnollistettu tuulen suunnan ja nopeuden vaikutusta Hepomäessä mitattujen hengitettävien hiukkasten pitoisuuksiin ns. saasteruusujen avulla. Saasteruusu kuvaa tuntipitoisuuksien keskiarvoa eri tuulensuunnilla. Saasteruusun keskipisteestä lähtevän janan pituus sektorin kehäviivalle vastaa hiukkasten tuntipitoisuuksien keskiarvoa ko. tuulisektorissa. Tyynellä säällä havaittujen tuntipitoisuuksien keskiarvo on esitetty ympyrällä, jonka säteen pituus kuvaa keskipitoisuuden arvoa. Kuva 7. Hepomäen tutkimuspisteen tuuliolosuhteet mittausjaksolla

14 13 PM 10 Kuopio Hepomäki Kuva 8. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) tuntipitoisuuksien keskiarvo (µg/m³) tuulensuunnittain Kuopion Hepomäessä mittausjakson aikana. Hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuudet olivat Hepomäen mittauspisteessä keskimäärin suurimmillaan koillistuulilla. Myös lounaistuulilla tuntipitoisuuksien keskiarvo oli suurempi kuin muilla tuulensuunnilla (ks. kuva 8). Suurimmat yksittäiset hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuudet esiintyivät 311 o 85 o välisillä tuulilla. Myös sektorin eli louhimoalueen puoleisilla tuulilla esiintyi perustasoa korkeampia tuntipitoisuuksia (ks. kuva 9). Koillisen puoleisia tuulia esiintyi mittausjaksolla hyvin vähän. Kaikki yli 100 µg/m³:n tuntipitoisuudet (vrt. taulukko 6) liittyivät yhtä (5.9.klo 01.00) lukuun ottamatta väliseen jaksoon, jolloin ensin vallitsi kohtalainen pohjoisen ja idän välinen tuuli. Tuuli kääntyi luoteen puoleiseksi ja alkoi heiketä. Lauantaina alkoi tuulla jälleen pohjoisesta päin ja tuuli heikkeni edelleen. Jakson alussa oli pakkasta viitisen astetta ja pakkanen kiristyi jakson loppua kohti niin, että pakkasta oli jo noin 15 astetta. Lunta satoi myös jonkin verran, lumen syvyys oli Kuopion seudulla noin 3 cm. Pitoisuuksien kohoamisen saattoi aiheuttaa mittauskopin välittömässä läheisyydessä sijainnut maa-/sorakasa, josta voimakkuudeltaan kohtalainen koillisen puoleinen tuuli on voinut nostaa hienojakoista maa-ainesta ilmaan. Selvästi muista korkeammat pitoisuudet saattoivat johtua myös muusta mittauspisteen lähiympäristön yleisestä pölyämisestä.

15 14 PM 10 -tuntipitoisuudet tuulen suunnan mukaan Kuopion Hepomäessä PM 10 (µg/m³) Tyyni Tuulen suunta ( ) Kuva 9. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) tuntipitoisuudet tuulensuunnittain Kuopion Hepomäessä jaksolla Taulukko 6. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) suurimmat tuntipitoisuudet, niiden mittausaikana vallinnut lämpötila, suhteellinen kosteus, tuulen nopeus ja suunta Kuopion Hepomäessä. Päivä klo PM 10 µg/m³ Lämpötila C Suhteellinen kosteus % Tuulen nopeus m/s Tuulen suunta aste Suurimpien vuorokausipitoisuuksien mittausaikoina vallinneissa tuulissa (ks. kuva 10 ja taulukko 7) esiintyi edellä mainitun jakson kohtalaisten pohjois- itätuulien lisäksi melko paljon sektorin eli louhimoalueen puoleisia tuulia, joissa tuulen nopeus oli välillä 1,5 4,5 m/s.

16 15 Suurimpien PM 10 -vuorokausipitoisuuksien aikana vallinneet tuulet Tuulen nopeus (m/s) Tuulen suunta (aste) Kuva 10. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) suurimpien vuorokausipitoisuuksien mittausaikoina vallinneet tuulet Kuopion Hepomäessä jaksolla Taulukko 7. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) suurimmat vuorokausipitoisuudet, niiden mittausaikana vallinnut lämpötila, tuulen nopeus ja suunta sekä vuorokauden sademäärä Kuopion Hepomäessä. Tuulen nopeus m/s Päivä Viikonpäivä PM 10 µg/m³ Lämpötila C Sademäärä mm Tuulen suunta aste ke ,9 5, pe ,6 2, ti ,2 2, la tyyni - 3, ke ,4 3, ke tyyni 3, ti ,7 7, su ,6 4, la tyyni 3, to ,2 6, Pitoisuuksien ajallinen vaihtelu Kuvassa 11 on tarkasteltu hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuuksien keskimääräistä vaihtelua vuorokauden ajan mukaan Kuopion Hepomäen mittauspisteessä. Hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuuksien keskiarvoissa ei arkisin ollut suurta vaihtelua eri vuorokaudenaikoina. Hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuudet olivat pienimmillään aa-

17 16 muyön tunteina klo ja kohosivat päivän aikana ollen suurimmillaan klo Viikonloppuisin ero aamun ja iltapäivän pitoisuustasoissa oli suurempi kuin arkipäivisin ja pitoisuudet ovat pienempiä kuin arkipäivisin erityisesti aamuisin. Kuopio Hepomäki MA - PE LA - SU PM 10 µg/m³ KLO Kuva 11. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) tuntipitoisuuksien keskiarvo (µg/m³) kellonajan mukaan arkisin ja viikonloppuisin Kuopion Hepomäessä jaksolla Hengitettävien hiukkasten keskimääräisessä pitoisuustasossa ei esiintynyt kovin suurta vaihtelua eri viikonpäivien välillä. Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet olivat keskimäärin pienimmillään perjantaisin ja viikonloppuisin (ks. kuva 12). Mittausjakson arkipäivien vuorokausipitoisuuksien keskiarvo oli 9,2 µg/m³ ja viikonloppujen 7,9 µg/m³. Louhimoalueen puoleisilla tuulilla (sektori ) hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuuksien keskiarvo oli arkipäivisin 17,2 µg/m³ ja viikonloppuisin 13,6 µg/m³. 14 PM 10 -vuorokausipitoisuudet viikonpäivän mukaan µg/m³ MA TI KE TO PE LA SU Kuva 12. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) vuorokausipitoisuuksien keskiarvo (µg/m³) viikonpäivän mukaan Kuopion Hepomäessä jaksolla

18 Pitoisuuksien vertailua Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia mitataan samaan tapaan kuin tässä tutkimuksessa jatkuvatoimisilla laitteilla useilla paikkakunnilla Suomessa. Mittausasemat sijaitsevat yleensä vilkkaiden liikenneväylien vaikutusalueilla ja vuorokausiohjearvon sekä vuorokausiraja-arvotason ylitykset ovat yleisimpiä maalis-huhtikuussa ns. kevätpölyjaksolla, jolloin hiukkaspitoisuudet ovat tyypillisesti suurimmillaan. Kuvassa 13 on verrattu Kuopion Hepomäessä sekä Kuopion Pelastusopistolla mitattuja hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) tuntipitoisuuksien keskiarvoja Kuopion ympäristökeskuksen ilmanlaadun seurantapisteissä mitattuihin arvoihin jaksolla Pitoisuudet olivat Hepomäessä suurimman osan ajasta samalla tasolla kuin Kuopion muissa ja Siilinjärven mittauspisteissä. Selvästi muissa pisteissä mitattuja korkeampia pitoisuuksia esiintyi Hepomäessä maanantaina 21.8., sunnuntaina 3.9., tiistaina 5.9., torstaina 28.9., tiistain ja torstain välisenä aikana, lauantaina 4.11., tiistaina ja torstaina Näistä tilanteista kolmessa (to 28.9., ti ja to 9.11.) tuuli lounaasta muutoin oli joko tyyntä tai tuuli kävi luoteen ja kaakon väliltä. PM 10 -tuntipitoisuus Hepomäessä, Pelastusopistolla ja Kuopion ympäristökeskuksen mittauspisteissä Hepomäki Kasarmipuisto Maaherrankatu Sorakuja Pelastusopisto PM 10 µg/m³ Kuva 13. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) tuntipitoisuuksien keskiarvo (µg/m³) Kuopion Hepomäessä, Kuopion Pelastusopistolla sekä Kuopion ympäristökeskuksen ilmanlaadun seurantapisteissä jaksolla Kuvissa 14 ja 15 on verrattu Kuopion Hepomäessä mitattuja hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvoon verrattavia pitoisuuksia ja hiukkaspitoisuuden kuukausikeskiarvoja jaksolta syys-marraskuu 2006 vastaaviin arvoihin Kuopion Pelastusopistolla, Helsingin Mannerheimintiellä (YTV, 2006), Kuopion ja Siilinjärven ilmanlaadun seurantapisteissä (Kuopion ympäristökeskus, 2006) sekä Ilmatieteen laitoksen Sammaltunturin tausta-asemalla (Ilmatieteen laitos, 2006).

19 18 90 PM 10 -vuorokausiohjearvoon verrattava pitoisuus Kuopio Pelastusopisto Kuopio Maaherrankatu Kuopio Kasarmipuisto Siilinjärvi Sorakuja Helsinki Mannerheimintie Sammaltunturi Kuopio Hepomäki ohjearvotaso µg/m³ Syyskuu Lokakuu Marraskuu 2006 Kuva 14. Hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvoon verrattavat pitoisuudet (µg/m³) kuukausittain jaksolta syys-marraskuu 2006 Kuopion Hepomäessä, Kuopion Pelastusopistolla, Helsingin Mannerheimintiellä, Kuopion ympäristökeskuksen mittausasemilla Kuopiossa ja Siilinjärvellä sekä Ilmatieteen laitoksen Sammaltunturin tausta-asemalla. Pitoisuudet on ilmoitettu ulkoilman lämpötilassa. 40 PM 10 -pitoisuuden kuukausikeskiarvo Kuopio Pelastusopisto Kuopio Kasarmipuisto Kuopio Maaherrankatu Siilinjärvi Sorakuja Helsinki Mannerheimintie Kuopio Hepomäki Sammaltunturi 30 µg/m³ Syyskuu Lokakuu Marraskuu 2006 Kuva 15. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden kuukausikeskiarvot (µg/m³) jaksolta syys-marraskuu 2006 Kuopion Hepomäessä, Kuopion Pelastusopistolla, Helsingin Mannerheimintiellä, Kuopion ympäristökeskuksen mittausasemilla Kuopiossa ja Siilinjärvellä sekä Ilmatieteen laitoksen Sammaltunturin tausta-asemalla. Pitoisuudet on ilmoitettu ulkoilman lämpötilassa.

20 19 Helsingin Mannerheimintien ilmanlaadun seuranta-asemalla mitatut pitoisuudet edustavat tasoa, jolle ihmiset altistuvat Helsingin keskustassa vilkasliikenteisten katujen varsilla liikkuessaan. Sammaltunturin tausta-aseman pitoisuudet edustavat puhdasta aluetta. Kuopion Maaherrankadun mittausasema sijaitsee liikenneympäristössä. Mittausaseman lähistöllä ei ole pistemäisiä päästölähteitä, vaan aseman mittaustulokset kuvaavat lähinnä autoliikenteen päästöjen ilmanlaatuvaikutuksia. Kuopion Kasarmipuiston mittausasema sijaitsee kaupungin keskustassa korttelin sisäosassa puistossa, joten se ei ole aivan suoraan liikenteen päästöjen vaikutuspiirissä. Siilinjärven Sorakujan mittausasema sijaitsee Siilinjärven keskustaajamassa kauppakeskuksen laajan pysäköintialueen reunalla. Lähin merkittävä kiinteä päästölähde on Kemphos Oy. Kuopion Hepomäen hiukkasmittausten tulosten vertailuarvoina seuraavassa käytetyt muilta mittausasemilla saadut pitoisuudet ovat tämän raportin laadinta-ajankohtana vielä tarkistamattomia. Kuvista 14 ja 15 havaitaan, että hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet olivat Hepomäessä pienempiä kuin Mannerheimintiellä, mutta lokakuuta lukuun ottamatta jonkin verran korkeampia kuin Kuopion ympäristökeskuksen ilmanlaadun seuranta-asemilla. Hengitettävien hiukkasten kuukausikeskiarvot olivat Hepomäessä selvästi matalampia kuin Helsingin Mannerheimintiellä, ja suunnilleen samansuuruisia kuin Kuopion Kasarmipuiston mittausasemalla. 5 JOHTOPÄÄTÖKSET Ilmatieteen laitos mittasi välisenä aikana ulkoilman hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia Kuopion Hepomäessä lähellä Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen louhimoaluetta ja Skanska Asfaltti Oy:n Hepomäen asfalttiasemaa. Pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisella analysaattorilla, jolla saatiin esiin myös pitoisuuksien lyhytaikaisvaihtelut. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden terveysvaikutusperusteinen vuorokausiohjearvo ei ylittynyt, eikä ollut lähelläkään ylittymistä mittausjaksolla Hepomäessä. Syysmarraskuussa ohjearvoon verrattavat vuorokausipitoisuudet olivat % ohjearvosta. Koska raja-arvotarkasteluissa vertailujakso on yksi kalenterivuosi, voidaan lyhyemmän mittausjakson pitoisuuksia tarkastella vain suuntaa-antavasti suhteessa raja-arvoihin. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuorokausiraja-arvotasolle, 50 µg/m³, sallitaan vuoden jaksolla ylityksiä 35 kpl ennen kuin varsinaisen vuorokausiraja-arvon ylityksen katsotaan tapahtuneen. Kuopion Hepomäen mittauspisteessä ei esiintynyt mittausjaksolla yli 50 µg/m³:n vuorokausipitoisuuksia lainkaan. Korkein mitattu yksittäinen vuorokausipitoisuus oli 49 µg/m³ja se mitattiin Yli 20 µg/m³:n vuorokausipitoisuuksia mitattiin tämän lisäksi vain neljä, ja ne ajoittuivat syys- ja marraskuulle. Jaksolta laskettu hengitettävien hiukkasten pitoisuuksien keskiarvo oli 9 µg/m³. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvoa koskeva raja-arvo on 40 µg/m³. Hengitettävien hiukkasten kuukausikeskiarvot olivat Hepomäessä selvästi matalampia kuin Helsingin Mannerheimintiellä, ja suunnilleen samansuuruisia kuin Kuopion Kasarmipuiston mittausasemalla. Vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet olivat Hepomäessä pienempiä kuin Mannerheimintiellä, mutta lokakuuta lukuun ottamatta jonkin verran korkeampia kuin Kuopion ympäristökeskuksen ilmanlaadun seurantaasemilla Kuopiossa ja Siilinjärven keskustassa. Hepomäen hengitettävien hiukkasten

21 20 vuorokausiohjearvoon verrattavien pitoisuuksien ja pitoisuuksien kuukausikeskiarvojen erot vastaaviin Kuopion ympäristökeskuksen ilmanlaadun seuranta-asemien pitoisuustasoihin nähden eivät olleet kuitenkaan kovinkaan merkittäviä syys-marraskuussa Hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuudet olivat Hepomäen mittauspisteessä keskimäärin suurimmillaan koillistuulilla. Myös lounaistuulilla eli louhimoalueen puoleisilla tuulilla tuntipitoisuuksien keskiarvo oli suurempi kuin muilla tuulensuunnilla. Suurimmat yksittäiset hengitettävien hiukkasten tuntipitoisuudet esiintyivät pohjoisen ja koillisen välisillä tuulilla. Myös louhimoalueen puoleisilla tuulilla esiintyi perustasoa korkeampia tuntipitoisuuksia. Kaikki yli 100 µg/m³:n tuntipitoisuudet liittyivät yhtä syyskuun alussa havaittua arvoa lukuun ottamatta väliseen jaksoon. Pitoisuuksien kohoamisen saattoi aiheuttaa mittauskopin välittömässä läheisyydessä sijainnut maa-/sorakasa, josta voimakkuudeltaan kohtalainen koillisen puoleinen tuuli on voinut nostaa hienojakoista maaainesta ilmaan. Nämä selvästi muista korkeammat pitoisuudet saattoivat johtua myös muusta mittauspisteen lähiympäristön tarkemmin määrittelemättömästä yleisestä pölyämisestä. Selvää on, etteivät ko. pitoisuudet aiheutuneet louhimoalueen suunnalta peräisin olleista hiukkaspäästöistä. Tutkimuksessa tehdyt hengitettävien hiukkasten pitoisuuksien ohje- ja raja-arvovertailut osoittivat, että Hepomäen mittauspisteen ympäristössä täyttyvät riittävän hyvän ilmanlaadun kriteerit. Elo-marraskuussa 2006 tehtyjen mittausten tulokset eivät poikenneet juurikaan Kuopion tai Siilinjärven keskusta-alueilla eivätkä muidenkaan pienten tai keskisuurten kaupunkien taajama-alueilla normaalisti vastaavalla jaksolla havaittavista hengitettävien hiukkasten pitoisuustasoista, vaikka Hepomäen mittauspiste sijaitsi lähellä kivenlouhimo- ja murskausaluetta ja asfalttiasemaa. Todettakoon, että taajamaalueilla havaittavat, ns. kevätpölyjakson aikaiset maalis-toukokuun hiukkaspitoisuudet ovat moninkertaisia Hepomäen mittaustuloksiin ja tutkimuksen vertailupaikkakuntien elo-marraskuun pitoisuuksiin nähden. Hepomäessä ei esiinny keväisin vastaavia, katujen ja teiden hiekoitushiekan ja asfaltista irronneen aineksen pölyämisestä johtuvia merkittäviä kevätpölyhaittoja. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että louhimoalueen päästöt kohottavat ajoittain tuulen käydessä ko. suunnasta jonkin verran hiukkaspitoisuuksia lähimmässä asutuskohteessa Hepomäessä. Mittauskohteen hiukkaspitoisuuksiin vaikuttavat myös ainakin jossain määrin tuulen aiheuttama maanpinnan ja piha-alueiden pölyäminen sekä satunnaisesti ehkä merkittävästikin puun pienpoltto kiinteistön tulisijoissa. Hepomäen louhimo- ja murskausalueen ja asfalttiaseman toiminta on jaksottaista, jolloin hiukkaspitoisuusaltistuksen kannalta keskeiset pitkäaikaiset, jatkuvat vaikutukset jäävät suhteellisen vähäisiksi, mikä on havaittavissa myös koko mittausjakson keskimääräisistä pitoisuustasoista. Kun Hepomäen louhimo- ja murskausalueella sekä asfalttiasemalla toimitaan ympäristölupien mukaisesti ja pölypäästöjen torjunta hoidetaan muutenkin asianmukaisesti, on mahdollista pitää lähialueen hiukkaspitoisuudet alhaisina ja ilmanlaatu ohje- ja rajaarvoihin nähden riittävän hyvänä myös jatkossa. Mahdollisten lisäselvitysten tai ilmanlaatumittausten tarve Hepomäessä on suositeltavaa arvioida, siinä tapauksessa, että alueen päästöt tai toimintojen luonne muuttuvat merkittävästi nykyisestä tulevina vuosina.

22 21 VIITELUETTELO ANTTILA, P., Ilmanlaatu Suomessa vuonna Pitoisuudet suhteessa uusiin raja-arvoihin. Ympäristö ja Terveys, 10/2001, s ILMATIETEEN LAITOS, Alustavat tulokset Ilmatieteen laitoksen syysmarraskuussa 2006 Sammaltunturin tausta-asemalla mittaamista hiukkaspitoisuuksista. Ilmatieteen laitos, Ilmanlaadun tutkimus. KUOPION YMPÄRISTÖKESKUS, Alustavat tulokset Kuopion Maaherrankadun ja Kasarmipuiston sekä Siilinjärven Sorakujan ilmanlaadun seuranta-asemilla elomarraskuussa 2006 mitatuista hiukkaspitoisuuksista. PIETARILA, H., SALMI, T., SAARI, H., ja PESONEN, R., Ilmanlaadun alustava arviointi Suomessa. Rikkidioksidi, typen oksidit, PM 10 ja lyijy. The preliminary assessment under the EC air quality directives in Finland. SO 2, NO 2 /NO x, PM 10 and lead. Ilmatieteen laitos, Ilmanlaadun tutkimus, Helsinki, 51 s liites. Vna 711/2001. Valtioneuvoston asetus ilmanlaadusta. Annettu Helsingissä Vnp 480/96. Päätös ilmanlaadun ohjearvoista ja rikkilaskeuman tavoitearvosta. Annettu Helsingissä YTV, Seutu- ja ympäristötieto, Alustavat tulokset Helsingin Mannerheimintiellä elo-marraskuussa 2006 mitatuista hengitettävien hiukkasten pitoisuuksista.

23 L I I T E Lohja Rudus Oy Ab:n Hepomäen murskaamo: Ampumisajankohdat hiukkasmittausjaksolla päivä klo

24 Ilmanlaadun asiantuntijapalvelut PL HELSINKI puh. (09) Air quality expert services P.O.Box 503 FIN HELSINKI tel airquality.services@fmi.fi I L M AT I E T E E N L A I T O S F I N N I S H M E T E O R O L O G I CA L I N S T I T U T E