Jatkuvatoimiset hiukkasmittaukset Anssi Julkunen Ilmanlaadun mittaajatapaaminen Turussa 7.-8..19
Esityksen sisältö Johdanto aiheeseen Mittausmenetelmän ja mittalaitteen valintaan vaikuttavia tekijöitä Millä menetelmillä Suomessa mitataan ja miksi yleisökeskustelua Eri mittausmenetelmien ominaisuudet ja erot sekä korjauskerrointen ihmeellinen maailma 1. Jatkuvatoimisten mittalaitteiden keskinäinen vertailu pientaloalueella tammi-helmikuu 19 2. Jatkuvatoimisten mittalaitteiden keskinäinen vertailu vilkasliikenteisessä liikenneympäristössä maalis-huhtikuussa 19 Millä menetelmillä ja kertoimilla pitäisi mitata?
Johdanto aiheeseen - asetus ilmanlaadusta Vertailumenetelmät ja mittausten vastaavuuden osoittaminen - Hiukkasten näytteenoton ja analyysin vertailumenetelmä: EN 12341:14 (Ambient air Standard gravimetric measurement method for the determination of the PM or PM 2, mass concentration of suspended particulate matter) - Mittauksissa voidaan käyttää mitä tahansa muuta menetelmää, jonka tulokset ovat yhteneviä vertailumenetelmän antamien tulosten kanssa. Tällaisella menetelmällä saatuja tuloksia on tarvittaessa korjattava, jotta saataisiin vertailumenetelmää käyttämällä saatavia tuloksia vastaavat tulokset. Ilmanlaatutietojen saatavuus sekä yleisölle tiedottaminen ja yleisön varoittaminen - Tiedot mittausasemilla mitatuista hiukkasten pitoisuuksista on saatettava ajan tasalle ainakin päivittäin ja aina kun se on mahdollista, tunneittain. - Jos vuorokausipitoisuuksien raja-arvon numeroarvo ylittyy, on siitä tiedotettava viipymättä yleisölle. Tiedoissa on oltava maininta mitattujen pitoisuuksien suhteesta raja-arvoihin sekä kyseisten epäpuhtauksien terveysvaikutuksista. Hiukkasmittausten sallittu epävarmuus % (jatkuvat mittaukset)
Mittausmenetelmän ja mittalaitteen valintaan vaikuttavia tekijöitä Hankintahinta kilpailutus Ympäristönäkökohdat Mittaajan tietämys tai uskomus laitteen luotettavuuteen ja tulosten oikeellisuuteen Huolto-, tuki- ja varaosapalvelujen saatavuus sekä vasteaika Ylläpitokustannukset Ylläpitoon vaadittava työmäärä Tekniset ominaisuudet (missä mitataan, mitä mitataan, mihin tuloksia käytetään) - Kalibrointi (virtaus ja massan mittaus, lämpötila ja paine) - Tarkkuus ja stabiilisuus - Olosuhdevaatimukset ja häiriöherkkyys - Keskiarvoistus aika 24 h, 1 h, liukuva 12,- min, 1 min, 1 s (raja-arvovalvonta vs. tutkimuskäyttö) - Havaintorajat (optinen menetelmä > 18- nm vs. suodatinkeräys) - Näytteen käsittely (näytesondi: lämmitys, kuivaus, näytelinjan pituus) - Tilantarve ja sähkönkulutus - Jne.
Millä menetelmillä Suomessa mitataan ja miksi? Yleisön näkemyksiä ja kommentteja eri mittausmenetelmistä ja laitteista Mitä hyvää mitä huonoa? Massapitoisuuden määrittäminen referenssikeräimellä Teom 14 ab, TEOM 14 (-F), TEOM 14 D (-DF) Environnement MP-1 + CPM Grimm 18 SHARP FH 62 I-R Osiris Fidas S Muut menetelmät?
Esimerkkiaineistossa käytetyt korjauskertoimet Fidas s: PM -TUV =.94 x Fidas + 1.422 ; PM 2. -TUV =.929 x Fidas +.3 http://expo.fmi.fi/aqes/public/pm_equivalence%report%kuopio_17.pdf
Pientaloalue Helsingissä Puun pienpolton vaikutukset ilmanlaatuun Grimm 18 (optinen menetelmä PM ja PM 2. ja PM 1 ) FH 62 I-R (ß-säteilyn vaimeneminen PM 2. ) Fidas s (optinen menetelmä PM,PM 2. PM 4 ja PM 1 ) Palas/HNU-Nordion Ei referenssikeräimiä
PM 2. -vuorokausipitoisuudet eri menetelmillä PM 2. ja PM pitoisuuden suhde 4 4 3 PM2._Fidas-TUV µg/m3 PM_FH 62 I-R ug/m3 PM2._Grimm18 ug/m3 PM2._Fidas-TUV µg/m3 PM_Fidas-TUV µg/m3
PM 2. -vuorokausipitoisuudet eri menetelmillä PM 2. ja NO x pitoisuus 4 4 3 PM2._Fidas-TUV µg/m3 PM_FH 62 I-R ug/m3 PM2._Grimm18 ug/m3 PM2._Fidas µg/m3 NOx ug/m3
FH 62 I-R vs. Fidas Optinen menetelmä vs. optinen menetelmä PM2. FH 62 I-R vs. Fidas_TUV PM2. Grimm18 vs. Fidas_TUV y =.6698x + 1.2682 R² =.8472 y =.918x +.96 R² =.9779
PM2. FH 62 I-R vs. Grimm 18 y =.7627x +.887 R² =.98 Kuopion kertoimilla FH 62 I-R mitatut PM 2. pitoisuudet olivat n. % pienempiä kuin Grimm 18 laitteella mitatut tässä vertailussa. Soveltuvuustestissä FH 62 I-R aliarvioi PM 2. pitoisuuksia n. 3 % Kuopin kertoimella liikenneympäristössä (Ilmatieteen laitos 18) Referenssikeräimen data olisi ollut arvokasta pienpolton ilmanlaatuvaikutusten arvioinnin kannalta ja FH 62 I-R korjauskertoimen varmistamiseksi
PM pitoisuus Grimm 18 vs. Fidas 4 4 3 4 4 3 PM Grimm18 vs. Fidas_TUV y =.8886x +.872 R² =.94 PM_Fidas-TUV µg/m3 PM_Grimm18 ug/m3 3 4 4
PM 2. - ja PM-tuntipitoisuudet eri menetelmillä 8 7 6 4 - - 12/1/19 1: 13/1/19 4: 14/1/19 7: /1/19 : 16/1/19 13: 17/1/19 16: 18/1/19 19: 19/1/19 22: 21/1/19 1: 22/1/19 4: 23/1/19 7: 24/1/19 : /1/19 13: 26/1/19 16: 27/1/19 19: 28/1/19 22: /1/19 1: 31/1/19 4: 1/2/19 7: 2/2/19 : 3/2/19 13: 4/2/19 16: /2/19 19: 6/2/19 22: 8/2/19 1: 9/2/19 4: /2/19 7: 11/2/19 : 12/2/19 13: 13/2/19 16: 14/2/19 19: /2/19 22: 17/2/19 1: 18/2/19 4: 19/2/19 7: /2/19 : 21/2/19 13: 22/2/19 16: 23/2/19 19: 24/2/19 22: PM2._Fidas-TUV µg/m3 PM2._FH 62 I-R ug/m3 PM2._Grimm18 ug/m3 1 8 6 4 12/1/19 1: 13/1/19 : 14/1/19 9: /1/19 13: 16/1/19 17: 17/1/19 21: 19/1/19 1: /1/19 : 21/1/19 9: 22/1/19 13: 23/1/19 17: 24/1/19 21: 26/1/19 1: 27/1/19 : 28/1/19 9: 29/1/19 13: /1/19 17: 31/1/19 21: 2/2/19 1: 3/2/19 : 4/2/19 9: /2/19 13: 6/2/19 17: 7/2/19 21: 9/2/19 1: /2/19 : 11/2/19 9: 12/2/19 13: 13/2/19 17: 14/2/19 21: 16/2/19 1: 17/2/19 : 18/2/19 9: 19/2/19 13: /2/19 17: 21/2/19 21: 23/2/19 1: 24/2/19 : RH % PM_Fidas-TUV µg/m3 PM_Grimm18 ug/m3
Grimm 18 vs. Fidas PM Grimm18 vs. Fidas-TUV PM2. Grimm18 vs. Fidas-TUV 8 7 7 6 y =.8888x +.4178 R² =.9748 6 4 y =.872x + 1.113 R² =.928 4 4 6 7 8 9 4 6 7 8
PM2. FH 62 I-R vs. Grimm 18 PM2. FH 62 I-R vs. Fidas-TUV 6 6 y =.772x +.813 R² =.776 4 4 y =.68x + 1.6 R² =.7 4 6 7 4 6 7 8 - -
Mittaustietoa ilmanlaadun tutkimukseen 8 PM1 Grimm18 vs. Fidas 6 7 6 4 y = 1.14x +.3266 R² =.9784 4 4 6 7 8 PM1_Fidas µg/m3 PM2._Fidas µg/m3 PM4_Fidas µg/m3 PM_Fidas µg/m3 TSP_Fidas µg/m3
Vilkasliikenteinen katukuilu Helsingissä (Mäkelänkatu) Liikenteen vaikutus ilmanlaatuun (pakokaasut ja katupöly) Grimm 18 (optinen menetelmä PM ja PM 2. ja PM 1 ) 2 kpl TEOM 14 (värähtelävä mikrovaaka PM ja PM 2. ) Fidas s (optinen menetelmä PM,PM 2. PM 4 ja PM 1 ) 2 kpl Leckel SEQ 47/ (referenssimentelmäpm ja PM 2. ) Ilmatieteen laitoksen laitteet
PM -vuorokausipitoisuudet eri menetelmillä 1 8 6 4 26/2/19 24: 28/2/19 24: 2/3/19 24: 4/3/19 24: 6/3/19 24: 8/3/19 24: /3/19 24: 12/3/19 24: 14/3/19 24: 16/3/19 24: 18/3/19 24: /3/19 24: 22/3/19 24: 24/3/19 24: 26/3/19 24: 28/3/19 24: /3/19 24: 1/4/19 24: 3/4/19 24: /4/19 24: 7/4/19 24: 9/4/19 24: 11/4/19 24: 13/4/19 24: /4/19 24: 17/4/19 24: 19/4/19 24: 21/4/19 24: 23/4/19 24: /4/19 24: 27/4/19 24: 29/4/19 24: 1//19 24: PM_Fidas_TUV ug/m3 PM_Grimm18 µg/m3 PM_Teom14 ug/m3 PM_SHARP_Beta µg/m3 PM 2. ja PM pitoisuuden suhde 9 8 7 6 4 26/2/19 24: 28/2/19 24: 2/3/19 24: 4/3/19 24: 6/3/19 24: 8/3/19 24: /3/19 24: 12/3/19 24: 14/3/19 24: 16/3/19 24: 18/3/19 24: /3/19 24: 22/3/19 24: 24/3/19 24: 26/3/19 24: 28/3/19 24: /3/19 24: 1/4/19 24: 3/4/19 24: /4/19 24: 7/4/19 24: 9/4/19 24: 11/4/19 24: 13/4/19 24: /4/19 24: 17/4/19 24: 19/4/19 24: 21/4/19 24: 23/4/19 24: /4/19 24: 27/4/19 24: 29/4/19 24: 1//19 24: PM2._Fidas_TUV ug/m3 PM_Fidas_TUV ug/m3
PM pitoisuus Teom 14 vs. Fidas 9 8 7 9 8 PM Teom14 vs. Fidas_TUV 6 4 26/2/19 24: 28/2/19 24: 2/3/19 24: 4/3/19 24: 6/3/19 24: 8/3/19 24: /3/19 24: 12/3/19 24: 14/3/19 24: 16/3/19 24: 18/3/19 24: /3/19 24: 22/3/19 24: 24/3/19 24: 26/3/19 24: 28/3/19 24: /3/19 24: 1/4/19 24: 3/4/19 24: /4/19 24: 7/4/19 24: 9/4/19 24: 11/4/19 24: 13/4/19 24: /4/19 24: 17/4/19 24: 19/4/19 24: 21/4/19 24: 23/4/19 24: /4/19 24: 27/4/19 24: 29/4/19 24: 1//19 24: PM_Fidas_TUV ug/m3 PM_Teom14 ug/m3 7 6 4 y =.898x -.93 R² =.968 4 6 7 8 9
PM pitoisuus Grimm 18 vs. Fidas 1 1 PM Grimm18 vs. Fidas_TUV 8 6 8 4 6 y = 1.331x + 1.227 R² =.9833 26/2/19 24: 28/2/19 24: 2/3/19 24: 4/3/19 24: 6/3/19 24: 8/3/19 24: /3/19 24: 12/3/19 24: 14/3/19 24: 16/3/19 24: 18/3/19 24: /3/19 24: 22/3/19 24: 24/3/19 24: 26/3/19 24: 28/3/19 24: /3/19 24: 1/4/19 24: 3/4/19 24: /4/19 24: 7/4/19 24: 9/4/19 24: 11/4/19 24: 13/4/19 24: /4/19 24: 17/4/19 24: 19/4/19 24: 21/4/19 24: 23/4/19 24: /4/19 24: 27/4/19 24: 29/4/19 24: 1//19 24: PM_Fidas_TUV ug/m3 PM_Grimm18 µg/m3 4 4 6 7 8 9
PM pitoisuus SHARP vs. Fidas 1 1 PM SHARP_Beta vs. Fidas_TUV 8 6 4 26/2/19 24: 28/2/19 24: 2/3/19 24: 4/3/19 24: 6/3/19 24: 8/3/19 24: /3/19 24: 12/3/19 24: 14/3/19 24: 16/3/19 24: 18/3/19 24: /3/19 24: 22/3/19 24: 24/3/19 24: 26/3/19 24: 28/3/19 24: /3/19 24: 1/4/19 24: 3/4/19 24: /4/19 24: 7/4/19 24: 9/4/19 24: 11/4/19 24: 13/4/19 24: /4/19 24: 17/4/19 24: 19/4/19 24: 21/4/19 24: 23/4/19 24: /4/19 24: 27/4/19 24: 29/4/19 24: 1//19 24: PM_Fidas_TUV ug/m3 PM_SHARP_Beta µg/m3 8 6 4 y = 1.139x - 1.2433 R² =.9812 4 6 7 8 9
PM pitoisuus Grimm18 ja SHARP vs. Teom 14 PM Grimm18 vs. Teom 14 PM SHARP_Beta vs. Teom 14 1 1 y = 1.37x -.196 R² =.9461 8 8 6 6 4 y = 1.2474x - 1.1767 R² =.982 4 4 6 7 8 9 4 6 7 8 9
PM 2. pitoisuus Teom 14 vs. Fidas 3 PM2. Teom14 vs. Fidas_TUV 27/2/19 24: 1/3/19 24: 3/3/19 24: /3/19 24: 7/3/19 24: 9/3/19 24: 11/3/19 24: 13/3/19 24: /3/19 24: 17/3/19 24: 19/3/19 24: 21/3/19 24: 23/3/19 24: /3/19 24: 27/3/19 24: 29/3/19 24: 31/3/19 24: 2/4/19 24: 4/4/19 24: 6/4/19 24: 8/4/19 24: /4/19 24: 12/4/19 24: 14/4/19 24: 16/4/19 24: 18/4/19 24: /4/19 24: 22/4/19 24: 24/4/19 24: 26/4/19 24: 28/4/19 24: /4/19 24: PM2._Fidas PM2._Teom14 y =.741x +.9399 R² =.918 3
3 26/2/19 24: 27/2/19 24: 28/2/19 24: 1/3/19 24: 2/3/19 24: 3/3/19 24: 4/3/19 24: /3/19 24: 6/3/19 24: 7/3/19 24: 8/3/19 24: 9/3/19 24: /3/19 24: 11/3/19 24: 12/3/19 24: 13/3/19 24: 14/3/19 24: /3/19 24: 16/3/19 24: 17/3/19 24: 18/3/19 24: 19/3/19 24: /3/19 24: 21/3/19 24: 22/3/19 24: 23/3/19 24: 24/3/19 24: /3/19 24: 26/3/19 24: 27/3/19 24: 28/3/19 24: 29/3/19 24: /3/19 24: 31/3/19 24: 1/4/19 24: 2/4/19 24: 3/4/19 24: 4/4/19 24: /4/19 24: 6/4/19 24: 7/4/19 24: 8/4/19 24: 9/4/19 24: /4/19 24: 11/4/19 24: 12/4/19 24: 13/4/19 24: 14/4/19 24: /4/19 24: 16/4/19 24: 17/4/19 24: 18/4/19 24: 19/4/19 24: /4/19 24: 21/4/19 24: 22/4/19 24: 23/4/19 24: 24/4/19 24: /4/19 24: 26/4/19 24: 27/4/19 24: 28/4/19 24: 29/4/19 24: /4/19 24: 1//19 24: PM2._Fidas PM2._Teom14 14 PM2. Teom14 vs. Fidas 26.2-31.3.19 PM2. Teom14 vs. Fidas 1.4.-2..19 12 8 6 4 y =.689x + 1.266 R² =.6419 y =.777x +.9627 R² =.9798 2 2 4 6 8 12 14 16 18 3
PM 2. pitoisuus Grimm 18 vs. Fidas 3 PM2. Grimm18 vs. Fidas_TUV 26/2/19 24: 28/2/19 24: 2/3/19 24: 4/3/19 24: 6/3/19 24: 8/3/19 24: /3/19 24: 12/3/19 24: 14/3/19 24: 16/3/19 24: 18/3/19 24: /3/19 24: 22/3/19 24: 24/3/19 24: 26/3/19 24: 28/3/19 24: /3/19 24: 1/4/19 24: 3/4/19 24: /4/19 24: 7/4/19 24: 9/4/19 24: 11/4/19 24: 13/4/19 24: /4/19 24: 17/4/19 24: 19/4/19 24: 21/4/19 24: 23/4/19 24: /4/19 24: 27/4/19 24: 29/4/19 24: 1//19 24: PM2._Fidas_TUV ug/m3 PM2._Grimm18 ug/m3 y =.8226x +.892 R² =.9978 3
PM tuntipitoisuudet Mäkelänkadulla PM Teom14 vs. Fidas_TUV PM Grimm18 vs. Fidas_TUV 34 4 29 24 4 3 19 14 9 4 y =.8669x +.8664 R² =.9293 y = 1.1366x - 1.96 R² =.9667-3 4 3 4 PM_SHARP_Beta vs. Fidas_TUV PM Teom 14 vs. Grimm 18 34 29 3 y =.7172x + 4.4291 R² =.8896 24 19 14 9 4 - y =.8727x + 3.2628 R² =.849 3 4-4 9 14 19 24 29 34 39 44 -
PM 2. tuntipitoisuudet Mäkelänkadulla PM2. Teom14 vs. Fidas_TUV PM2. Grimm18 vs. Fidas_TUV 4 6 4 3 4 y =.661x + 1.363 R² =.849 y =.829x +.797 R² =.99-4 6 7 4 6 7 4 4 3 - PM2. Teom 14 vs. Grimm 18 y =.86x +.7981 R² =.861 4 6 7 6 4 3-26/2/19 1: 28/2/19 2: 2/3/19 3: 4/3/19 4: 6/3/19 : 8/3/19 6: /3/19 7: 12/3/19 8: 14/3/19 9: 16/3/19 : 18/3/19 11: /3/19 12: 22/3/19 13: 24/3/19 14: 26/3/19 : 28/3/19 16: /3/19 17: 1/4/19 18: 3/4/19 19: /4/19 : 7/4/19 21: 9/4/19 22: 11/4/19 23: 13/4/19 24: 16/4/19 1: 18/4/19 2: /4/19 3: 22/4/19 4: 24/4/19 : 26/4/19 6: 28/4/19 7: /4/19 8: PM2._Fidas_TUV ug/m3 PM2._Grimm18 ug/m3 PM2._Teom14 ug/m3
Näytteen käsittelyn ja keskiarvon laskenta-ajan vaikutus tulokseen Grimm 18 näytekuivain on päällä, kun RH > 7 % ( % Kuopion vertailussa) 27/2/19 12: 28/2/19 24: 2/3/19 12: 3/3/19 24: /3/19 12: 6/3/19 24: 8/3/19 12: 9/3/19 24: 11/3/19 12: 12/3/19 24: 14/3/19 12: /3/19 24: 17/3/19 12: 18/3/19 24: /3/19 12: 21/3/19 24: 23/3/19 12: 24/3/19 24: 26/3/19 12: 27/3/19 24: 29/3/19 12: /3/19 24: 1/4/19 12: 2/4/19 24: 4/4/19 12: /4/19 24: 7/4/19 12: 8/4/19 24: /4/19 12: 11/4/19 24: 13/4/19 12: 14/4/19 24: 16/4/19 12: 17/4/19 24: 19/4/19 12: /4/19 24: 22/4/19 12: 23/4/19 24: /4/19 12: 26/4/19 24: 28/4/19 12: 29/4/19 24: 1//19 12: PM_Fidas_TUV PM_Grimm18 Grimm_RH RH 7 % 18 16 14 1 8 6 4 9 8 7 6 4 24/4/19 :1 24/4/19 :41 24/4/19 1:21 24/4/19 2:1 24/4/19 2:41 24/4/19 3:21 24/4/19 4:1 24/4/19 4:41 24/4/19 :21 24/4/19 6:1 24/4/19 6:41 24/4/19 7:21 24/4/19 8:1 24/4/19 8:41 24/4/19 9:21 24/4/19 :1 24/4/19 :41 24/4/19 11:21 24/4/19 12:1 24/4/19 12:41 24/4/19 13:21 24/4/19 14:1 24/4/19 14:41 24/4/19 :21 24/4/19 16:1 24/4/19 16:41 24/4/19 17:21 24/4/19 18:1 24/4/19 18:41 24/4/19 19:21 24/4/19 :1 24/4/19 :41 24/4/19 21:21 24/4/19 22:1 24/4/19 22:41 24/4/19 23:21 PM_Grimm µg/m3 PM_Teom 14 ug/m3 PM_Fidas-TUV ug/m3 24/4/19 :1 24/4/19 :41 24/4/19 1:21 24/4/19 2:1 24/4/19 2:41 24/4/19 3:21 24/4/19 4:1 24/4/19 4:41 24/4/19 :21 24/4/19 6:1 24/4/19 6:41 24/4/19 7:21 24/4/19 8:1 24/4/19 8:41 24/4/19 9:21 24/4/19 :1 24/4/19 :41 24/4/19 11:21 24/4/19 12:1 24/4/19 12:41 24/4/19 13:21 24/4/19 14:1 24/4/19 14:41 24/4/19 :21 24/4/19 16:1 24/4/19 16:41 24/4/19 17:21 24/4/19 18:1 24/4/19 18:41 24/4/19 19:21 24/4/19 :1 24/4/19 :41 24/4/19 21:21 24/4/19 22:1 24/4/19 22:41 24/4/19 23:21 Grimm_RH RH 7 %
Millä menetelmillä ja kertoimilla pitäisi mitata? Mittauksissa voidaan käyttää mitä tahansa muuta menetelmää, jonka tulokset ovat yhteneviä vertailumenetelmän antamien tulosten kanssa. Tällaisella menetelmällä saatuja tuloksia on tarvittaessa korjattava, jotta saataisiin vertailumenetelmää käyttämällä saatavia tuloksia vastaavat tulokset. Jatkuvatoimisen mittalaitteen rinnalla pitäisi olla aina referenssikeräin, jotta voitaisiin varmistaa kaikissa tilanteissa tulosten yhdenmukaisuus. Eri mittausmenetelmillä saadaan erilaisia tuloksia olosuhteista riippuen. Sallittu % mittausepävarmuus antaa tiettyä joustoa, mutta jatkuvatoimisten mittalaitteiden vastaavuuden osoittamiseen tarvitaan vielä lisämittauksia tulevaisuudessa.
Puhtaasti parempaa arkea En rent bättre vardag Purely better, every day Kiitos mielenkiinnosta! Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Helsinki Region Environmental Services Authority