ILMANLAATUMITTAUKSET TORNIOSSA VUONNA 25 Helena Saari Suvi Haaparanta Risto Pesonen
ILMANLAATUMITTAUKSET TORNIOSSA VUONNA 25 Helena Saari Suvi Haaparanta Risto Pesonen ILMATIETEEN LAITOS ILMANLAADUN ASIANTUNTIJAPALVELUT Helsinki 2.1.26
2 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO 3 2 TAUSTATIETOJA ILMAN EPÄPUHTAUKSISTA 5 2.1 Typen oksidit 5 2.2 Hiukkaset 6 2.3 Metallit ja arseeni 9 2.4 PAH-yhdisteet 12 3 ILMANLAADUN OHJE- JA RAJA-ARVOT 13 4 PÄÄSTÖT 15 4.1 Outokummun Tornion tehtaat 15 4.2 Tutkimusalueen kiinteät päästölähteet ja satamatoiminta 17 4.3 Autoliikenne 18 5 VUODEN 25 SÄÄ SUOMESSA 18 6 TUTKIMUKSEN SUORITUS 19 7 TUTKIMUKSEN TULOKSET 22 7.1 Typen oksidit 22 7.2 Hengitettävät hiukkaset 27 7.3 Hengitettävien hiukkasten sisältämät alkuaineet ja PAH-yhdisteet 3 8 TUTKIMUKSEN TULOSTEN TARKASTELU 36 8.1 Ohjearvoihin verrattavat pitoisuudet 36 8.2 Raja- ja tavoitearvoihin verrattavat pitoisuudet 37 8.3 Ruotsin ohjearvoihin verrattavat pitoisuudet 38 8.4 Tuulen suunnan ja nopeuden vaikutus mitattuihin pitoisuuksiin 39 8.5 Pitoisuuksien ajallinen vaihtelu 43 8.6 Vertailua Tornion vuoden 1998 ilmanlaatumittausten tuloksiin 45 8.7 Vertailua Tornion-Haaparannan päästöjen leviämistutkimuksen tuloksiin 47 8.8 Vertailua muualla mitattuihin pitoisuuksiin 48 9 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSIÄ 52 1 SUOSITUKSIA TORNION ILMANLAADUN SEURANTAAN 56 VIITELUETTELO 6 LIITEKUVAT LIITETAULUKOT
3 1 JOHDANTO Outokummun Tornion tehtaat tilasi muiden paikallisten, nyt raportoitavan tutkimuksen rahoitukseen osallistuneiden yritysten sekä Tornion ja Haaparannan kaupunkien puolesta Ilmatieteen laitokselta kaupunki-ilman typenoksidi- ja hiukkaspitoisuuksien mittaukset toteutettavaksi vuoden 25 aikana kolmessa mittauspisteessä Torniossa. Mittauksia tehtiin 1.1. 31.12.25 välisenä aikana Torniossa Puuluodon, Näätsaaren ja Keskustan Länsirannan tutkimuspisteissä siten, että typen oksidien pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisesti Keskustan mittausasemalla koko vuoden 25. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisella hiukkasanalysaattorilla vuorotellen Puuluodon, Näätsaaren ja Keskustan ilmanlaadun tarkkailupisteissä yhden tai kahden kuukauden pituisina jaksoina. Samoissa mittauspisteissä tehtiin myös hengitettävien hiukkasten pitoisuusmittauksia keräämällä suodattimille vuorokausinäytteitä. Hiukkaskeräinten sijoituspaikat vuorottelivat siten, että ne olivat toiminnassa niissä mittauspisteissä, joissa ei tehty mittauksia jatkuvatoimisella hiukkaspitoisuusanalysaattorilla. Lisäksi helmi-maaliskuussa 25 ja elo-syyskuussa 25 kaikissa em. kolmessa mittauspisteessä oli hiukkaskeräimet. Näiden mittausjaksojen hiukkasnäytteistä analysoitiin metalli- ja arseenipitoisuudet Ilmatieteen laitoksen ilmakemian analytiikan laboratoriossa. Osasta koko mittausvuoden hiukkasnäytteitä määritettiin myös monirenkaisten aromaattisten hiilivety-yhdisteiden eli PAH-yhdisteiden pitoisuuksia Ilmatieteen laitoksen orgaanisen kemian laboratoriossa. Tornion vuoden 25 ilmanlaatumittausten tavoitteena oli kartoittaa typen oksidien ja hiukkasten pitoisuustilannetta ja väestön altistumista näille ilman epäpuhtauksille eri puolilla kaupunkia toisistaan poikkeavissa päästöympäristöissä. Mittauksin pyrittiin saamaan tietoa Tornion ja Haaparannan yleisestä ilmanlaadusta ja sen kehittymisestä viime vuosien aikana sekä ympäristölupavelvollisten laitosten, kuten Outokummun Tornion tehtaiden, ja liikenteen vaikutuksesta siihen. Ilmatieteen laitos on tehnyt Torniossa aiemmin vuonna 1998 samantyyppisen laajahkon, ilmanlaadun mittauksiin perustuneen hiukkastutkimuksen (Saari et al., 1999), jonka tuloksia on käytetty vertailuaineistona nyt raportoitavassa hankkeessa. Vuonna 25 mitattuja typen oksidien ja hiukkasten pitoisuuksia on verrattu lisäksi muun muassa kotimaisiin ja ruotsalaisiin ilmanlaadun ohjearvoihin ja maassamme voimassa oleviin ilmanlaadun raja-arvoihin. Hiukkasten arseeni-, nikkeli- ja kadmiumpitoisuuksien sekä hiukkasten sisältämän bentso(a)pyreenin pitoisuuksien vertailuarvoina on käytetty piakkoin maassamme käyttöön otettavia tavoitearvoja ja muilla maamme paikkakunnilla mitattuja vastaavia pitoisuuksia. Vuoden 25 mittaustulokset täydentävät myös Tornion vuoden 23 typenoksidi- ja hiukkaspäästöjen leviämismallitutkimuksessa (Pietarila et al., 24) saatuja tietoja alueen ilmanlaadusta. Tutkimuksen tilaajan yhdyshenkilöinä toimivat laboratoriomestari Juhani Näätsaari ja laborantti Pertti Kuusela Outokummun Tornion tehtailta, joista viimeksi mainittu hoiti hiukkaskeräinten suodatinten vaihdon ja lähetyksen Ilmatieteen laitokselle sekä osallistui muihin tutkimuksen kenttätöihin Torniossa. Tornion kaupungin yhteyshenkilönä toimi ympäristönsuojelusihteeri Kai Virtanen.
4 Tutkimuksen rahoitukseen osallistuivat: Outokummun Tornion tehtaat, Tornion kaupunki, Haaparannan kaupunki, SMA Saxo Mineral Oy, Tornion Energia Oy, Fortum Lämpö Oy, MultiServ Oy, Tapojärvi Oy, Hartwall Oyj - Lapin Kulta ja Lämpö Oy Juhannustuli (nykyisin Tornion Energia Oy:n omistuksessa). Tutkimuksen toteutukseen ovat Ilmatieteen laitoksella osallistuneet tutkija Helena Saari (tulosten käsittely ja raportointi), tutkija Suvi Haaparanta (raportointi), kehittämispäällikkö Risto Pesonen (projektin johto ja raportointi), erikoistutkija Ulla Makkonen ja tutkija Katriina Pyy (laboratorioanalytiikka), tutkijat Heidi Hellén ja Mervi Lehtonen (orgaaninen analytiikka), tutkimusapulainen Raija Numento (näytehuolto) ja teknikko Kaj Lindgren (mittaustekniikka, kenttätyöt ja laadunvarmistus). Selitteet raportissa käytetyille tärkeimmille yksiköille ja lyhenteille: Yksiköt: t/v tonnia vuodessa µm mikrometri = millimetrin tuhannesosa µg/m 3 mikrogrammaa (= gramman miljoonasosaa) kuutiometrissä ilmaa (pitoisuus) ng/m 3 nanogrammaa (= gramman miljardisosaa) kuutiometrissä ilmaa (pitoisuus) µg/m 2 mikrogrammaa neliömetrille (laskeuma) Lyhenteet: SO 2 rikkidioksidi NO 2 typpidioksidi NO typpimonoksidi NO x typen oksidien kokonaismäärä (NO + NO 2 ) PM 1 hengitettävät hiukkaset = alle 1 µm:n kokoiset hiukkaset PM 2,5 pienhiukkaset = alle 2,5 µm:n kokoiset hiukkaset As arseeni Cd kadmium Cr kromi Ni nikkeli Pb lyijy Zn sinkki PAH monirenkaiset aromaattiset hiilivedyt B(a)P bentso(a)pyreeni N pohjoinen E itä S etelä W länsi
5 2 TAUSTATIETOJA ILMAN EPÄPUHTAUKSISTA Seuraavassa on kuvattu tässä tutkimuksessa Torniossa mitattujen ilman epäpuhtauksien ominaisuuksia, vaikutuksia sekä tyypillisiä pitoisuusarvoja erilaisilla päästöjen vaikutusalueilla. Erityistä huomiota on kiinnitetty hiukkasten kokoluokkiin, metallien ja arseenin esiintymiseen niissä sekä eri ilman epäpuhtauksien liukenevuuteen. Näillä tekijöillä on keskeinen merkitys arvioitaessa ilman epäpuhtauksien kykyä tunkeutua ihmisten hengitysteiden herkimpiin osiin tai tehtäessä johtopäätöksiä eri aineiden reaktiivisuudesta ja haittavaikutuksista elimistön limakalvoilla. Tässä kappaleessa kuvattuja asioita on käsitelty yksityiskohtaisemmin muun muassa seuraavissa lähdeaineistona käytetyissä julkaisuissa ja raporteissa: Ympäristöministeriö, 1993, WHO, 1987 ja Calabrese & Kenyon, 1991. Erittäin laaja tietopaketti kadmiumista, nikkelistä ja arseenista löytyy lähteestä Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, 2, joka on Euroopan unionin em. aineiden tavoitearvojen valmistelua varten laadittu tausta-aineisto eli ns. positiomuistio. 2.1 Typen oksidit Typen yhdisteitä joutuu ihmistoiminnoista ilmaan hapettuneessa muodossa typen oksideina eli typpimonoksidina (NO), typpidioksidina (NO 2 ) ja typpioksiduulina (N 2 O) sekä pelkistyneessä muodossa ammoniakkina (NH 3 ). Typen oksideilla ja niiden muutuntatuotteilla on suoria kaasuvaikutuksia terveyteen ja kasvillisuuteen. Ne muodostavat osan happamoittavasta ja rehevöittävästä kokonaistyppilaskeumasta, ilmakemiallisten reaktioiden kautta ne osallistuvat terveys- ja kasvillisuusvaikutuksia aiheuttavan sekä ilmakehän yleistä kemiallista aktiivisuutta lisäävän otsonin ja muiden hapettimien tuotantoon. Typen oksideista ainakin typpioksiduuli on niin sanottu kasvihuonekaasu eli se osaltaan voimistaa kasvihuoneilmiötä. Typpidioksidi on väriltään punaruskea kaasu, joka toimii vahvana hapettimena. Se ja ammoniakki ovat vesiliukoisia. Taajamien ja kaupunkien korkeimmat typpidioksidin pitoisuudet johtuvat pääasiassa autoliikenteestä, vaikka alueella olisi suuriakin typen oksidien pistepäästölähteitä. Typpidioksidin määrään vaikuttavat myös kemialliset muutuntareaktiot. Typpidioksidin pitoisuus kaupunki-ilmassa on yleensä paljon pienempi kuin typpimonoksidin pitoisuus. Ohje- ja raja-arvot on annettu typpidioksidille, joka on terveysvaikutusten kannalta tärkein typen oksidi. Myös sen muutuntatuote typpihapoke (HNO 2 ) saattaa aiheuttaa terveydellistä haittaa. Ulkoilmassa typen oksideille altistuminen on suurinta erilaisissa liikenneympäristöissä. Muita merkittäviä altistumisympäristöjä ovat sisätilat, joissa käytetään kaasulämmittimiä ja -liesiä (asunnot, kesämökit ja matkailuajoneuvot) tai joissa ajetaan bensiini- ja nestekaasukäyttöisillä huoltoajoneuvoilla (jäähallit, näyttely- ja varastotilat, työympäristöt). Hengitystiet ovat ainoa merkityksellinen altistumisreitti typen oksideille. Sisäänhengityksen yhteydessä 8 9 prosenttia typpidioksidista imeytyy hengitysteiden limakalvoilta; lepohengityksessä merkittävä osa tästä tapahtuu jo ylähengitysteissä. Ruumiillisen rasituksen aikana suuhengitys lisääntyy ja typpidioksidi tunkeutuu syvemmälle alempiin hengitysteihin. Suurin altistuminen tapahtuu keuhkojen ääreisosissa lähellä kaasujenvaihtoaluetta. Typpidioksidi voi pysyä keuhkoissa suhteellisen pitkään joko sellaisenaan tai kemiallisina
6 aineenvaihduntatuotteina. Altistuksen jälkeen verestä ja virtsasta on mitattu nitriittejä ja nitraatteja vastaavia happoja. Typpidioksidille herkimpiä väestöryhmiä ovat lapset ja astmaatikot, joiden hengitysoireita ohjearvotason ylittävät pitoisuudet voivat lisätä suhteellisen nopeasti. Pakkaskaudella tapahtuva typpidioksidipitoisuuden kohoaminen on erityisen haitallista astmaatikoille, koska jo puhtaan kylmän ilman hengittäminen rasituksessa aiheuttaa useimmille astmaatikoille keuhkoputkien supistusta ja typpidioksidi pahentaa tästä aiheutuvia oireita kuten hengenahdistusta, yskää ja limannousua. Typenoksidipitoisuuden (kokonais-no x ) tuntikeskiarvojen maksimit kohoavat maamme kaupunkien vilkasliikenteisissä katukuiluissa usein jopa yli 1 1 5 µg/m 3 :aan ja typpidioksidin (NO 2 ) korkeimmat tuntipitoisuudet voivat olla luokkaa 15 2 µg/m 3. Suurempien taajamien typen oksidien ilmakemialle on ominaista, että otsoni kuluu loppuun muutuntareaktioissa. Tällöin typpidioksidin muodostuminen hidastuu, vaikka ilmassa olisi vielä runsaasti typpimonoksidia. Ilmatieteen laitoksella Euroopan unionin ilmanlaatudirektiivien täytäntöön panemiseksi tehdyn ilmanlaadun alustavan arvioinnin (Pietarila et al., 21) tulosten mukaan typpidioksidipitoisuuden raja-arvot voivat nykyisin ylittyä etenkin suurimpien kaupunkien vilkkaasti liikennöidyillä keskusta-alueilla lähinnä liikenneväylien ja risteyksien läheisyydessä. Typpidioksidipitoisuuksien tulee alittaa raja-arvot 1.1.21 mennessä. Ilmatieteen laitos on mitannut Suomen puhtaiden tausta-alueiden typpidioksidipitoisuuksia 198-luvun loppuvuosista lähtien. Viiden viime vuoden aikana vuosikeskiarvot ovat olleet eteläisimmillä asemilla (Utö, Virolahti, Ähtäri) noin 2 6 µg/m³ ja pohjoisimmilla asemilla (Oulanka, Sammaltunturi) noin 1 µg/m³. 2.2 Hiukkaset Hiukkaset ovat nykyisin typen oksidien ja selluntuotantopaikkakuntien haisevien rikkiyhdisteiden ohella merkittävin ilmanlaatuun vaikuttava tekijä maamme taajamissa. Ulkoilman hiukkaset ovat taajamissa peräisin suurelta osin liikenteen 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 varsin pieni ja lukumäärä suuri. Myös kaasumaisista yhdisteistä muodostuu ilmakehässä hiukkasia. Hiukkasiin on sitoutunut erilaisia haitallisia yhdisteitä kuten hiilivetyjä ja metalleja. Liikenteen pakokaasuhiukkaset ovat suurelta osin peräisin dieselajoneuvoista. Näiden hiukkasten 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
7 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 halkaisija on alle 1 mikrometriä, on annettu kotimaiset ohje- ja raja-arvot. Euroopan unionissa ovat valmisteilla raja-arvot myös aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 2,5 mikrometrin pienhiukkasille. Vuonna 21 voimaan tulleessa ilmanlaatuasetuksessa suositellaan mahdollisuuksien mukaan keräämään tietoa ulkoilman pienhiukkasten pitoisuuksista jo ennen kuin niiden säätely tulee mukaan maamme lainsäädäntöön. Hengitettävistä ja pienhiukkasista käytetään lyhenteitä PM 1 ja PM 2,5 (PM = Particulate Matter). Kaupunkialueilla alle,1 µm:n kokoiset hiukkaset ovat pääosin mittauspaikan lähistöllä tapahtuvista polttoprosesseista peräisin olevaa materiaalia, esimerkiksi liikenteestä tulleita hiiliyhdisteitä. Kokoluokassa,1 1 µm hiukkaset ovat etupäässä kaukokulkeutunutta ainesta. Nämä hiukkaset edustavat suoria hiukkaspäästöjä tai ovat syntyneet kaasu-hiukkasmuuntuman seurauksena. Halkaisijaltaan yli 1 µm:n kokoiset hiukkaset ovat yleensä mekaanisesti syntyneitä. Ne ovat esimerkiksi nousseet maasta ilmaan keräyspaikan lähistöllä tuulen tai ohi kulkevan liikenteen nostattamana. Nämä hiukkaset koostuvat lähinnä maa-aineksesta, meriaerosolista ja orgaanisesta materiaalista, kuten kasvien osista ja siitepölystä sekä niiden pinnalle kiinnittyneistä hiukkasista. Isoiksi hiukkasiksi luokitellaan halkaisijaltaan yli 2,5 µm:n 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 15 25 µm voitaneen kutsua jättiläishiukkasiksi. Ylärajana hiukkasille pidetään tavallisesti 1 µm. Hiukkasten kokoluokkia on havainnollistettu kuvassa 1. Eri polttoprosesseista peräisin olevat hiukkaset saattavat olla rikastuneita jonkin tietyn alkuaineen tai muun merkkiaineen suhteen. Esimerkiksi vanadiinia ja nikkeliä tulee ilmakehään öljyn poltosta, kaliumia orgaanisen materiaalin poltosta, ja arseenia, molybdeeniä, seleeniä ja rikkidioksidia hiilen poltosta. Polttoprosesseista peräisin olevat hiukkaset sisältävät useita terveydelle haitallisia alkuaineita, kuten arseeni, vismutti, kadmium, nikkeli, lyijy ja niobium. 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.
8 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,1,1,1 1 1 1 1 1 (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. Hiukkasista aiheutuvat merkittävimmät terveyshaitat lapsille, vanhuksille sekä astmaa, pitkäaikaista keuhkoputkentulehdusta ja sydäntauteja sairastaville. Hiukkaspitoisuuksien kohoaminen lisää astmakohtauksia ja hengitystietulehduksia sekä heikentää keuhkojen toimintakykyä. Ulko- ja kotimaisissa terveysvaikutustutkimuksissa on lisäksi todettu, että hiukkaspitoisuuksien kohotessa myös kuolleisuus ja sairaalahoitotarpeen määrä saattavat lisääntyä. Pitkäaikaisella liiallisella keuhkojen hiukkaskuormituksella voi olla yhteys keuhkosyövän syntyyn. Tähän voivat olla syynä itse hiukkasaltistuksen lisäksi useat hiukkasten sisältämät haitalliset aineet. Suomessa hiukkaspitoisuudet kohoavat yleensä voimakkaasti keväällä maalishuhtikuussa maanpinnan kuivuessa tuulen ja liikenteen nostattaman katupölyn vaikutuksesta. Suurimmat hiukkaspitoisuudet esiintyvät vilkkaasti liikennöidyissä kaupunkikeskustoissa. Maamme suurimpien kaupunkien keskusta-alueilla on mitattu useina vuosina yli 5 µg/m 3 :n kokonaisleijumapitoisuuden vuosikeskiarvoja ja yli 25 µg/m 3 :n hengitettävien hiukkasten vuosikeskiarvopitoisuuksia. Pienempienkin kaupunkien keskustaalueilla hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvot ylittävät 2 µg/m 3. Vuosikeskiarvolle annettua raja-arvoa ei ole Suomessa viime vuosina ilmanlaadun mittausten mukaan ylitetty. Sen sijaan ns. toisen vaiheen suuntaa antava raja-arvo, joka on ali-
9 tettava viimeistään 1.1.21 mennessä, ylittyy useiden suhteellisen pienienkin kaupunkien keskusta-alueilla. Kaupunkien keskusta-alueiden ulkopuolellakin pitoisuudet ovat olleet yli 1 µg/m 3 (Pietarila et al., 21). Em. toisen vaiheen suuntaa-antava raja-arvo 3 hengitettävien hiukkasten vuosikeskiarvopitoisuudelle on 2 µg/m, kun nykyinen 1.1.25 voimaan tullut vastaava raja-arvo on 4 µg/m 3. Korkeimmat mitatut hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuorokausikeskiarvot ovat olleet useiden maamme kaupunkien keskustojen liikenneympäristöissä yli 15 µg/m 3 ja esikaupunkialueillakin yli 5 µg/m 3. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudelle annettua raja-arvoa (5 µg/m 3, sallittu 35 ylitystä/vuosi, alitettava viimeistään 1.1.25) ei kuitenkaan ole tähän mennessä mittauksissa ylitetty Suomessa kuin Helsingin Rune- berginkadulla vuonna 23 sekä Helsingin Mannerheimintien ja Hämeentien mittausasemilla ja Riihimäen keskustassa Hämeenkadulla vuonna 25. Lisäksi vuorokausiraja-arvo ylittyy Helsingin Mannerheimintiellä ja Töölöntullissa vuonna 26. Sen sijaan vuorokausipitoisuuden raja-arvon numeroarvo eli raja-arvoa vastaava pitoisuustaso, 5 µg/m 3, ylittyy vuosittain yleisesti maamme kaupungeissa lähinnä keväisin. Suomen kuntien ilmanlaadun mittausverkkojen vuoden 2 tuloksista tehdyssä tarkastelussa tällaisia ylityksiä todettiin yhteensä yli 25 kappaletta (Anttila, 21). Em. ns. toisen vaiheen suuntaa-antava raja-arvo (5 µg/m 3, sallittu 7 ylitystä/vuosi, alitettava viimeistään 1.1.21) ylittyy useiden suhteellisen pienienkin kaupunkien keskusta-alueilla (Pietarila et al., 21). Edellä esitetyssä tarkastelussa ovat mukana kaukokulkeutuneista päästöistä aiheutuneet, normaalista kohonneiden hiukkaspitoisuuksien tilanteet. Vuorokausiraja-arvotason ylit- poikkeavalla tavalla. Tällainen paha episoditilanne esiintyi Etelä- tymiseen mahdollisesti vaikuttavia kaukokulkeumaepisodeja esiintyy yleisesti lähes vuosittain maalis-huhtikuussa ja satunnaisemmin tammi-helmikuussa ja elo-lokakuussa. Yhden episodin kesto voi vaihdella sen vaikutusalueella alle tunnista useisiin päiviin. Arviolta noin puolet viime vuosien episodeista on johtunut Itä-Euroopan kulotuksista sekä maasto- ja metsäpaloista, joiden päästöt kohottavat hiukkaspitoisuuksia normaalista kaukokulkeumasta Suomessa viimeksi elokuussa 26, jolloin Venäjän metsäpalojen savuja kulkeutui Suomeen useiden viikkojen aikana. Pääasiallisin syy hengitettävien hiukkasten vuorokausiraja-arvotason ylityksiin maassamme on kuitenkin liikenteen ja tuulen nostattama katupöly, josta aiheutuva hiukkaspitoisuustilanne on huonoin keväisin. 2.3 Metallit ja arseeni Metalleja ja arseenia pääsee ulkoilmaan sekä kaasuina että hiukkasiin sitoutuneina pääasiassa erilaisista metalliteollisuusprosesseista, energiantuotannosta, jätteenpoltosta ja liikenteestä sekä myös luonnollisista lähteistä, kuten metsäpalojen, tuulieroosion ja tulivuorten purkausten vaikutuksesta. Liikenteen metallipäästöistä oli Suomessa aiemmin tärkein lyijy, mutta lyijyllisen bensiinin myynnin loputtua sen aiheuttamat ilmanlaatuongelmat ovat väistyneet maassamme. Tästä syystä lyijyn tarkastelu tässä yhteydessä sivuutetaan. Lyijystä löytyy tarvittaessa runsaasti tietoa edellä mainitusta lähdekirjallisuudesta. Ulkoilman lyijypitoisuudelle on annettu kotimainen raja-arvo, joka koskee vuosikeskiarvoja. Tämä raja-arvo alittuu selkeästi kaikkialla Suomessa, eikä lyijy ole enää keskeinen ilmanlaatutekijä maas-
1 samme. Seuraavassa käsitellään Tornion hiukkasnäytteistä analysoiduista metalleista vain kadmiumia ja nikkeliä, joiden vuosikeskiarvopitoisuuksille ovat Suomessa lähiaikoina tulossa voimaan tavoitearvot, ja jotka ovat terveysvaikutuksiltaan merkittäviä aineita. Kadmium Kadmium on pehmeä, hopeanvalkea metalli, joka höyrystyessään hapettuu nopeasti kadmiumoksidiksi. Monet epäorgaaniset kadmiumyhdisteet liukenevat hyvin veteen. Kadmium rikastuu pääasiassa ulkoilman pieniin hiukkasiin, jotka ovat kooltaan luokkaa 1 mikrometri tai sitä pienempiä. Tämä on merkittävä seikka ulkoilman laadusta johtuvien terveysvaikutusten kannalta: em. hiukkasjae tunkeutuu tehokkaasti syvälle hengitysteihin. Suomen kiinteiden päästölähteiden kadmiumyhdisteiden päästöt ovat vuosina 2 24 vaihdelleet välillä noin 1,2 1,7 tonnia, josta suurin osa muodostui tehtyjen arvioiden mukaan metalliteollisuudessa ja teollisuuden voimantuotannossa ja loput muussa sähkön ja lämmöntuotannossa. Em. päästölähteiden kadmiumpäästöt ovat pienentyneet selvästi viime vuosikymmenien aikana. Liikenteen kadmiumpäästöistä ei ole Suomessa tehty asianmukaisia arvioita. Tyypillinen ulkoilman hiukkasten sisältämä kadmiumpi- on Euroopassa tausta-alueilla noin,1,5 ng/m vuosikeskiarvoina ja vastaa- 3 toisuus vasti korkeimmillaan noin 5 ng/m 3 lähellä teollisuuden päästölähteitä. Suomen tausta- hiukkasnäytteistä on tehty vain vähän alkuainemäärityksiä, joten kattavat tie- alueiden dot maamme puhtaiden alueiden kadmiumpitoisuustasoista puuttuvat. Ihmiset altistuvat kadmiumille hengitysilman, juomaveden ja ravinnon kautta. Koska kadmiumyhdisteet imeytyvät ruoansulatuskanavaan melko huonosti, on hengityselinten kautta saatu altistus terveysvaikutusten kannalta tärkeä, mutta nykyisin arvioidaan ravinnon ja juomaveden olevan merkittävin altistustie keskimääräisissä oloissa ainakin tupakoimattomille henkilöille. Tupakointi lisää merkittävästi kadmiumin altistusannosta. Juomaveden ja ravinnon mahdollinen kadmiumkuormitus huomioitiin Euroopan unionin raskasmetallien ja arseenin ilmanlaatuseurannan valmistelussa niin, että kadmiumlaskeumalle ehdotettiin tavoitearvoa. Alustavissa suunnitelmissa esiintyi vaihteluväli 2,5 5 mikrogrammaa neliömetrille päivässä, mikä vastaa noin 9 1 8 mikrogramman neliömetrin alalle vuodessa tulevaa laskeumaa. Tämä ehdotus ei sisälly Suomessakin piakkoin voimaantulevaan ilmanlaadun neljänteen tytärdirektiiviin eli ns. metallidirektiiviin. Suomen puhtailla tausta-alueilla kadmiumlaskeuman määrä on vuosittain keskimäärin noin 1 5 µg/m 2. Työympäristöjä koskeneissa terveysvaikutustutkimuksissa on aiemmin havaittu, että pitkäaikaiselle kadmiumille, ja erityisesti kadmiumoksidille, altistumiseen liittyy eturauhasen sekä ylähengitysteiden ja keuhkojen syöpien lisääntyminen. Korkeilla, pitkä- työperäisillä kadmiumpitoisuuksilla on havaittu olevan yhteyttä myös krooni- aikaisilla selle keuhkotulehdukselle ominaisiin oireisiin ja löydöksiin. Kadmium kertyy maksaan ja munuaisiin, joista se poistuu vasta vuosikymmenien kuluessa. Munuaisiin kertymiseen voi myös liittyä ko. elinten vajaatoimintaa. Kansainvälinen syöpätutkimuskeskus, IARC, on luokitellut kadmiumin ihmisille syöpävaaralliseksi. Myös Euroopan unionin luokittelun mukaan kadmium ja sen monet yhdisteet katsotaan syöpää aiheuttaviksi, mutta kadmiumin merkitystä eurooppalaisissa ulkoilmapitoisuuksissa syöpää aiheutta-
11 vana tekijänä ei ole yleisesti hyväksytty. Maailman terveysjärjestö, WHO, määrittelee kadmiumin pitkäaikaisvaikutuksien rajoittamista varten viimeksi esittämänsä ohjearvon lähtien kadmiumin väestölle aiheuttamista munuaisiin kohdistuvista haitoista. Nikkeli Arseeni esiintyy ympäristössä kolmi- tai viisiarvoisina epäorgaanisina, vesiliukoisina ja heikosti vesiliukoisina suoloina sekä kaasumaisina epäorgaanisina ja orgaanisina ar- Nikkeli on hopeanvalkoinen, kova metalli, joka esiintyy pääasiassa kaksiarvoisena sekä orgaanisissa että epäorgaanisissa yhdisteissä. Osa nikkeliyhdisteistä liukenee veteen ja osa on käytännössä veteen liukenemattomia. Nikkeliä esiintyy yleisesti maaperässä ja sitä on rikastuneena raakaöljyyn. Nikkeliä käytetään runsaasti teräksen ja metallisekoitteiden tuotannossa. Muita käyttöalueita ovat muun muassa keramiikka, paristot, elektroniikka sekä lasin ja muovien värjäys. Toisin kuin kadmiumia nikkeliä esiintyy ul- melko runsaasti myös ns. karkeissa hiukkasissa, jotka ovat kooltaan muutakoilmassa masta mikrometristä ylöspäin. Nikkeliä vapautuu ulkoilmaan pääasiassa polttoaineiden ja jäteöljyn poltossa sekä nikkelimalmin louhinnassa ja jalostuksessa. Ulkoilman tärkeitä nikkeliyhdisteitä ovat nikkelisulfaatti ja nikkelioksidi, joita syntyy esimerkiksi energiantuotannossa. Öljyn ja hiilen poltossa muodostuvat hiukkaset sisältävät em. lisäksi myös monimutkaisia metallioksideja ja metalliteollisuuden päästöissä esiintyy myös metallista nikkeliä. Suomen kiinteiden päästölähteiden nikkeliyhdisteiden päästöt olivat vuonna 24 noin 45 ton- nia, josta suurin osa muodostui metalliteollisuudessa ja teollisuuden voimantuotannossa ja loput muussa sähkön ja lämmöntuotannossa. Myös nikkelillä on tapahtunut kadmiumin tapaan päästöjen selvää pienenemistä viime vuosikymmenien aikana. Liikenteen nikkelipäästöistä ei Suomessa ole tehty asianmukaisia arvioita. Tyypillinen ulkoilman hiukkasten sisältämä nikkelipitoisuus on Euroopan puhtailla tausta-alueilla noin,2 2 ng/m 3 vuosikeskiarvoina ja vastaavasti korkeimmillaan noin 5 ng/m 3 lähellä teollisuuden päästölähteitä. Suomen tausta-alueiden hiukkasnäytteistä on tehty vain vähän alkuainemäärityksiä, joten kattavat tiedot maamme puhtaiden alu- eiden nikkelipitoisuustasoista puuttuvat. Euroopan unionin luokittelun mukaan useat nikkeliyhdisteet on todettu syöpää aiheuttaviksi ja monet nikkeliyhdisteet arvioitu mahdollisiksi karsinogeeneiksi. Lukuun ottamatta metallista nikkeliä, myös Kansainvälinen syöpätutkimuskeskus, IARC, on luoki- nikkeliyhdisteet ihmisille syöpävaarallisiksi. Maailman terveysjärjestö, WHO, tellut määrittelee viimeksi esittämänsä nikkelin ohjearvon lähtien nikkelin ihmisille aiheuttamasta keuhkosyöpäriskistä. Kun otetaan huomioon ulkoilman nikkelipitoisuuksien taso, merkittävin nikkelialtistus saadaan Suomessa ja koko Euroopassa yleensä ruoan välityksellä. Keuhkoihin kohdistuvassa altistuksessa tupakoinnilla on erittäin suuri merkitys: tupakoitsijan saama annos voi olla jopa monikymmenkertainen tupakoimattoman henkilön saamaan nähden. Nikkelin aiheuttamia yleisiä terveyshaittoja ovat myös allergiset kontakti-ihottumat, hengitysteihin kohdistuvat vaikutukset, limakalvojen ärsytys sekä elimistön immuuni- ja puolustusjärjestelmään kohdistuvat vaikutukset. Arseeni
12 seeniyhdisteinä. Luonnossa arseeni on sulfidina monien kaivannaismetallien sulfidien yhteydessä. Arseeni esiintyy kadmiumin tapaan pääasiassa ulkoilman pienissä hiukkasissa, jotka ovat kooltaan luokkaa 1 mikrometri tai sitä pienempiä. Arseenin keskeisiä päästölähteitä ovat metallien sulatus ja energiantuotanto, lähinnä hiilivoimalat. Suomen kiinteiden päästölähteiden arseeniyhdisteiden viime vuosien päästöiksi on arvioitu noin 3 4 tonnia vuodessa, josta pääosa muodostui metalliteollisuudessa ja teollisuuden voimantuotannossa ja loput muussa sähkön ja lämmöntuotannossa. Arseenin aiempien vuosien päästöarvioihin sisältyy runsaasti epävarmuustekijöitä, mutta voitaneen ehkä todeta, että arseenin päästöt ovat vähentyneet maassamme viime vuosikymmenien aikana voimakkaammin kuin kadmium- ja nikkelipäästöt. Liikenteen arseenipäästöistä ei Suomessa ole tehty asianmukaisia arvioita. Ulkoilman hiukkasten sisältämän arseenipitoisuuden on arvioitu olevan Euroopan puhtailla tausta-alueilla noin,2 1,5 ng/m 3 vuosikeskiarvoina ja vastaavasti noin,5 3 ng/m 3 kaupunkitausta- ja liikennealueilla sekä teollisuuden päästöympäristöissä korkeimmillaan noin 5 ng/m 3. Tiedot Suomen tausta-alueiden hiukkasten arseenipitoisuuksista ovat vähäiset. Arseenille altistutaan pääasiallisesti ruoansulatuskanavan kautta ruoan ja juomaveden välityksellä. Eurooppalaisissa arvioissa on esitetty, että vain alle 1 % kokonaisannoksesta saataisiin normaalioloissa hengitysilmasta. Työperäisissä altistuksissa, joissa arseenipitoisuudet ovat merkittävästi korkeampia kuin ulkoilmassa, on arseenin todettu lisäävän sydänkuoleman riskiä, aiheuttavan maksasairauksia, ruoansulatuskanavan, kes- kus- ja ääreishermoston oireita, allergisia ja muita iho-oireita sekä vaikuttavan verisolujen muodostumiseen luuytimessä. On riittävä näyttö siitä, että epäorgaaniset arseeniyhdisteet ovat ihmisille iho- ja keuhkosyöpää aiheuttavia aineita. Tämä on todettu muun muassa Kansainvälinen syöpätutkimuskeskuksen, IARC:n ja Maailman terveysjärjestön, WHO:n luokituksissa. Hengitysteitse saatavien arseeniannosten kannalta keuhkosyöpä on em. merkittävin pitkäaikaisen altistumisen lopputila. 2.4 PAH-yhdisteet Polysykliset aromaattiset hiilivedyt eli PAH-yhdisteet ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka muodostuvat vähintään kahdesta toisiinsa yhdistyneestä kokonaan hiilestä ja vedystä koostuvasta aromaattisesta renkaasta. PAH-yhdisteiden fysikaalis-kemialliset ominai- vaihtelevat huomattavasti, mutta osa PAH-yhdisteistä on helposti haihtuvia. Ne suudet vapautuvat ilmaan ja kulkeutuvat ilmakehässä pitkiä matkoja. PAH-yhdisteet esiintyvät joko kaasumaisessa olomuodossa tai sitoutuneina ilmassa oleviin, aerodynaamiselta halkaisijaltaan 1 2 µm:n hiukkasiin. PAH-yhdisteet, jotka sisältävät viisi rengasta tai enemmän havaitaan lähinnä hiukkasiin sitoutuneina, kun taas kaksi tai kolme rengasta sisältävät ovat lähes ainoastaan kaasumaisessa olomuodossa. Vaihtelevuudet olomuoniin, pyreeniin, bentso(a)antraseeniin ja kryseeniin (European Commision, dossa liittyvät pääasiassa neljä rengasta sisältäviin PAH-yhdisteisiin, kuten fluorantee- 21). PAH-yhdisteet ovat karsinogeenisiä ja lisäävät erityisesti keuhkosyöpään sairastumisen riskiä. PAH-yhdisteiden aiheuttaman syöpäriskin merkkiaineena käytetään bentso(a)pyreeniä. Bentso(a)pyreeni esiintyy hiukkasiin sitoutuneena ja sen pitoisuudet ja vuoden- aikaisvaihtelu kuvaavat hyvin PAH-yhdisteiden ominaisuuksia. Bentso(a)pyreenipitoi-
13 suuden vuosittaiset keskiarvot ovat olleet Euroopan maaseututausta-alueilla,1 1 ng/m 3, kaupunkialueilla,5 3 ng/m 3 ja jopa 3 ng/m 3 tiettyjen teollisuuslaitosten vä- littömässä läheisyydessä. Kaupunkialueilla pitoisuudet ovat suurimpia vilkasliikenteis- ten katujen ja teiden läheisyydessä. Käytettävissä on varsin vähän mittaustietoja maaseutualueilta, joiden k otitalouksissa poltetaan hiiltä ja puuta, mutta mittaukset osoittavat kaupunkialueisiin verrattavissa olevia pitoisuustasoja. PAH-yhdisteitä muodostuu palamisprosesseissa orgaanisen aineksen epätäydellisen palamisen seurauksena. PAH-yhdisteitä syntyy siten energiantuotannossa, liikenteessä, kotitalouksien pienpoltossa, kulotuksessa, jätteenpoltossa, öljynjalostuksessa, alumiinin tuotannossa sekä koksin valmistuksessa. Suurin osa yhdisteistä on peräisin kiinteiden polttoaineiden poltosta. Liikenne on merkittävin PAH-yhdisteiden lähde kaupunkien keskustoissa ja vilkkaasti liikennöityjen teiden varsilla matalasta päästökorkeudesta johtuen. Pientaloalueilla kotitalouksien puunpoltto on merkittävin PAH-päästöjen lähde. Teollisista ja liikkuvista lähteistä peräisin oleva bentso(a)pyreeni esiintyy lähinnä pienhiukkasissa eli PM 2,5 -fraktiossa. Kotitalouslähteistä peräisin oleva bentso(a)pyreeni liittyy vaihtelevan kokoisiin hiukkasiin. Arkielämässä merkittävimpiä PAH-yhdisteiden lähteitä ovat muun muassa pakokaasut, tupakansavu, noki sekä ruoanvalmistus paahta- ja grillaamalla. Luonnollisia lähteitä ovat metsäpalot ja tulivuoren malla purkaukset. 3 ILMANLAADUN OHJE- JA RAJA-ARVOT Nykyiset ilmanlaadun ohjearvot ovat olleet voimassa 1.9.1996 alkaen (Vnp 48/96). Ohjearvot on esitetty taulukossa 1. Taulukko 1. Ulkoilman rikkidioksidin, typpidioksidin, hiukkasten, hiilimonoksidin ja haisevien rikkiyhdisteiden 1.9.1996 voimaan astuneet ohjearvot (Vnp 48/96). Epäpuhtaus Ohjearvo (2 C, 1 atm) Tilastollinen määrittely Rikkidioksidi 8 µg/m³ Kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo 25 µg/m³ Kuukauden tuntiarvojen 99. prosenttipiste Typpidioksidi 7 µg/m³ Kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo 15 µg/m³ Kuukauden tuntiarvojen 99. prosenttipiste Hiukkaset, 5 µg/m³ Vuosikeskiarvo kokonaisleijuma (TSP) 12 µg/m³ Vuoden vuorokausiarvojen 98.prosenttipiste Hengitettävät hiukkaset (PM 1 ) 7 µg/m³ Kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo Hiilimonoksidi 8 mg/m³ Tuntiarvojen liukuva 8 tunnin keskiarvo 2 mg/ m³ Tuntiarvo Haisevien rikkiyhdisteiden kokonaismäärä (TRS) 1 µg/m³ Kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo, TRS ilmoitetaan rikkinä Ilmanlaadun ohjearvoilla ilmaistaan ilmansuojelun päämäärät ja tavoitteet. Ohjearvot on otettava huomioon muun muassa maankäytön ja liikenteen suunnittelussa ja ilman pilaantumisen vaaraa aiheuttavien toimintojen sijoittamisessa. Ohjearvojen ylittyminen on
14 pyrittävä estämään pitkällä aikavälillä alueilla, joilla ilmanlaatu on tai saattaa toistuvasti olla huonompi kuin ohjearvo edellyttäisi. Valtioneuvoston antaman ilmanlaatuasetuksen (Vna 711/21) mukaiset raja-arvot on esitetty taulukossa 2. Asetus tuli voimaan elokuussa 21. Ilman epäpuhtauksien aiheuttamien terveyshaittojen ehkäisemiseksi alueilla, joilla asuu tai oleskelee ihmisiä ja joilla ihmiset saattavat altistua ilman epäpuhtauksille, rikkidioksidin, typpidioksidin, hiukkasten, lyijyn, hiilimonoksidin tai bentseenin pitoisuudet ulkoilmassa eivät saa ylittää seuraavia raja-arvoja: Taulukko 2. Ilmanlaadun raja-arvot terveyshaittojen ehkäisemiseksi (Vna 711/21). Aine Keskiarvon laskenta-aika Raja-arvo µg/m 3 (293 K, 11,3 kpa) Sallittujen ylitysten määrä kalenterivuodessa (vertailujakso) Ajankohta, jolloin pitoisuuksien viimeistään tulee olla raja-arvoa pienemmät Rikkidioksidi (SO 2 ) 1 tunti 35 24 1.1.25 24 tuntia 125 3 1.1.25 Typpidioksidi (NO 2 ) 1 tunti 2 18 1.1.21 kalenterivuosi 4-1.1.21 Hiukkaset (PM 1 ) 24 tuntia 5 1) 35 1.1.25 kalenterivuosi 4 1) - 1.1.25 Lyijy (Pb) kalenterivuosi,5 1) - 15.8.21 Hiilimonoksidi (CO) 8 tuntia 2) 1-1.1.25 Bentseeni (C 6 H 6 ) kalenterivuosi 5-1.1.21 1) Tulokset ilmaistaan ulkoilman lämpötilassa ja paineessa. 2) Vuorokauden korkein 8 tunnin keskiarvo, joka valitaan tarkastelemalla 8 tunnin liukuvia keskiarvoja. Kukin kahdeksan tunnin jakso osoitetaan sille päivälle, jona jakso päättyy. Typpidioksidipitoisuudelle ilmanlaatuasetuksessa terveyden suojelemiseksi annetut raja-arvot tulee saavuttaa vuoteen 21 mennessä. Tähän asti typpidioksidille on voimassa vuonna 1996 säädetty ns. siirtymäkauden raja-arvo, joka on 2 µg/m³ ja määritelty vuoden vuorokausiarvojen 98. % -pistettä vastaavalle pitoisuudelle (Vnp 481/96). Raja-arvot ovat voimassa kaikissa Euroopan unionin jäsenmaissa, eikä niiden ylittäminen ole sallittua. Raja-arvon ylittyessä on kunnan ryhdyttävä toimiin ilmanlaadun parantamiseksi ja raja-arvon ylitysten estämiseksi. Tällaisia toimia voivat olla esimerkiksi määräykset liikenteen tai päästöjen rajoittamisesta. Joulukuussa 24 hyväksyttiin Euroopan unionissa arseenia, kadmiumia, nikkeliä, elohopeaa ja polyaromaattisia hiilivety-yhdisteitä (PAH-yhdisteet) koskeva ns. ilmanlaadun neljäs tytärdirektiivi, jonka mukainen valtioneuvoston asetus tulee Suomen kansallisessa lainsäädännössä voimaan 1.1.27. Direktiivissä ja asetuksessa annettuihin tavoitearvoihin tulee päästä vuoden 212 loppuun mennessä. Taulukossa 3 on esitetty hengitettävien hiukkasten (PM 1 ) sisältämien arseenin, kadmiumin, nikkelin ja bentso(a)pyreenin vuosikeskiarvopitoisuuksia koskevat tavoitearvot ja ns. alemmat ja ylemmät arviointikynnykset.
15 Taulukko 3. Direktiivin 24/17/EC mukaiset arseenin (As), kadmiumin (Cd), nikkelin (Ni) ja bentso(a)pyreenin (BaP) tavoitearvot ja arviontikynnykset pitoisuuksien vuosikeskiarvoille. Aine Keskiarvon laskenta-aika Tavoitearvo (ng/m 3 ) Alempi arviointikynnys (ng/m³) Ylempi arviointikynnys (ng/m³) As kalenterivuosi 6 2,4 3,6 Cd kalenterivuosi 5 2 3 Ni kalenterivuosi 2 1 14 BaP kalenterivuosi 1,4,6 Ylemmän arviointikynnyksen ylittyessä seuranta-alueella tulee tehdä riittävä määrä jatkuvia mittauksia, alemmissa pitoisuuksissa suuntaa-antavat mittaukset ovat riittäviä, tarvittaessa täydennettynä leviämismallilaskelmilla. Alemman arviointikynnyksen alittuessa ei mittauksia tarvitse tehdä välttämättä ollenkaan, mutta ilmanlaatu tulee arvioida muilla keinoilla, kuten leviämislaskelmilla. 4 PÄÄSTÖT 4.1 Outokummun Tornion tehtaat Outokummun Tornion tehtaiden päästöt olivat vuonna 25: rikkidioksidi 496 tonnia, typen oksidit 999 tonnia ja hiukkaset 63 tonnia. Lisäksi Tornion tehtailla muodostui vuonna 25 noin 4,6 tonnia kromipäästöjä,,8 tonnia nikkelipäästöjä ja 3,3 tonnia sinkkipäästöjä. Vuonna 1998, jolloin Ilmatieteen laitos edellisen kerran mittasi ilmanlaatua Torniossa, Outokummun Tornion tehtaiden päästöt olivat ympäristöhallinnon VAHTItietojärjestelmän mukaan: rikkidioksidi 263 tonnia, typen oksidit 583 tonnia ja hiukkaset 214 tonnia. Vuoden 1998 metallipäästöt olivat: kromi 12 tonnia, nikkeli 3 tonnia ja sinkki 1 tonnia. Kuvissa 2 ja 3 on esitetty Outokummun Tornion tehtaiden päästöjen kehitys vuosina 1998 25.
16 Outokummun Tornion tehtaiden päästöt 1998-25 12 1 8 tonnia 6 4 2 1998 25 1998 25 1998 25 Hiukkaset NOx SO2 Kuva 2. Outokummun Tornion tehtaiden hiukkas-, typenoksidi- ja rikkidioksidipäästöt vuosina 1998 25. Päästötiedot on saatu toiminnanharjoittajalta. Outokummun Tornion tehtaiden päästöt 1998-25 25 2 15 tonnia 1 5 1998 25 1998 25 1998 25 Kromi Nikkeli Sinkki Kuva 3. Outokummun Tornion tehtaiden kromi-, nikkeli- ja sinkkipäästöt vuosina 1998 25. Pääs- tötiedot on saatu toiminnanharjoittajalta.
17 4.2 Tutkimusalueen kiinteät päästölähteet ja satamatoiminta Taulukkoon 4 on koottu Tornion ympäristölupavelvollisten laitosten rikkidioksidi-, typenoksidi- ja hiukkaspäästöt vuodelta 25. Typenoksidipäästöt on ilmoitettu taulukossa typpidioksidina. Taulukko 4. Ympäristölupavelvollisten laitosten päästöt Torniossa vu onna 25. Tiedot ovat osin tarkistamattomia. Päästölähde SO 2 t/v NO x t/v Hiukkaset t/v Hartwall Oyj - Lapin Kulta 83 3 2,9 Fortum Lämpö Oy, Lohelankadun lämpökeskus,2 11,6 3,1 MultiServ Oy 8 Tornion Energia Oy, Kulleronkadun lämpökeskus 1,7 4,8 3,1 Tornion Energia Oy, Lukiokadun lämpökeskus 3,9 2,2,2 Tornion Energia Oy, Aukiokadun lämpökeskus 3,9 2,2,3 Outokummun Tornion tehtaat 496 999 63 YHTEENSÄ 597,7 1 139,8 8,6 Tutkimusalueen ilmanlaatuun vaikuttivat vuonna 25 Tornion ympäristölupavelvollis- laitosten lisäksi myös seuraavat ten päästöt: Röyttän satama: - laivat: rikkidioksidi 6,9 tonnia, typen oksidit 166,1 tonnia, hiukkaset 7,2 tonnia - työkoneet: rikkidioksidi 1,4 tonnia, typen oksidit 17,2 tonnia, hiukkaset 1,6 tonnia - liikenne: typen oksidit 5,6 tonnia, hiukkaset,2 tonnia - lastien käsittely: hiukkaset 1 tonnia Yhteensä: rikkidioksidi 8,3 tonnia, typen oksidit 188,9 tonnia, hiukkaset 19 tonnia Haparanda Värmeverk: - rikkidioksidi 8 tonnia, typen oksidit 7,5 tonnia, hiukkaset,98 tonnia Tornion kaikkien ympäristölupavelvollisten laitosten ja Röyttän sataman vuoden 25 yhteenlasketut päästöt olivat seuraavat: rikkidioksidi noin 66 tonnia, typen oksidit noin 1 329 tonnia ja hiukkaset noin 1 tonnia.
18 4.3 Autoliikenne Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen, VTT:n, LIISA 24 -laskentajärjestelmän mukaan Tornion kaupungin autoliikenteen vuoden 24 päästöt olivat: rikkidioksidi,4 tonnia, typen oksidit 273 tonnia, hiukkaset 14 tonnia. VTT arvioi autoliikenteen vuoden 1998 päästöiksi: rikkidioksidi 1,3 tonnia, typen oksidit 398 tonnia ja hiukkaset 23 tonnia. Edellä esitetyt autoliikenteen hiukkaspäästöt eivät sisällä välillisiä pölyämisestä aiheutuvia päästöjä, vaan ainoastaan pakokaasuista peräisin olevat suorat hiukkaspääs- Tornion vuoden 25 autoliikenteen päästöjä ei ollut arvioitu ennen tämän raportin töt. valmistumista, mutta ne lienevät olleet em. vuoden 24 päästöjen tasolla. 5 VUODEN 25 SÄÄ SUOMESSA Ulkoilman lämpötila Vuosi 25 oli Suomessa harvinaisen lämmin. Yli sadan viime vuoden jaksolla vuosi 25 oli maan pohjoisosassa jopa kolmanneksi lämpimin. Vuoden keskilämpötila oli Lapissa noin 2 C keskimääräistä korkeampi. Poikkeuksellisen leutoa sydäntalvea seurasi alkuosaltaan hyvin kylmä maaliskuu, joka olikin koko vuoden 25 kylmin kuu- Sallan Na- kausi. Maaliskuusta eteenpäin kevät- ja kesäkuukausien säät olivat lämpöoloiltaan melko tavanomaisia. Kesän pisin hellejakso osui heinäkuun alkupuoliskolle, jolloin kertyi suurin osa kesän hellepäivistä. Vuoden 25 säästä nousee erityisesti esiin syksyn poikkeuksellisen pitkä lämpöjakso, joka jatkui syyskuun puolivälistä marraskuun puoliväliin. Koko maan kesän lämpöennätys, 3,8 C, saavutettiin Inarin Sevettijärvellä heinäkuun 9. päivänä. Vuoden alin lämpötila, -36,5 C, mitattiin 29. tammikuuta ruskassa. Vuosisademäärät olivat lähes koko maassa 55 75 millimetriä, rannikoilla ja Pohjois- Lapissa satoi noin 5 mm. Nämä sademäärät olivat monin paikoin maan etelä- ja keskiosassa hieman tavanomaista suuremmat ja Pohjois-Suomessa 1,2 1,4 kertaa keskimääräistä suuremmat. Rovaniemen Kilvenaavalla satoi 81 mm. Vuoden salamamäärä jäi puoleen pitkän ajan keskiarvosta rankoista kuurosateista huolimatta. Sademäärä Sadannaltaan vuosi 25 oli tavanomaisen vaihteleva. Lauha tammikuu oli myös hyvin sateinen ja suurin osa sateista tuli vetenä. Helmikuussa alkoi pitkä sateeton jakso, joka jatkui vähäsateisina maalis- ja huhtikuuna. Kesä oli yleisesti tavanomaista sateisempi. Rankkoja sateita esiintyi lähinnä heinäkuun jälkimmäisellä puoliskolla sekä elokuun alussa. Syksyllä sateinen marraskuu tasapainotti muita loppuvuoden melko vähäsateisia kuukausia. Ensilumi satoi Lapissa jo syyskuun puolivälissä. Marraskuussa maa oli kuitenkin taas paljaana kunnes aivan marraskuun lopussa saatiin pysyvä lumipeite suurim- paan osaan maata. Myrskyt Vuonna 25 myrskysi merialueillamme 25 päivänä, joten myrskypäivien lukumäärä oli hyvin tavanomainen. Ankarilta myrskyiltä, joissa 1 minuutin keskituulen nopeus on vähintään 29 m/s, säästyttiin Suomessa kokonaan. Silti koetut myrskyt aiheuttivat runsaasti aineellisia vahinkoja. Tammikuussa (8. 9.1.25) lounaismyrskyn yhteydessä tapahtunut vedennousu Suomenlahdessa oli poikkeuksellinen. Silloin merivesi nousi
19 Suomenlahdessa uusiin ennätyskorkeuksiin ja tulvi paikoin asuintaloihin. Loppukesän kosteat ja epävakaat säätilat suosivat paikallisten pyörremyrskyjen eli trombien esiintymistä Suomessa. 6 TUTKIMUKSEN SUORITUS Ilmanlaatumittauksia tehtiin Torniossa 1.1. 31.12.25 välisenä aikana Puuluodon, Näätsaaren ja Keskustan Länsirannan tutkimuspisteissä siten, että typen oksidien pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisesti Keskustan mittausasemalla koko vuoden 25. Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia mitattiin jatkuvatoimisella hiukkasanalysaattorilla vuorotellen Puuluodon, Näätsaaren ja Keskustan ilmanlaadun tarkkailupisteissä yhden tai kahden kuukauden pituisina jaksoina. Samoissa mittauspisteissä tehtiin myös hengi- tettävien hiukkasten pitoisuusmittauksia keräämällä suodattimille vuorokausinäytteitä. Hiukkaskeräimien sijoituspaikat vuorottelivat siten, että ne olivat toiminnassa niissä mittauspisteissä, joissa ei tehty mittauksia jatkuvatoimisella hiukkaspitoisuusanalysaattorilla. Lisäksi helmi-maaliskuussa 25 ja elo-syyskuussa 25 kaikissa em. kolmessa mittauspisteessä oli hiukkaskeräimet. Näiden mittausjaksojen hiukkasnäytteistä analysoitiin metalli- ja arseenipitoisuudet Ilmatieteen laitoksen ilmakemian analytiikan laboratoriossa. Osasta koko mittausvuoden hiukkasnäytteitä määritettiin myös monirenkaisten aromaattisten hiilivety-yhdisteiden pitoisuuksia Ilmatieteen laitoksen orgaanisen kemian laboratoriossa. Keskustan ilmanlaadun tarkkailupisteessä mitattiin myös tuulen suuntaa ja nopeutta noin 7 metrin korkeudelta maanpinnasta. Typen oksidien ja hengitettävien hiukkasten jatkuvatoimisten pitoisuusmittausten näytteenotto tapahtui mittauskopin katolta noin 4 5 metrin korkeudelta maan pinnasta. Keräimillä tehdyissä hengitettävien hiukkasten pitoisuusmittauksissa suodatinnäytteiden keräys kesti vuorokauden (klo. - klo 24.) ja näytteitä otettiin kahtena tai kolmena päivänä viikossa. Hengitettävien hiukkasten pitoisuus määritettiin suodattimilta gravimetrisesti. Suodattimista leikatut osanäytteet hajotettiin typpihapolla mikroaaltouunissa kemiallisia analyysejä varten. Laimennetuista näytteistä määritettiin arseeni, kadmium, kupari, lyijy, nikkeli ja sinkki ICP-MS-menetelmällä eli induktiivisesti kytketyllä plasma-massaspektrometrillä. Hiukkasnäytteistä analysoitiin myös PAH-pitoisuuksia seuraavasti: teflonsuodattimille kerätyt hengitettävien hiukkasten näytteet uutettiin Ilmatieteen laitoksen laboratoriossa dikloorimetaaniin. Näytteet konsentroitiin haihduttamalla,5 ml:ksi pyöröhaihduttimella ja typpivirralla ja kuivattiin natriumsulfaatilla. Tämän jälkeen näytteet analysoitiin kaasukromatografi-massaspektrometrilla (CG-MS-menetelmällä). Tornion vuoden 25 ilmanlaatumittauksissa käytetyt menetelmät ja laitteet sekä keräys- ja analyysimenetelmät on esitetty taulukoissa 5 ja 6.
2 Taulukko 5. Tornion vuoden 25 mittausten jatkuvatoimiset ilmanlaadun ja sään mittausmenetelmät ja laitteet. Mitattava komponentti Mittausmenetelmä Mittalaite Typen oksidit Kemiluminesenssi Horiba APNA-36 Hengitettävät hiukkaset β-säteilyn absorptio Eberline FH 62 IR Tuulen suunta ja nopeus Vaisala Waa 15 ja Wav 15 Hengitettävät hiukkaset (PM 1 ): Mittaukset tehtiin seuraavan standardiehdotuksen mukaisesti: ISO 1473:2 Ambient air Measurement of the mass of particulate matter on a filter medium - Beta-ray absorption method. Typen oksidit (NO x ): Mittauksin tuotettiin tiedot typpidioksidin (NO 2 ) ja typen oksidien (kokonais-no x = NO + NO 2 = typpimonoksidin ja typpidioksidin yhteismäärä) pitoisuuksista. Typpidioksidin ja typen oksidien mittausmenetelmä on ISO 7996:1985. Ambient air - Determination of the mass concentration of nitrogen oxides - Chemiluminescence method. Taulukko 6. Tornion vuoden 25 ilmanlaatumittausten keräys- ja analyysimenetelmien kuvaukset. Mitattava komponentti Keräysmenetelmä Keräysaika Analyysimenetelmä Hengitettävät hiukkaset* (PM 1 ) Arseeni ja metallit hengitettävissä hiukkasissa Pientehokeräin, esierotin (1 µm) Suodatin Pientehokeräin, esierotin (1 µm) Suodatin PAH Pientehokeräin, esierotin (1 µm) Suodatin 1 vrk Gravimetria 1 vrk ICP-MS 1 vrk CG-MS *) Hengitettävien hiukkasten näytteet kerättiin EN 12341-standardin mukaisella vertailumenetelmällä. Keskustan mittauspiste sijaitsi lähellä Länsirannan ja Lukiokadun risteystä suhteellisen avoimella paikalla. Valtatie 29:n ja Länsirannan risteysalue sijoittuu mittauspisteen etelä-kaakkoispuolelle (ks. kuva 4). Näätsaaren mittauspiste sijaitsi Näätsaaren koulun pihassa. Piha-alue on osittain nurmipäällysteinen ja osittain hiekkakenttää. Puuluodon mittauspiste sijaitsi Puuluodontien varressa asuntoalueella. Etäisyyttä tien reunaan oli noin 5 metriä. Tie on asfalttipäällysteinen. Puuluodon asuntoalue on omakotialuetta, lämmitysmuotoina on sähkö-, öljy- ja puulämmitystä. Outokummun Tornion tehtaat sijaitsevat Puuluodon mittauspisteestä noin 2,5 km lounaaseen. Mittauspisteiden sijainti käy ilmi kuvasta 5.
21 Kuva 4. Keskustan Länsirannan mittauspiste luoteesta nähtynä. Kuva 5. Puuluodon, Näätsaaren ja Keskustan mittauspisteiden sijainnit ( ). Puuluodon mittauspiste sijaitsi Outokummun Tornion tehtaiden alueesta noin 2,5 km koilliseen, Näätsaaren mittauspiste noin 5 km pohjoiseen ja Keskustan mittauspiste noin 8 km pohjoisluoteeseen.
22 7 TUTKIMUKSEN TULOKSET 7.1 Typen oksidit Tornion Keskustan mittauspisteessä vuonna 25 mitatut typen oksidien tunti- ja vuorokausipitoisuudet on esitetty kuvissa 6 11. Taulukoissa 7 9 tulokset on esitetty kuukausittaisina tunti- ja vuorokausipitoisuuksien tilastosuureina. Tuulen suunnan ja nopeuden tuntiarvot on esitetty liitekuvissa 1 ja 2. 3 Tornio Keskusta 25 tuntipito isuu s, µg/m³ NO 2 15 1 5 1.1. 31.1. 2.3. 1.4. 1.5. 31.5. 3.6. 3.7. 29.8. 28.9. 28.1. 27.11. 27.12. 25 Kuva 6. Typpimonoksidin (NO) tuntipitoisuudet Tornion Keskustan mittauspisteessä vuonna 25.
23 Tornio Keskusta 1 8 NO 2 tuntipitoisuus, µg/m³ 6 4 2 1.1. 31.1. 2.3. 1.4. 1.5. 31.5. 3.6. 3.7. 29.8. 28.9. 28.1. 27.11. 27.12. 25 Kuva 7. Typpidioksidin (NO 2 ) tuntipitoisuudet Tornion Keskustan mittauspisteessä vuonna 25. 6 Tornio Keskusta 5 NO x tuntipitoisuus, µg/m ³ 4 3 2 1 1.1. 31.1. 2.3. 1.4. 1.5. 31.5. 3.6. 3.7. 29.8. 28.9. 28.1. 27.11. 27.12. 25 Kuva 8. Typen oksidien (NO x ) tuntipitoisuudet Tornion Keskustan mittauspisteessä vuonna 25.
24 Tornio Keskusta 7 NO vuorokausipitoisuus, µg/m³ 6 5 4 3 2 1 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.1. 1.11. 1.12. 25 Kuva 9. Typpimonoksidin (NO) vuorokausipitoisuudet Tornion Keskustan mittauspisteessä vuonna 25. Tornio Keskusta 7 NO 2 vuorokausipitoisu u s, µg/m³ 6 5 4 3 2 1 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.1. 1.11. 1.12. 25 Kuva 1. Typpidioksi din (NO 2 ) vuorokausipitoisuudet Tornion Keskustan mittauspisteessä vuonna 25.