Ilmansuojelun perusteet 2008, luentokalvot Kaarle Kupiainen perusteet 2008 1 Ilmansuojelun perusteet 2008, luennot Tiistaisin ja torstaisin 4.3. 10.4.2008 (20.3. ja 25.3. ei opetusta) Paikka: B18, SH 5 (6.3. SH 6) Suoritus: luennot + ennakkotehtävä + harjoitustehtävät + tentti Kuulustelu ma 14.4.2008, klo 17 20 (tarkista viimeisin tieto netistä) Uusinnat 17.5. ja 14.6. (tarkista viimeisin tieto netistä) Luennoitsija: Kaarle Kupiainen, FT kaarle.kupiainen@nordicenvicon.fi tai kaarle.kupiainen@ymparisto.fi Kurssin materiaalit: http://www.avoin.helsinki.fi/opetus/materiaalit/materiaalit_oppiaineet.htm perusteet 2008 2 1
Kurssin alustava runko 1. luento (ti 4.3.) Kurssin esittelyä, ennakkotehtävä 2. luento (to 6.3.) Ilmakehä 3. luento (ti 11.3.) Ilmastonmuutos 4. luento (to 13.3.) Stratosfäärin otsonikato, Troposfäärin otsoni, harjoitustehtävä 5. luento (ti 18.3.) Happamoituminen, harjoitustehtävä Huom!! To 20.3. ja ti 25.3. ei luentoja!! 6. luento (to 27.3.) Raskasmetallit ja POP:it, harjoitustehtävä 7. luento (ti 1.4.) llmakehän hiukkasmaiset epäpuhtaudet, harjoitustehtävä 8. luento (to 3.4.) Yhdyskuntien ilman epäpuhtaudet, harjoitustehtävä 9. luento (ti 8.4.) Ilmansuojelun hallinto ja lainsäädäntö, harjoitustehtävä 10. luento (to 10.4.) Kurssiyhteenvetoa, harjoitustehtävä Aikataulu suuntaa antava, harjoitustehtäviin liittyviä esityksiä pidetään pitkin kevättä, esim. 13.3. alkaen perusteet 2008 3 Suoritus Ennakkotehtävä (kirjallinen), käsitellään ensimmäisellä luennolla Luennot (nimilista kiertää, jos tiedossa poissaoloja keskustele luennoitsijan kanssa) Harjoitustehtävät: Vuoden 2008 harjoitustehtävä: Tutustu ilmastonmuutoksen tai ilmansuojelun tieteelliseen kirjallisuuteen (tieteellinen artikkeli(t) tai raportti) ja Esittele päätulokset ja johtopäätökset muille kurssilaisille luentojen yhteydessä (lyhyt n. 10 15 min esitys, Powerpoint file tms.) Keskustelemme aiheesta, aktiivinen osallistuminen huomioidaan! Materiaalikansio luennoitsijalta (voidaan keskustella myös opiskelijoiden omista ehdotuksista) Yksin tai parityönä riippuen opiskelijamäärästä Tentti perusteet 2008 4 2
Harjoitustyö Harjoitustyöt: FINADAPT erillisraportit ja niiden esittely Tavoite: Syventää tietoa ilmastonmuutoksesta, sen vaikutuksista ja siihen sopeutumisesta Suomessa Toteutus: tutustu yhteen erillisraporttiin (parityö) ja tee lyhyt esitys (15 min esim. ppt), joka esittelee taustaa, työn tehtävän, menetelmät, päätulokset ja johtopäätökset perusteet 2008 5 FINADAPT ilmastonmuutokseen sopeutumisen erillisraportit (SYKE mimeographs 332 345) 345) FINADAPT ilmastoskenaariot 41s (KK) Metsäekosysteemit 53s Maatalous 37s Hydrologia 63s Terveys 31s Liikenne 31s Rakennettu ympäristö 33s Energiasektori ja sähköverkko 43s Luonto turismi ja vapaa aika 55s Sosio ekonomiset vaikutukset 39s Kaupunkisuunnittelu 51s Viiteryhmien käsitykset 45s Biologinen diversiteetti 55s perusteet 2008 6 3
Harjoitustöiden iden aiheet ja aikataulu 13.3. Kaupunkisuunnittelu (Eeva Törmä ja Sanna Peltola) 18.3. Biodiversiteetti (Anna Tikka ja Johanna Kiiski) 27.3. Sosio ekonomiset tekijät (Metsäekosysteemit) Essi Rämö ja Reijo Kumpulainen 1.4. Energia (Miia Laurikainen ja Veera Peltomaa) 3.4. Terveys (Mervi Vanhatalo ja Eeva Jokela) 8.4. Liikenne (Nina Latto ja Johanna Zimmermann) 10.4. Rakennettu ympäristö (Taina Koivistoinen ja Katariina Oinas) Esityksille ja keskustelulle varataan joka luennon lopusta n. 30 min. perusteet 2008 7 Taustalähteit hteitä Laukkanen T. 2005. Ilmansuojelun perusteet. Oppikirja ilman pilaantumisesta ja sen ehkäisemisestä (myös Ilmansuojelu kirjallisuus osiossa) Seinfeld & Pandis 1998. Atmospheric Chemistry and Physics. From Air Pollution to Climate Change. IPCC 2007 4th Assessment Report Aikaisempien kurssien materiaalit: Avoimen yliopiston Ilmansuojelun perusteet (K. Kupiainen, H. Tervahattu) Helsingin yliopiston Ilmansuojelun perusteet (M. Lodenius) Useita tieteellisiä artikkeleita ja raportteja perusteet 2008 8 4
Ilmansuojelun perusteet Taustaa, kurssin lähestymistapa, l tavoitteet ja rajaukset perusteet 2008 9 Kurssin tavoite Esitellä ilmansuojelun ja ilmastonmuutoksen luonnontieteellisiä perusteita Ilmakehän prosessit (kasvihuoneilmiö, saasteiden leviäminen) Perus ilmansaasteet ja ilmastonmuutokseen vaikuttavat aineet Päästölähteet, muuntuminen ilmakehässä, pitoisuudet, vaikutukset Ratkaisukeinoja Tutustua ilmansuojelun ongelmiin (ilmastonmuutos, stratosfäärin otsonikato, alailmakehän otsoni, happamoituminen, yhdyskuntien ilmansaasteet ym.) Ei käsitellä: sisäilmaa, melua, radioaktiivisia aineita perusteet 2008 10 5
Määritelmiä Ilman pilaantuminen (saastuminen): Tilanne, jossa ihmisperäisestä toiminnasta peräisin olevat aineet esiintyvät pitoisuuksina, jotka ovat tarpeeksi normaalia korkeammalla tasolla aiheuttamaan mitattavia vaikutuksia ihmisille, eläimille, kasvillisuudelle tai materiaaleille (Seinfeld&Pandis 1998, suom. KK) [ilman] koostumus tai muut ominaisuudet ovat muuttuneet ihmisen toiminnan seurauksena haitallisesti. (Laukkanen, 2005) Ilmansuojelu / ilmastonsuojelu (Laukkanen, 2005) Ilmansuojelu: toimintaa, jolla ehkäistään tai vähennetään ilman pilaantumista Ilmastonsuojelu: toimintaa, jolla ehkäistään ihmisen aiheuttamia haitallisia ilmaston muutoksia perusteet 2008 11 Tällä kurssilla käsiteltk siteltäviä ilmansaasteita ja ongelmia SO2 NOx CO CO2 CH4 N2O O3 Aerosolit CFC Happamoituminen Kaupunki ilma Ilmastonmuutos Stratosfäärin otsonikato Maanpinnan otsoni Multi pollutant multi effect perusteet 2008 12 6
Ilmansaasteet ja vaikutukset perusteet 2008 13 Ilmansuojelun mittakaavat Paikallinen (local, urban) Globaali (global, hemispheric) Alueellinen (national, regional, continental) Yhdisteiden pysyvyys Viipymä ilmakehässä vaikutusten mittakaava Lyhytikäiset: paikallisia, lyhytaikainen vaikutus Pitkäikäiset: alueellisia/globaaleja, pitkäaikaiset vaikutukset, kulkeutuminen myös ylempiin ilmakehän kerroksiin perusteet 2008 14 7
Ilmansuojelusykli (Laukkanen 2005, alkup. Lahdes 1970 luku) Vertaa: Ilmastonmuutos Stratosfäärin otsonikato Happamoituminen Maanpinnan otsoni Kaupunki ilma Massatase! perusteet 2008 15 Ilmansuojelusykli esimerkki Lontoon ilmanlaatu 1950 luvulla (Laukkanen 2005) perusteet 2008 16 8
Vaihtoehtoisia tapoja ymmärt rtää ympärist ristöongelmia (Willamo( 2005) Ilmansuojelusykli (vasen yläkulma) toimii tällä kurssilla opetuksen runkona, ei niinkään ajatusmallina ymmärtää ympäristöongelmien ja yhteiskunnan dynamiikkaa perusteet 2008 17 Ennakkotehtävä I I Millaista mittayksikköä käytetään rikkipäästöjen yhteydessä, Lyhytaikaisten päästöhuippujen rajoittamisperusteista Massaa/aika (g/s tai kg/h) Pitkäaikaisista kokonaispäästöistä Massaa/aika (t/d tai t/a) Ominaispäästöistä Massaa per aktiviteetti (mg/mj, g/kg, mg/vkm, HUOM! Katso mihin massa viittaa esim. mg(s)/mj tai mg(so2)/mj Kustannustehokkuudesta Valuuttaa/massa ( /t SO2) Rikkidioksidin (SO2) pitoisuudesta ilmassa Massaa/tilavuus (µg SO2/m 3 ) Rikin (S) määrästä sadevedessä Massaa/tilavuus (mg S/l) Rikkilaskeumasta Massaa/pinta ala/aika (mg S/m 2 /a) HUOM! Yhteismitallistaminen esim. H2SO4 vs. HNO3: meq/m 2 /a Rikin määrästä bioindikaattorissa Massaa/massa (mg/kg d.w.) Rikin suurimmasta sallitusta pitoisuudesta polttoöljyssä Prosentti (%) perusteet 2008 18 9
Ennakkotehtävä I Rikkidioksidin pitoisuus ilmassa (µg SO2/m3) Rikin (S) määrä sadevedessä (mg S/l) Rikin (S) määrä sadevedessä (mg S/l) Päästöhuiput (g/s tai kg/h) Kokonaispäästö (t/d tai t/a) Rikkilaskeuma (mg S/m2/a) Rikin määrästä bioindikaattoris sa (mg/kg d.w.) Ominaispäästö (mg/mj, g/kg, mg/vkm) Kustannustehokkuudesta ( /t SO2) Rikin suurin sallittu pitoisuus polttoöljyssä (%) perusteet 2008 19 Ennakkotehtävä II Tutki viikkoja 7 ja 8 vuonna 2008 (11. 2. 24. 2.2008) Ilmanlaatuindeksi Pääkaupunkiseudulla. perusteet 2008 20 10
Ilmanlaadun seuranta YTV:n mittausasemat Muut kaupungit kts. Ilmanlaatuportaali: www.ilmanlaatu.fi perusteet 2008 21 Lämpötila Talvinen korkeapaine: alhainen lämpötila, kuiva, aurinkoinen sää perusteet 2008 22 11
Tuulisuus Inversio? perusteet 2008 23 Hiukkaset hengitettävät t hiukkaset (PM10 10) Huom! Kuvien eri skaalat! Sadanta, sekoittumiskorkeus Ilmassa olevat hengitettävät hiukkaset ovat lähinnä katupölyä. Niistä käytetään lyhennettä PM10. Hengitettävien hiukkasten raja arvo vuorokaudessa on 50 µg/m3 ja vuodessa 40 µg/m3. Hiukkasten vuorokausiraja arvo ylittyy Helsingin keskustassa ja suurten väylien varsilla. perusteet 2008 24 12
Hiukkaset pienhiukkaset (PM2,5 2,5) Ilmassa olevat pienhiukkaset ovat suurelta osalta kaukokulkeumaa, mutta ilmassa on myös YTV alueen liikenteen pakokaasuja sekä tulisijojen ja energiantuotannon päästöjä. Pienhiukkasille ei toistaiseksi ole raja arvoa. WHO:n ohjearvo vuorokausipitoisuudelle on 25 µg/m3 ja vuosipitoisuudelle 10 µg/m3. perusteet 2008 25 Typen oksidit (NO( NOx) tyypimonoksidi (NO) Liikenteen vaihtelut viikonpäivät vs. viikonloppu Typpimonoksidia (NO) päätyy kaupunki ilmaan liikenteen päästöissä. Typpimonoksidilla ei ole terveysvaikutuksia eikä sille ole raja tai ohjearvoja, mutta siitä muodostuu ilmassa haitallista typpidioksidia. perusteet 2008 26 13
Typen oksidit (NO( NOx) typpidioksidi (NO2) Typpidioksidin raja arvo tuntipitoisuudelle on 200 µg/m3. Vuosiraja arvo on 40 µg/m3. Typpidioksidille on varoituskynnys (400 µg/m3), jonka ylittyessä kolmen tunnin ajan väestöä on varoitettava terveyshaitoista. Typpidioksidin vuosiraja arvo voi ylittyä Helsingin keskustassa ja suurten väylien varsilla. Tuntitason raja arvo voi ylittyä inversioissa. Varoituskynnyksen ylittyminen on epätodennäköistä. perusteet 2008 27 Alailmakehän n otsoni (O3) Tausta asema (Luukki) vs. muut! (vrt. muut saasteet) Otsonia muodostuu ilmakemian kautta ja sitä on hengitysilmassa runsaasti keväisin ja kesäisin. Pitoisuudet ovat pääkaupunkiseudulla korkeimmat taajamien ulkopuolella ja kaukana päästölähteistä. Tiedotuskynnys tuntipitoisuudelle on 180 µg/m3 ja varoituskynnys 240 µg/m3. Tavoitearvo terveyden kannalta on 120 µg/m3 (8 tunnin keskiarvo). Meillä tiedotuskynnys ylittyy harvoin ja em. tavoitearvo ylittyy vuosittain. perusteet 2008 28 14
Rikkidioksidi (SO2) Ulkoilmassa oleva rikkidioksidi on peräisin energiantuotannosta ja laivojen päästöistä. Rikkidioksidipitoisuudet ovat YTV alueella nykyään alhaisia eivätkä ne ylitä raja arvoja. Rikkidioksidin raja arvo on tunnille on 350 µg/m3 ja vuorokaudelle 125 µg/m3. Vuosirajaarvo on 20 µg/m3. Rikkidioksidipitoisuuksille on varoituskynnys (500 µg/m3), jonka ylittyessä kolmen tunnin ajan väestöä on varoitettava terveyshaitoista. Pääkaupunkiseudulla tämä on hyvin epätodennäköistä. perusteet 2008 29 Hiilimonoksidi (CO) = häkäh Ulkoilman häkä (CO) on peräisin lähinnä henkilöautojen pakokaasuista. Hiilimonoksidipitoisuudet ovat YTValueella alhaisia eivätkä ne ylitä raja arvoja. Raja arvo hiilimonoksidin 8 tunnin pitoisuudelle on 10 mg/m3 ja ohjearvo tuntipitoisuudelle 20 mg/m3. perusteet 2008 30 15
Ilmanlaatuindeksi 4.3.2008 Mannerheimintie 5, Helsingin keskusta perusteet 2008 31 Rikin laskeuma 1986 2003 (Lähde: SYKE) perusteet 2008 32 16