ILMANLAATUSELVITYS Kuva: ARKKITEHDIT NRT OY / YIT Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueen liikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen typenoksidi- ja pienhiukkaspäästöjen leviämismallinnus ILMANLAATU JA ENERGIA ASIANTUNTIJAPALVELUT 2015
ILMANLAATUSELVITYS Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueen liikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen typenoksidi- ja pienhiukkaspäästöjen leviämismallinnus Timo Rasila Hanna Hannuniemi Katja Lovén ILMATIETEEN LAITOS ILMANLAATU JA ENERGIA ASIANTUNTIJAPALVELUT Helsinki 17.4.2015
SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO... 3 2 TUTKIMUSALUE JA LÄHTÖTIEDOT... 4 2.1 Lauttasaarentie 25 kiinteistön lähiympäristön autoliikenteen päästöt... 5 2.2 Bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen autoliikenteen päästöt... 9 3 TULOKSET... 12 3.1 Typpidioksidipitoisuudet... 12 3.2 Pienhiukkaspitoisuudet (PM 2,5 )... 18 4 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET... 24 5 TAUSTATIETOA ILMAN EPÄPUHTAUKSISTA... 27 5.1 Ilmanlaatuun vaikuttavat tekijät... 27 5.2 Typpidioksidi... 27 5.3 Hiukkaset... 28 5.4 Ilmanlaadun raja- ja ohjearvot... 30 6 MENETELMÄT... 32 VIITELUETTELO... 35
1 JOHDANTO Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida leviämismallilaskelmin Helsingin Lauttasaareen suunnitellun asuinkiinteistön Lauttasaarentie 25 alueen ilmanlaatua kiinteistön suunnittelun tueksi. Suunnitellun kiinteistön ja sen lähiympäristön ilmanlaatuun vaikuttavat merkittävimmin lähiympäristön liikenteen päästöt sekä rakennuksen yhteyteen suunniteltujen bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien liikenteen päästöt. Pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt vapautuvat ulkoilmaan kiinteistön kattotasolle suunniteltujen poistoilmahormien kautta. Selvityksessä tarkasteltiin epäpuhtauspitoisuuksia maanpintatasolla ja kiinteistön julkisivuilla. Lisäksi tarkasteltiin poistoilmahormien kautta vapautuvien päästöjen vaikutuksia Lauttasaarentie 25 kiinteistön lähellä sijaitsevien rakennusten kattotasoilla. Tutkimuksessa tarkasteltiin ulkoilman typpidioksidin (NO 2 ) ja pienhiukkasten (PM 2,5 ) pitoisuuksia nykyistä ajoneuvokantaa edustavilla ns. Euro 3 päästönormin mukaisilla autoliikenteen ajoneuvotyyppikohtaisilla ja nopeusriippuvilla päästökertoimilla. Tutkimuksen päästölaskelmat edustavat vuodelle 2017 ennustettua liikennetilannetta, jolloin Lauttasaareen rakenteilla oleva länsimetro on oletettu valmistuneen. Tutkimuksessa huomioitiin koko pääkaupunkiseudun autoliikenteestä sekä suunnitellusta bussiterminaalista ja pysäköintilaitoksen ajorampeista syntyvät typenoksidija hiukkaspäästöt. Autoliikenteen päästöjen aiheuttamat typpidioksidi- ja pienhiukkaspitoisuudet mallinnettiin Ilmatieteen laitoksella erityisesti liikenteen päästöjen leviämisen mallintamiseen kehitetyllä leviämismallilla (CAR-FMI) ja pysäköintilaitoksen poistoilmahormien kautta ulkoilmaan vapautuvat päästöt Ilmatieteen laitoksella kehitetyllä kaupunkiympäristöön soveltuvalla päästöjen leviämismallilla (UDM- FMI). Työn tilasi YIT Rakennus Oy. Lähtötietona käytetyt lähiympäristön (3 km 3 km) katuverkon liikennemääräennusteet tarkasteluvuodelle toimitti Helsingin kaupunkisuunnitteluvirasto (KSV). Pysäköintilaitoksen autoliikenteen ja bussiterminaalin linja-autoliikenteen liikennemäärätiedot toimitti selvityksen tilaaja. Päästöjen leviämismallilaskelmat tehtiin Ilmatieteen laitoksen Asiantuntijapalvelut -yksikössä.
2 TUTKIMUSALUE JA LÄHTÖTIEDOT 4 Tutkimuksessa tarkasteltiin leviämismallilaskelmin Helsingin Lauttasaareen suunnitteilla olevan Lauttasaarentie 25 asuinkiinteistön alueen ilmanlaatua rakennuksen suunnittelun tueksi. Kiinteistön alueen ilmanlaatuun vaikuttavat merkittävimmin alueen liikenteen päästöt sekä kiinteistöön yhteyteen suunnitellun bussiterminaalin sekä pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Mallilaskelmissa huomioitiin kiinteistön lähiliikennealueen (3 km 3 km) sekä sitä ympäröivän pääkaupunkiseudun koko autoliikenteen päästöjen vaikutusta kiinteistön ilmanlaatuun. Tämän lisäksi tarkastelussa huomioitiin rakennuksen yhteyteen, osittain sen alle suunnitellun pienen bussiterminaalin sekä kiinteistön lähellä sijaitsevan kauppakeskuksen pysäköintilaitoksen ajoramppien liikenteen päästöjen vaikutuksia kiinteistön alueelle. Pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt on suunniteltu johdettavaksi ulkoilmaan noin 20 m korkeudelta (+32 korkeus merenpintatasosta) maanpinnasta Lauttasaarentie 25 kiinteistön kattotasolta rakennuksen pohjoispäädystä. Kuvassa A on esitetty suunnitellun Lauttasaarentie 25 kiinteistön sijainti Lauttasaaressa sinisellä värillä. Kiinteistön itäpuolelle ja pohjakerrokseen on suunniteltu sijoitettavaksi pieni bussiterminaali sekä sisäänajo läheisen ostoskeskuksen parkkihalliin. Kuva A. Suunnitellun Lauttasaarentie 25 kiinteistön sijainti kartalla (sininen rakennus). Ensisijaisesti asuinkäyttöön suunnitellun kiinteistön itäpuolelle ja pohjakerrokseen on suunniteltu sijoitettavaksi pieni bussiterminaali sekä sisäänajo läheisen ostoskeskuksen parkkihalliin. Kuva: Arkkitehdit NRT/YIT.
5 Tutkimusalueen ilmastollisia olosuhteita edustava meteorologinen aikasarja muodostettiin Helsingin Kumpulan ja Sipoon Eestiluodon sääasemien havaintotiedoista vuosilta 2010 2012. Sekoituskorkeuden määrittämiseen käytettiin Jokioisten observatorion radioluotaushavaintoja. Kuvassa B on esitetty tuulen suunta- ja nopeusjakauma tutkimusalueella tuuliruusun muodossa. Tutkimusalueella ovat vallitsevia lounaistuulet. Kuva B. Tuulen suunta- ja nopeusjakauma tutkimusalueella vuosina 2010 2012. Lasketut tuulitiedot kuvaavat olosuhteita 10 metrin korkeudella maanpinnasta. 2.1 Lauttasaarentie 25 kiinteistön lähiympäristön autoliikenteen päästöt Lauttasaarentie 25 kiinteistön ympäristön autoliikenteen pakokaasupäästöjen leviämisaskelmat tehtiin käyttäen vuotta 2017 edustavia (Euro 3 päästötaso) nopeudesta riippuvia ja ajoneuvotyyppikohtaisia päästökertoimia. Taulukossa 1 on esitetty eri päästötasoja (Euro 0 Euro 5) edustavien henkilöautojen (bensiini- ja dieselkäyttöiset) suoriteosuudet vuonna 2011. Euro 3 -päästötason voidaan katsoa edustavan nykyistä autokantaa ja ajoneuvosuoritteiden päästötasoa (vuosimallit 2001 2005). Euro 3 on nykytilanteen päästötaso, jossa autokannan aiheuttamat päästöt vastaisivat vuosina 2001 2005 valmistuneiden autojen päästötasoa. (VTT, 2013). Henkilöautojen suhteellinen suoriteosuus vuonna 2017 on VTT:n vuonna 2013 julkaiseman (VTT, 2013) LIISA-laskentajärjestelmän tulosten mukaan Helsingissä noin 88 % henkilö- ja pakettiautojen kokonaissuoritteesta. Henkilöautoliikenteestä ajetaan eniten bensiinikäyttöisillä katalysaattoriautoilla (suoriteosuus noin 56 %) ja dieselautoilla (noin 43 %). Ajosuoriteosuuksien jakautuminen on esitetty kuvassa C. Pakettiautoista eniten ajetaan dieselautoilla (noin 97,5 %), kun bensiinikäyttöisten pakettiautojen suoriteosuus on noin 2,5 %. Helsingin Kaupunkisuunnitteluviraston aineistosta saatiin lisäksi kullekin tutkimusalueen lähiliikenteen kadulle ns. raskaan liikenteen (linja-autot, kuorma-autot ja rekat) osuudet. Lähiliikennealueen katujen
6 raskaan liikenteen päästöosuus liikenteestä perustui LIISA-laskentajärjestelmän raskaiden ajoneuvojen eri päästökertoimien keskiarvoon. Taulukko 1. Eri päästötasoja edustavien henkilöautojenn (bensiini- jaa dieselkäyttöiset) suorite- osuudet (%) vuonna 2011 (VTT, 2012). Päästötaso Luokkaan kuuluvat ajoneuvot Ajosuorite (%) bensiinikäyttöiset Ajosuorite (%) dieselkäyttöiset Euro 0 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 ei katalysaattoria, vuosimallitt ennen 1990 9 vuosimallit 1991 1996 13 vuosimallit 1997 2000 20 vuosimallit 2001 2005 31 vuosimallit 2006 2009 20 vuosimalli 2010 ja sitä uudemmat 7 0 7 13 25 40 16 Kuva C. Bensiinikäyttöistenn (kat = ajoneuvossa on katalysaattori, ei-kat = ajoneuvossaa ei ole katalysaattoria) ja dieselkäyttöisten henkilö- ja pakettiautojen suoriteosuudet vuonna 2012. Henkilöautojen määrä on Helsingissä keskimäärin n.. 88 % henkilö- ja pakettiautojen kokonaismää ärästä (VTT, 2013). Koko tutkimusalueen liikenteen päästöt laskettiin ja mallinnettiin tiekohtaisina viivalähteinä. Liikenneväyliää kuvattiin laskelmissa peräkkäisinä lyhyinä viivoina, joista jokaisesta vapautuu ympäristöön nsä erikseen laskettavan suuruinen päästö. Lähiliikennealueenn eri viikonpäivien tuntikohtaisena vaihteluna käytettiin Helsingin seudun ympäristöpalvelut kuntayhty män (HSY) aineistoista saatuaa vastaavaa tuntijakaumaa lähiliikennealueen kaduille ja teille. Esimerkki laskelmissa käytetystä liikennemäärien tunneittaisesta vaihtelusta Länsiväylällä on esitetty e kuvassa D.
7 Kuva D. Indeksi Länsiväylän liikennemäärienn vuorokautisesta tuntikohtaisesta vaihtelusta viikon eri päivinä. HSY:nn päästöaineisto. Päästöjen aiheuttamatt pitoisuudet laskettiin 7 km 7 km suuruiseen pisteikköön, jossa oli 30 276 laskentapistettä. Laskentapisteikön pisteet olivat tiheimmillään 25 metrin etäisyydellää toisistaan ja harvimmillaann tutkimusalueen reunoilla r 200 metrin etäisyydellää toisistaan. Tutkimuksessa tarkasteltiin Lauttasaarentie 25 kiinteistön ympäristön liikenteen l sekä kiinteistön yhteydessä sijaitsevan bussitermi- naalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen aiheuttamia ulkoilman typpidi- julkisivuilla ja kattotasolla. Päästöt laskettiin ajoneuvotyyppikohtaisten päästökertoimien avulla, jotka perustu- vat VTT:n (Teknologian tutkimuskeskus VTT) päästölaskelmiin (LAURIKKO, 1998) oksidi- ja pienhiukkaspitoisuuksia tutkimusalueella maanpintatm tasolla, kiinteistön ja CAR-FMI -mallia varten kehitettyihin ajoneuvojen nopeudestan a riippuviin päästö- kerroinfunktioihin. Vuoden 2017 liikenne-ennustealueen (3 km 3 km) typenoksidi- päästöt ovat nykytilanteen autokantaa edustavilla Euro 3 -päästökertoimilla lasket- huomioitiin nykytasoonn skaalattuja pääkaupunkiseudun autoliikenteen typenoksidi- päästöjä (HSY) noin 36 km x 28 km alueelta (vuosipäästö noin 3 640 t/a). Tiedot tuna noin 80 t/a. Lisäksi liikenne-ennustealueen ulkopuolella liikenteen päästöinä lähiympäristön ulkopuolisen autoliikenteenn päästöistä saatiin Helsingin seudun ympäristöpalvelut kuntayhtymänn (HSY) aineistosta. HSY:n H vuodelle 2005 laskettu päästöaineisto skaalattiin laskelmia varten vastaamaa an tarkasteluvuoden päästöti- lannetta. Vastaavasti liikenne-ennustealueen hiukkaspäästöt olivat o Euro 3 päästötasolla noin 5 t/a. Liikenne-ennustealueen ulkopuolelta liikenteen päästöinä käytettiin pää- (liikenne-ennustealueen noin 145 t/a). kaupunkiseudun autoliikenteen pienhiukkaspäästöjä (HSY) skaalattuna nykytasoon Kuvissa E ja F on esitetty vuodelle 2017 ennustetut arkivuorokaa ausiliikennemäärät (KAVL) tutkimusalueella ja liikenneväyläkohtaisesti lasketut typenoksidi- ja hiuk-
8 kaspäästöt (kg/a/m) Euro 3 päästötasolla laskettuna. Leviämismallilaskelmissa on autoliikenteen suorista (autojen pakokaasun typpidioksidin määrä ennen typenoksidien muutuntaa) typenoksidipäästöistä (NO x ) oletettu olevan 20 % typpidioksidia (NO 2 ) (Anttila ym., 2011). Leviämislaskelmissa huomioitiin typenoksidipäästöjen muutunta, joka arvioitiin otsonin alueellisen taustapitoisuuden perusteella. Kuva E. Lähialueen liikenteen typenoksidipäästöt (kg/a/m) ja liikennemäärät (KAVL). Ennustevuosi 2017, Euro-3 päästötaso.
9 Kuva F. Lähialueen liikenteen hiukkaspäästöt (kg/a/m) ja liikennemäärät (KAVL). Ennustevuosi 2017, Euro-3 päästötaso. Laskelmissa huomioitiin tieliikenteen päästöjen lisäksi alueellinen taustapitoisuus, jotta mallilaskelmin saadut pitoisuudet vastaisivat mahdollisimman hyvin todellisia epäpuhtauspitoisuustasoja. Typpidioksidin ja pienhiukkasten taustapitoisuuksina käytettiin HSY:n Espoossa sijaitsevan Luukin ilmanlaadun kaupunkitaustan mittausaseman mittaustuloksia vuosilta 2009 2011. Vuosikeskiarvoina em. taustapitoisuudet ovat suuruusluokaltaan noin 7-8 µg/m³. Typenoksidipäästöjen muutunnan kuvaamiseen käytettiin Luukin ilmanlaadun mittausaseman otsonihavaintoja. Otsonin taustapitoisuuksina käytettiin pitoisuuksien kuukausittain laskettuja tunneittaisia keskiarvoja, joilla pyrittiin kuvaamaan taustapitoisuuksien vuorokauden sisäistä vaihtelua (Ilmanlaatuportaali 2012). 2.2 Bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen autoliikenteen päästöt Tutkimuksessa tarkasteltiin leviämismallilaskelmin Lauttasaarentie 25 kiinteistön yhteydessä sijaitsevan pienen bussiterminaalin linja-autoliikenteen sekä läheisen ostoskeskuksen pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen aiheuttamia typpidioksidi- ja hiukkaspitoisuuksia. Mallilaskelmissa tarvittavat arviot pysäköintilaitoksen ajoramppien autoliikenteestä on saatu tutkimuksen tilaajalta. Kuvassa G on esitetty Lauttasaaren 25 kiinteistön yhteydessä sijaitsevan bussiterminaalin ja pysäköintilai-
10 tokseen sisään ja ulos ajavien liikennevirtojen suunnat. Kiinteistön alaosassa sijaitseva bussiterminaali on osittain avoin ja itsestään tuulettuva tila. Kiinteistön pohjakerroksessa sijaitsevan bussiterminaalitilan kautta kulkee liikenne pysäköintilaitokseen vievälle ajoliuskalle. Ajoliuskalla muodostuvat liikenteen päästöt ohjataan poistoilmahormien kautta kiinteistön katolle. Poistoilmahormien (poistopiiput) sekä rakennuksen raittiinilman sisäänottojen suunnitellut sijainnit on esitetty kuvassa G. Kuva G. Bussiterminaalin kautta pysäköintilaitokseen kulkevien autojen ja bussiliikenteen liikennevirtojen suunnat, poistoilmahormien (4 kpl, merkitty punaisella kiinteistön pohjoisosassa) ja raittiinilman sisäänottokohtien (6 kpl) sijaintipaikat (numeroitu) rakennuksen katolla. Pysäköintilaitoksen ulos- ja sisäänajoramppien aiheuttamat päästöt perustuivat työn tilaajan tekemiin arvioihin pysäköintilaitoksen viikoittaisesta autoliikenteestä. Liikenteen päästölaskennan perusteet on kuvattu kappaleessa 2.1. YIT Rakennus Oy:n bussiterminaalia ja pysäköintilaitosta koskevien mitoitussuunnitelmien mukaan terminaalin kautta kulkisi vuorokaudessa 65 linja-autoa ja pysäköintilaitoksessa asioisi noin 1 500 autoa/vrk. Kuvassa H on esitetty bussiterminaalin linja-autoliikenteen ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästölaskennan pohjana käytetyt arviot bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen arkivuorokauden (ma-pe) autoliikenteen tuntikohtaisista määristä. Pysäköintilaitoksen lauantain tuntikohtaiset liikennemäärät voivat korkeimmillaan olla noin 20 % suurempia kuin arkena. Sunnuntaisin ei pysäköintilaitokselle oletettu liikennettä. Bussiterminaalin linja-autoliikenne on oletettu samaksi vuoden jokaisena vuorokautena (huipputunti 12 linja-autoa/tunti).
11 Bussiterminaalin kauttaa liikennöivät sekä linja-autot että suurin osa pysäköintilaitok- liikenteestä kulkisi sisään Otavantien rampin kautta (päästöjää ei ole huomioitu mallinnuksessa). Pysäköintilaitoksesta poistuva liikenne kulkisi kokonaisuudes- saan bussiterminaalin sivuitse Lauttasaarentielle. Pysäköintilaitoksen sisään ja ulos seen kulkevasta autoliikenteestä. Pieni määrä pysäköintilaitokseen tulevasta johtavien ajoramppien pituudeksi oletettiin 270 metriä. Bussiterminaalissaa ei ole matkustajaliikennettä, vaan terminaali toimii linja-autoliikenteen ajantasauspaikka- noin 65 m ja ajonopeudeksi on oletettu 200 na. Kokonaismatka bussiterminaalissa pysähtyvälle linja-autoliikenteelle on km/h. Kuva H. Bussiterminaalin kauttaa kulkevien linja-autojen ja pysäköintilaitoksen autoliiken- teen arkivuorokauden tunneittaiset liikennemäärät. Taulukossa 2 on esitetty pysäköintilaitoksen neljän poistoilmahormin tekniset tiedot. Ilmavirtauksen oletettiin vaihtelevan piipuissa suoraan suhteessa päästön määkolmen rään. Näin saadut tuntikohtaiset päästöt olivat viikoittain samat koko vuoden meteorologisen ajanjakson. Taulukko 2. Pysäköintilaitoksen poistoilmahormien teknisiää tietoja. Neljä samanlaista ja samankokoista poistohormia sijaitsevat suunnitellun kiinteistön katolla rakennuk- sen pohjoispäädyssä. Poistoilmahormit Ilmavirtaus yhteensä (4 piippua) Virtausnopeus Hormin halkaisija (laskennallinen) Päästökorkeus 14,4 m³/ss 7,2 m/s 1,6 m 1 m
12 Taulukossa 3 on esitetty pysäköintilaitoksen ajoramppien, bussiterminaalin linjaautoliikenteen sekä koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen aiheuttamat typenoksidien ja pienhiukkasten vuosipäästöt. Taulukko 3. Bussiterminaalin linja-autoliikenteen, pysäköintilaitoksen ajoramppien (poistohormeihin johdetut) ja koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen aiheuttamat typenoksidi- ja pienhiukkaspäästöt. Vuosipäästöt (t/vuosi) Pysäköintilaitos ajorampit (poistohormit) Bussiterminaalin liikenne Autoliikenne (koko pääkaupunkiseutu) Typenoksidipäästö (NO x ) 0,15 0,03 2720 Pienhiukkaspäästö (PM 2,5 ) 0,03 0,002 150 3 TULOKSET Mallituloksia ja mallilaskelmissa käytettyjen lähtötietojen oikeellisuutta tulisi arvioida vertaamalla mallinnettuja pitoisuuksia mitattuihin. Mitä useamman mittausaseman tuloksiin mallilaskelmia on mahdollisuus verrata, sitä kattavampi kuva mallin toimivuudesta erityyppisissä ympäristöissä saadaan. Tulevan tilanteen mallinnusskenaarioiden osalta tulosten oikeellisuuden arviointi on haastavaa, koska mallinnetut pitoisuudet eivät sellaisenaan ole vertailukelpoisia mittaustuloksiin, jotka edustavat mitatun ajanjakson ilmanlaatua (nykytilanne ja historiatiedot). Pääkaupunkiseudulle on tehty vuonna 2008 laaja leviämismalliselvitys (Lappi ym. 2008), jonka yhteydessä mallituloksien epävarmuutta on arvioitu vertaamalla mallituloksia useiden eri mittausasemien mittaustuloksiin. Leviämismalliselvityksessä huomioitiin kaikki pääkaupunkiseudun merkittävimmät päästölähderyhmät (liikenne, energiantuotanto, laivaliikenne, lentoliikenne ja taustapitoisuus) ja niiden vaikutus ilmanlaatuun. Leviämismallituloksia verrattiin typenoksidien osalta kahdeksaan ja hiukkasten osalta kahteen erityyppisissä ympäristöissä sijaitsevaan kiinteään HSY ilmanlaadun mittausasemaan. Vertailun perusteella typpidioksidin mitattujen ja mallinnettujen vuosikeskiarvopitoisuuksien ero oli 0 32 % ja pienhiukkasten vuosikeskiarvon ero 4 15 %. Mallinnustulokset täyttivät hyvin mallintamiselle asetetun (Vna 38/2011) laatutavoitteen, jonka mukaan suurin sallittu epävarmuus typpidioksidin vuosikeskiarvolle on 30 % ja hiukkasten vuosikeskiarvolle 50 %. 3.1 Typpidioksidipitoisuudet Leviämismallilaskelmien tuloksina saadut Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueen ulkoilman vuosiraja-arvoon ja vuorokausiohjearvoon verrannolliset korkeimmat typpidioksidipitoisuudet tutkimusalueen maanpintatasolla on esitetty kuvissa I J. Mukana laskelmissa on koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen päästöt sekä bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt.
13 Kuva I. Typpidioksidin vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Euro 3 - päästötasolla ja vuoden 2017 liikennemääräennusteilla laskettuna. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt.
14 Kuva J. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m3) Euro 3 päästötasolla ja vuoden 2017 liikennemääräennusteilla laskettuna. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Pelkästään pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen aiheuttamat korkeimmat vuosiraja- ja vuorokausiohjearvoon verrannolliset typpidioksidipitoisuudet tutkimusalueella maanpintatasossa sekä kattotasolla (20 m) on esitetty kuvissa K L. Pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt on johdettu kiinteistön katolla sijaitseviin poistohormeihin.
15 Kuva K. Typpidioksidin vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m3). Mukana vain pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt, jotka on johdettu poistoilmahormeihin kiinteistön katolle. Pitoisuudet on esitetty maanpintatasossa sekä kattotasolla (20 m). Kuva L. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m3). Mukana vain pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt, jotka on johdettu poistoilmahormeihin kiinteistön katolle. Pitoisuudet on esitetty maanpintatasossa sekä kattotasolla (20 m). Kuvissa M P on esitetty raja- ja ohjearvoihin verrannolliset korkeimmat typpidioksidipitoisuudet Lauttasaarentien sekä Taivaanvuohenkujan puoleisilla julkisivuilla eri korkeuksilla maanpinnasta. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella. Julkisivutarkasteluissa on mukana
16 koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen päästöt sekä bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Kuva M. Typpidioksidin vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Lauttasaarenkadun puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella. Kuva N. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Lauttasaarenkadun puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella.
17 Kuva O. Typpidioksidin vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Taivaanvuohenkujan puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella. Kuva P. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Taivaanvuohenkujan puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella.
18 Leviämislaskelmien tulosten perusteella autoliikenteen päästöjen, bussiterminaalin liikenteen päästöjen ja poistoilmahormeihin johdettujen pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen aiheuttamat typpidioksidipitoisuudet alittavat korkeimmillaankin typpidioksidille annetut vuosiraja- ja vuorokausiohjearvot Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueella maanpintatasolla sekä tarkastelluilla julkisivuilla. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet ovat lähellä ohjearvotasoa Lauttasaarentiellä, mutta kiinteistön alueella ja julkisivuilla ohjearvo ei ylity. Rakennuksen kattotasolla olevien poistoilmahormien kautta vapautuvien pysäköintilaitokseen liikennöivien ajoneuvojen päästöjen vaikutus ilmanlaatuun maanpintatasolla ja rakennusten kattotasoilla on hyvin vähäinen. Lauttasaarentien 25 kiinteistön alueella korkeimmat typpidioksidipitoisuudet muodostuivat maanpintatasolle lähelle Lauttasaarentietä ja pitoisuudet pienenivät etäisyyden kasvaessa päästölähteestä. Poistoilmahormien kautta vapautuvilla pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöillä on vain hyvin vähäinen vaikutus ilmanlaatuun tarkasteltavan kiinteistön kattotasolla sekä lähirakennusten kattotasoilla ja erittäin vähäinen vaikutus maanpintatason pitoisuuksiin. Kiinteistöä ympäröivällä liikenteellä on merkittävin vaikutus Lauttasaarentie 25 kiinteistön ilmanlaatuun, mutta myös bussiterminaalin linja-autoliikenteen päästöillä on vaikutusta kiinteistön välittömässä läheisyydessä. Kiinteistön kattotasolla, jossa raittiinilman sisäänottopisteet sijaitsevat, typpidioksidipitoisuudet ovat alhaisimpia, noin 75 % vuorokausiohjearvosta. 3.2 Pienhiukkaspitoisuudet (PM 2,5 ) Leviämismallilaskelmien tuloksina saadut Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueen ulkoilman vuosiraja-arvoon ja WHO:n vuorokausiohjearvoon verrannolliset korkeimmat pienhiukkaspitoisuudet tutkimusalueen maanpintatasolla on esitetty kuvissa Q R. Mukana laskelmissa on koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen päästöt sekä bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. WHO:n ohjearvot eivät ole osa Suomen lainsäädäntöä, mutta tässä pienhiukkaspitoisuuksia on verrattu myös suosituksenomaisiin WHO:n ohjearvoihin, koska mm. pienhiukkasten lyhytaikaispitoisuuksille ei ole Suomessa annettu raja- tai ohjearvoa.
19 Kuva Q. Pienhiukkasten vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Euro 3 - päästötasolla ja vuoden 2017 liikennemääräennusteilla laskettuna. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt.
20 Kuva R. Pienhiukkasten WHO:n vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Euro 3 -päästötasolla ja vuoden 2017 liikennemääräennusteilla laskettuna. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Pelkästään pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen aiheuttamat korkeimmat vuosiraja- ja vuorokausiohjearvoon verrannolliset pienhiukkaspitoisuudet tutkimusalueella maanpintatasossa sekä kattotasolla (20 m) on esitetty kuvissa S T. Pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt on johdettu kiinteistön katolla sijaitseviin poistohormeihin.
21 Kuva S Pienhiukkasten vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m3). Mukana vain pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt, jotka on johdettu poistoilmahormeihin kiinteistön katolle. Pitoisuudet on esitetty maanpintatasossa sekä kattotasolla (20 m). Kuva T. Pienhiukkasten WHO:n vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m3). Mukana vain pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt, jotka on johdettu poistoilmahormeihin kiinteistön katolle. Pitoisuudet on esitetty maanpintatasossa sekä kattotasolla (20 m). Kuvissa U X on esitetty raja- ja ohjearvoihin verrannolliset korkeimmat pienhiukkaspitoisuudet Lauttasaarentien sekä Taivaanvuohenkujan puoleisilla julkisivuilla eri korkeuksilla maanpinnasta. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella. Julkisivutarkasteluissa on mukana
22 koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen päästöt sekä bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Kuva U. Pienhiukkasten vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Lauttasaarenkadun puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella. Kuva V. Pienhiukkasten WHO:n vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Lauttasaarenkadun puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella.
23 Kuva W. Pienhiukkasten vuosiraja-arvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Taivaanvuohenkujan puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella. Kuva X. Pienhiukkasten WHO:n vuorokausiohjearvoon verrannolliset pitoisuudet (µg/m 3 ) Taivaanvuohenkujan puoleisella julkisivulla. Mukana koko pääkaupunkiseudun autoliikenteen, bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöt. Taustalla näkyviä rakennusmassoja ei ole huomioitu mallinnuksessa kuvassa näkyvällä tarkkuudella.
24 Leviämislaskelmien tulosten perusteella autoliikenteen päästöjen, bussiterminaalin liikenteen päästöjen ja poistoilmahormeihin johdettujen pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen aiheuttamat pienhiukkaspitoisuudet alittavat korkeimmillaankin pienhiukkasille annetun vuosiraja-arvon Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueella maanpintatasolla sekä tarkastelluilla julkisivuilla. WHO:n vuorokausiohjearvo (25 µg/m 3 ) ylittyy yleisesti Lauttasaaressa maanpintatasossa ja myös Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueella. Tarkastelluilla julkisivuilla WHO:n vuorokausiohjearvo alittuu, kun etäisyys tienpinnan tasosta on vähintään 13 metriä. Lauttasaarentien 25 kiinteistön alueella korkeimmat pienhiukkaspitoisuudet muodostuivat maanpintatasolle lähelle Lauttasaarentietä ja pitoisuudet pienenivät etäisyyden kasvaessa päästölähteestä. Poistoilmahormien kautta vapautuvilla pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöillä on vain hyvin vähäinen vaikutus ilmanlaatuun tarkasteltavan kiinteistön kattotasolla sekä lähirakennusten kattotasoilla ja erittäin vähäinen vaikutus maanpintatason pitoisuuksiin. Kaukokulkeumalla on merkittävä vaikutus pienhiukkasten pitoisuuksiin Suomessa ja korkeimmat pienhiukkaspitoisuudet havaitaankin yleensä kaukokulkeumaepisodien aikana. Näissä tilanteissa pienhiukkasten WHO:n vuorokausiohjearvo ylittyy kaupunkiympäristöissä herkästi. Suurimmat pitoisuudet havaitaan, kun ilmavirtaukset ovat etelän tai idän suuntaisia (mm. Venäjän ja Itä-Euroopan metsäpalojen aiheuttamat kohonneet pienhiukkaspitoisuudet). 4 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET Tässä selvityksessä arvioitiin päästöjen leviämismallilaskelmin liikenteen päästöjen vaikutuksia Helsingin Lauttasaareen suunnitteilla olevan kiinteistön (Lauttasaarentie 25) lähiympäristön ilmanlaatuun. Mallilaskelmat tehtiin kiinteistön suunnittelun tueksi. Lauttasaarentie 25 kiinteistö on suunniteltu ensisijaisesti asuinkäyttöön. Kiinteistön yhteyteen rakennuksen katutasossa olevaan puoliavoimeen pohjakerrokseen suunnitellaan rakennettavaksi bussiterminaali, jonka kautta kulkee vuorokaudessa noin 65 linja-autoa. Bussiterminaalissa ei ole matkustajaliikennettä, vaan terminaali toimii linja-autoliikenteen ajantasauspaikkana. Bussiterminaalin kautta on myös autoliikenteen kulkuyhteys kiinteistön läheisyydessä sijaitsevan ostoskeskuksen pysäköintihalliin, jossa asioi noin 1 500 autoa vuorokaudessa. Kiinteistön ja sen lähiympäristön ilmanlaatuun vaikuttavat merkittävimmin lähiympäristön liikenteen päästöt sekä rakennuksen yhteyteen suunniteltujen bussiterminaalin ja pysäköintilaitoksen ajoramppien liikenteen päästöt. Selvityksessä tarkasteltiin ulkoilman typpidioksidin (NO 2 ) ja pienhiukkasten (PM 2,5 ) pitoisuuksia nykyistä ajoneuvokantaa edustavilla Euro 3 päästötason mukaisilla päästöillä. Tutkimuksen päästölaskelmat edustavat vuodelle 2017 ennustettua liikennetilannetta, jolloin Lauttasaareen länsimetro on valmistunut. Länsimetron vaikutuksesta liikennemäärien on ennustettu Lauttasaaren alueella hieman kasvavan nykyisestä. Leviämislaskelmat tehtiin Ilmatieteen laitoksella kehitetyllä viivalähdemallilla (CAR-FMI) ja kaupunkimallilla (UDM-FMI). Mallilaskelmin tarkasteltiin pitoisuuksia maanpintatasossa ja rakennuksen julkisivuilla sekä kattotasolla, jossa sijaitsee rakennuksen raittiinilman sisäänottoja. Selvityksessä tarkasteltiin myös rakennuksen katolla sijaitsevien poistoilmahormien
25 kautta vapautuvien pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöjen vaikutusta ilmanlaatuun kiinteistön ja sen lähirakennusten kattotasoilla sekä maanpintatasossa. Mallilaskelmissa huomioitiin kiinteistön lähiliikenteen lisäksi koko pääkaupunkiseudun liikenneverkon päästöt. Epäpuhtauksien pitoisuuksia ulkoilmassa säädellään ilmanlaadun ohje- ja rajaarvoilla. Ilmanlaadun ohjearvot tulisi ottaa huomioon esimerkiksi liikennesuunnittelussa, kaavoituksessa, rakennusten sijoittelussa ja teknisissä ratkaisuissa, jolloin pyritään etukäteen välttämään ihmisten pitkäaikainen altistuminen terveydelle haitallisen korkeille ilmansaasteiden pitoisuuksille. Terveysvaikutusperusteiset ilmanlaadun raja-arvot ovat ohjearvoja sitovampia, eivätkä ne saa ylittyä alueella, joilla asuu tai oleskelee ihmisiä. Esimerkiksi autoliikenteelle varatuilla väylillä rajaarvot eivät kuitenkaan ole voimassa. Leviämismallilaskelmien tulosten mukaan Lauttasaarentie 25 kiinteistön ilmanlaatuun vaikuttaa merkittävimmin lähiympäristön autoliikenteen päästöt, mutta myös bussiterminaalin linja-autoliikenteen päästöillä on vaikutusta kiinteistön välittömässä läheisyydessä. Typpidioksidille ja pienhiukkasille asetettu vuosiraja-arvo ei ylittynyt kiinteistön läheisyydessä. Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon (70 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet ovat lähellä ohjearvotasoa Lauttasaarentiellä ja sen välittömässä läheisyydessä maanpintatasossa, mutta kiinteistön alueella ja julkisivuilla ohjearvo ei ylity millään korkeudella. Kiinteistön kattotasolla, jossa raittiinilman sisäänottopisteet sijaitsevat, typpidioksidipitoisuudet ovat alhaisimpia, noin 75 % vuorokausiohjearvosta. WHO:n vuorokausiohjearvo (25 µg/m 3 ) ylittyy yleisesti Lauttasaaressa maanpintatasossa ja myös Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueella. Tarkastelluilla julkisivuilla WHO:n vuorokausiohjearvo alittuu, kun etäisyys tienpinnan tasosta on vähintään 13 metriä. Pitoisuudet laimenevat etäisyyden kasvaessa liikenneväylistä. Rakennuksen kattotasolla olevien poistoilmahormien kautta vapautuvien pysäköintilaitokseen liikennöivien ajoneuvojen päästöjen vaikutus ilmanlaatuun maanpintatasolla ja rakennusten kattotasoilla on hyvin vähäinen. Huomionarvoista on, että ohjearvoon verrannolliset pitoisuudet kuvaavat jokaiseen laskentapisteeseen mallinnettua toiseksi korkeinta vuorokausipitoisuutta kolmen vuoden jaksolla. Suurimman osan ajasta pitoisuustasot ovat selvästi alle näiden korkeimpien pitoisuustasojen. Vuosikeskiarvo kuvaa keskimääräistä epäpuhtauspitoisuustasoa alueella. Pitoisuustasot myös laskevat kun etäisyys päästölähteestä kasvaa. Mallilaskelmien tulosten perusteella voidaan arvioida, että kiinteistöä ympäröivän autoliikenteen päästöillä on merkittävin vaikutus Lauttasaarentie 25 kiinteistön alueen ilmanlaatuun. Korkeimmat pitoisuudet muodostuvat maanpintatasolle ja laimenevat ylöspäin mentäessä. Puhtainta ilma on rakennuksen kattotasolla. Suositeltavaa on sijoittaa kiinteistön asuinkäyttöön suunnitellut tilat ja oleskelualueet siten, että ihmisten altistuminen liikenteen päästöille olisi mahdollisimman vähäistä. Suositeltavaa on sijoittaa rakennuksen raittiinilman sisäänotot mahdollisimman korkealle ja etäälle vilkkaimmista liikenneväylistä sekä riittävän välimatkan päähän (rakennusmääräyksien kriteerit huomioon ottaen) poistoilmahormeista. Raittiinilman sisäänottoja ei suositella sijoitettavan bussiterminaalin sisään- ja ulosajoramppien välittömään läheisyyteen. Rakennuksen kattotasolle sijoitetut poistoilmahormit takaavat ilmanlaadun kannalta riittävän hyvät laimenemis- ja leviämisolosuhteet pysäköintilaitoksen ajoramppien päästöille. Suositeltavaa on
26 sijoittaa poistoilmahormit siten, että päästöt vapautuvat selvästi kiinteistön kattotason yläpuolelle.
27 5 TAUSTATIETOA ILMAN EPÄPUHTAUKSISTA 5.1 Ilmanlaatuun vaikuttavat tekijät Ilmanlaatua heikentävien ilmansaasteiden suurimpia päästölähteitä Suomessa ovat liikenne, energiantuotanto, teollisuus ja puun pienpoltto. Ilmansaasteita kulkeutuu Suomeen myös kaukokulkeumana maamme rajojen ulkopuolelta. Ilmansaasteiden päästöistä suurin osa vapautuu ilmakehän alimpaan kerrokseen, jota kutsutaan rajakerrokseksi. Rajakerroksessa päästöt sekoittuvat ympäröivään ilmaan ja ilmansaasteiden pitoisuudet laimenevat. Päästöt voivat levitä liikkuvien ilmamassojen mukana laajoille alueille. Tämän kulkeutumisen aikana ilmansaasteet voivat reagoida keskenään sekä muiden ilmassa olevien yhdisteiden kanssa muodostaen uusia yhdisteitä. Ilmansaasteet poistuvat ilmasta sateen huuhtomina (märkälaskeuma), kuivalaskeumana erilaisille pinnoille tai kemiallisen muutunnan kautta. Ilmansaasteiden leviäminen tapahtuu pääosin ilmakehän alimmassa osassa, rajakerroksessa. Sen korkeus on Suomessa tyypillisesti alle kilometri, mutta varsinkin kesällä se voi nousta yli kahteen kilometriin. Matalimmat rajakerroksen korkeudet havaitaan yleensä talvella kovilla pakkasilla. Rajakerroksen korkeus määrää ilmatilavuuden, johon päästöt voivat välittömästi sekoittua. Rajakerroksen tuuliolosuhteet määräävät karkeasti ilmansaasteiden kulkeutumissuunnan, mutta rajakerroksen ilmavirtausten pyörteisyys ja kerroksen korkeus vaikuttavat merkittävästi ilmansaasteiden sekoittumiseen ja pitoisuuksien laimenemiseen kulkeutumisen aikana. Leviämisen kannalta keskeisiä meteorologisia tekijöitä ovat tuulen suunta ja nopeus, ilmakehän stabiilisuus ja sekoituskorkeus. Ilmakehän stabiilisuudella tarkoitetaan ilmakehän herkkyyttä pystysuuntaiseen sekoittumiseen. Stabillisuuden määrää ilmakehän pystysuuntainen lämpötilarakenne sekä mekaaninen turbulenssi eli alustan kitkan synnyttämä ilman pyörteisyys. Inversiolla tarkoitetaan tilannetta, jossa ilmakehän lämpötila nousee ylöspäin mentäessä. Erityisesti maanpintainversion aikana ilmanlaatu voi paikallisesti huonontua nopeasti. Maanpintainversiossa maanpinta ja sen lähellä oleva ilmakerros jäähtyy niin, että kylmempi ilma jää ylempänä olevan lämpimämmän ilman alle. Kylmä pintailma ei raskaampana pääse kohoamaan yläpuolellaan olevan lämpimän kerroksen läpi, ja ilmakehän pystysuuntainen liike estyy. Inversiokerroksessa tuuli on hyvin heikkoa ja ilmaa sekoittava pyörteisyys on vähäistä, minkä vuoksi ilmansaasteet laimenevat huonosti. Inversiotilanteissa pitoisuudet kohoavat taajamissa etenkin liikenneruuhkien aikana, koska ilmansaasteet kerääntyvät matalaan ilmakerrokseen päästölähteiden lähelle. 5.2 Typpidioksidi Typen yhdisteitä vapautuu päästölähteistä ilmaan typen oksideina eli typpimonoksidina (NO) ja typpidioksidina (NO 2 ). Näistä yhdisteistä terveysvaikutuksiltaan haitallisempaa on typpidioksidi, jonka pitoisuuksia ulkoilmassa säädellään ilmanlaadun ohje- ja raja-arvoilla. Typpidioksidin määrään ilmassa vaikuttavat myös kemialliset muutuntareaktiot, joissa typpimonoksidi hapettuu typpidioksidiksi. Ulkoilman typpidioksidipitoisuuksille altistuminen on suurinta kaupunkien keskustojen ja taajamien liikenneympäristöissä. Typpidioksidipitoisuudet kohoavat tyypillisesti ruuhka-aikoina. Korkeimmillaan typpidioksidipitoisuudet ovat erityisesti tyyninä
28 ja kylminä talvipäivinä, jolloin myös energian-tuotannon päästöt ovat suurimmillaan. Taajamien ja kaupunkien korkeimmat typpidioksidipitoisuudet aiheuttaa pääasiassa ajoneuvoliikenne, vaikka energiantuotannon ja teollisuuden aiheuttamat päästöt (pistemäiset päästölähteet) olisivat määrällisesti jopa suurempia autoliikenteeseen verrattuna. Ihmiset altistuvat helposti liikenteen päästöille, sillä autojen pakokaasupäästöt vapautuvat hengityskorkeudelle. Typpidioksidille herkimpiä väestöryhmiä ovat lapset ja astmaatikot, joiden hengitysoireita kohonneet 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 ja yskää. Ilmatieteen laitoksella tehdyn ilmanlaadun kansallisen ilmanlaatuarvioinnin (Komppula ym., 2014) mukaan typpidioksidipitoisuuden raja-arvot ylittyvät nykyisin ainoastaan suurimpien Helsingin vilkkaasti liikennöidyillä alueilla. Korkeimmillaan vuosikeskiarvot ovat olleet ilmanlaadun mittausten mukaan Helsingin vilkasliikenteisimmillä alueilla noin 40 50 µg/m 3. Yleensä Suomen kaupungeissa vuosikeskiarvot ovat noin 10 30 µg/m 3. Puhtailla tausta-alueilla tehtyjen ilmanlaatumittausten mukaan typpidioksidin vuosikeskiarvot ovat olleet Etelä-Suomessa noin 2 8 µg/m³ ja Pohjois-Suomessa noin 1 µg/m³. 5.3 Hiukkaset Ulkoilman hiukkaset ovat nykyisin merkittävimpiä ilmanlaatuun vaikuttavia tekijöitä Suomen kaupungeissa. Pienhiukkasia pidetään länsimaissa haitallisimpana ympäristö-tekijänä ihmisten terveydelle. Ulkoilman hiukkaset ovat taajamissa suurelta osin peräisin liikenteen ja tuulen nostattamasta katupölystä (ns. resuspensio) eli epäsuorista päästöistä. Hiukkaspitoisuuksia kohottavat myös nk. suorat hiukkaspäästöt, jotka ovat peräisin energiantuotannon ja teollisuuden prosesseista, autojen pakokaasuista ja puun pienpoltosta. Suorat hiukkaspäästöt ovat pääasiassa pieniä hiukkasia. Hiukkasiin on sitoutunut myös erilaisia haitallisia yhdisteitä kuten hiilivetyjä ja raskasmetalleja. Ulkoilman hiukkasten koko on yhteydessä niiden aiheuttamiin erilaisiin vaikutuksiin. Suurempien hiukkasten korkeat pitoisuudet vaikuttavat merkittävimmin viihtyvyyteen ja aiheuttavat likaantumista. Terveysvaikutuksiltaan haitallisempia ovat ns. hengitettävät hiukkaset ja pienhiukkaset, jotka kykenevät tunkeutumaan syvälle ihmisten hengitysteihin. Hengitettäville hiukkasille, joiden halkaisija on alle 10 mikrometriä (PM 10 ), on annettu ilmanlaadun ohje- ja raja-arvot. Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet kohoavat erityisesti keväällä, jolloin jauhautunut hiekoitushiekka ja asfalttipöly nousevat ilmaan kuivilta kaduilta liikenteen nostattamana. Pienhiukkaset, joiden halkaisija on alle 2,5 mikrometriä (PM 2,5 ), ovat pääasiassa peräisin suorista autoliikenteen ja teollisuuden päästöistä ja kaukokulkeumasta, jonka lähde voi olla esimerkiksi metsä- ja maastopalot. Hiukkasten kokoluokkia on havainnollistettu kuvassa Y.
29 Suurimmat hiukkaspitoisuudet esiintyvät vilkkaasti liikennöidyissä kaupunkikeskustoissa. Suomessa hiukkaspitoisuudet kohoavat yleensä voimakkaasti keväällä maalis-huhtikuussa, kun maanpinnan kuivuessa tuuli ja liikenne nostattavat katupölyä ilmaan. Liikenteen vaikutukset korostuvat matalan päästökorkeuden vuoksi. Hengitettäville hiukkasille annettu vuorokausiohjearvo (70 µg/m 3 ) ylittyy keväisin yleisesti Suomen kaupungeissa samoin kuin vuorokausipitoisuuksille asetettu rajaarvotaso (50 µg/m 3 ). Vuorokausiraja-arvotason ylityksiä saa olla kullakin asemalla 35 kappaletta vuodessa, joka ylittyy harvoin. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudelle annettu raja-arvo on ylittynyt vain Helsingin keskustassa (viimeisin raja-arvon ylitys oli vuonna 2006). Katupölyn muodostumiseen voidaan merkittävästi vaikuttaa oikea-aikaisella katujen siivouksella ja kunnossapidolla sekä pölynsidonnalla. Maamme suurimpien kaupunkien keskusta-alueilla on mitattu useina vuosina yli 25 µg/m 3 :n hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvoja. Hengitettävien hiukkasten vuosipitoisuudelle annettu raja-arvo 40 µg/m3 on alittunut Suomessa. Pääkaupunkiseudulla mitatut hengitettävät hiukkasten vuosikeskiarvopitoisuudet ovat olleet suurimmillaan tasoa 25 30 µg/m³. Yleisesti Suomen kaupunkien keskusta-alueilla hengitettävien hiukkasten pitoisuuden vuosikeskiarvot ovat noin 10 12 µg/m³. Puhtailla tausta-alueilla vuosikeskiarvopitoisuudet ovat olleet Etelä- Suomessa noin 10 12 µg/m³ ja Pohjois-Suomessa noin 3 6 µg/m³ (Komppula ym., 2014). Pienhiukkaspitoisuuden (PM 2,5 ) vuosikeskiarvolle määritetty raja-arvo 25 µg/m 3 alittuu kaikkialla Suomessa. Korkeimmillaan vuosipitoisuus on ollut Helsingin vilkkaasti liikennöidyillä keskusta-alueilla noin 10 13 µg/m 3. Muissa Suomen kaupungeissa pitoisuustaso on noin 6 10 µg/m 3. Tausta-alueilla pienhiukkaspitoisuus pienenee pohjoista kohti mentäessä ollen Etelä-Suomessa noin 5 9 µg/m3 ja Pohjois-Suomessa noin 4 µg/m 3. Taustapitoisuudet muodostavat huomattavan osan myös kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuudesta (Komppula ym., 2014).
30 Kuva Y. Hiukkasten kokoluokkia. Hiukkasten koko ilmaistaan halkaisijana h mikrometreissä (µm). Mikro (µ) etuliite tarkoittaa miljoonasosaa. 1 µm on siten metrin miljoonasosa eli millimetrin tuhannesosa. 5.4 Ilmanlaadun raja- ja ohjearvot Leviämismallilaskelmilla tai ilmanlaadui un mittauksilla saatujaa ilman epäpuhtauksien pitoisuuksia voidaan arvioida vertaamalla niitä ilmanlaadunn ohje- ja raja-arvoihin. EU-maissa voimassa olevatt raja-arvott ovat sitovia ja ne eivät saa ylittyä alueilla, joissa asuu tai oleskelee ihmisiä. Raja-arvot eivät ole voimassa esimerkiksi teolli- suusalueilla tai liikenneväylillä, lukuun ottamatta kevyen liikenteen väyliä. Kansalli- set ilmanlaadun ohjearvot eivät ole yhtä sitovia kuin raja-arvot, muttaa niitä käyte- aiheuttavien toimintojen sijoittamisessa. Tavoitteena on ennalta ehkäistä ohjearvo- jen ylittyminen sekä taata hyvän ilmanlaadun säilyminen. Raja-arvot määrittelevät ilmansaasteille sallitutt korkeimmat pitoisuudet. Raja- arvoilla pyritään vähentämään tai ehkäisemään terveydelle ja ympäristölle haitalli- sia vaikutuksia. Raja-arvon ylittyessä kunnan on tiedotettava väestöä ja tehtävä ohjelmia ja suunnitelmia ilmanlaadun parantamiseksi ja raja-arvon ylitysten estämi- seksi. Tällaisia toimia voivat olla esimerkiksi määräykset liikenteen tai päästöjen rajoittamisesta. Ilman epäpuhtauksien aiheuttamien terveyshaittojen ehkäisemisek- tään esimerkiksi kaupunkisuunnittelun tukena ja ilman pilaantumisen vaaraa
31 si ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuudet eivät saisi ylittää taulukon 3 raja-arvoja alueilla, joilla ihmiset saattavat altistua ilmansaasteille. Taulukko 3. Terveyshaittojen ehkäisemiseksi annetut ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuuksia koskevat raja-arvot (Vna 38/2011). Ilmansaaste Keskiarvon laskenta-aika Raja-arvo µg/m 3 (293 K, 101,3 kpa) Sallittujen ylitysten määrä kalenterivuodessa (vertailujakso) Typpidioksidi (NO 2 ) 1 tunti 200 18 kalenterivuosi 40 Pienhiukkaset (PM 2,5 ) kalenterivuosi 25 Typenoksidipitoisuuksien (NO x ) vuosikeskiarvoon perustuva kriittinen taso 30 µg/m 3 on annettu kasvillisuuden ja ekosysteemien suojelemiseksi ja se on voimassa laajoilla maa- ja metsätalousalueilla ja luonnonsuojelun kannalta merkityksellisillä alueilla. Ilmanlaadun ohjearvot on otettava huomioon suunnittelussa ja niitä sovelletaan mm. alueiden käytön, kaavoituksen, rakentamisen ja liikenteen suunnittelussa ja ympäristölupaharkinnassa. Ohjearvojen soveltamisen avulla pyritään ehkäisemään ilmansaasteiden aiheuttamia terveysvaikutuksia. Suomessa voimassa olevat ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuuksia koskevat ilmanlaadun ohjearvot on esitetty taulukossa 4. Lisäksi taulukossa esitetään Maailman terveysjärjestön (WHO:n) suosituksenomaiset ohjearvot pienhiukkasten vuorokausipitoisuudelle ja vuosipitoisuudelle (WHO, 2006).
32 Taulukko 4. Ulkoilman typpidioksidin ja pienhiukkasten pitoisuuksia koskevat ilmanlaadun ohjearvot (Vnp 480/1996, WHO, 2006). Ilmansaaste Ohjearvo (293 K, 101,3 kpa) Tilastollinen määrittely Typpidioksidi (NO 2 ) 150 µg/m³ Kuukauden tuntiarvojen 99. prosenttipiste 70 µg/m³ Kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo Pienhiukkaset (PM 2,5 ) 25 µg/m³ (WHO) Suurin vuorokausikeskiarvo 10 µg/m³ (WHO) Vuosikeskiarvo 6 MENETELMÄT Ilmansaasteiden leviämismalleilla tutkitaan eri ilmansaasteiden kulkeutumista ilmakehässä ja ilmansaasteiden pitoisuuksien muodostumista tutkimusalueelle. Malleihin sisältyy usein myös laskentamenetelmiä, joiden avulla voidaan kulkeutumisen lisäksi tarkastella ilmansaasteiden muuntumista ja kemiallisia reaktioita ilmakehässä sekä poistumista ilmakehästä laskeumana. Tässä tutkimuksessa käytettiin Ilmatieteen laitoksella kehitettyjä leviämismalleja tieliikenteen päästöjen leviämisen kuvaamiseen ja ilmanlaatuvaikutusten arvioimiseen. Ilmatieteen laitoksen leviämismalleja on kehitetty pitkäjänteisesti yli kolmenkymmenen vuoden ajan tavoitteena tuottaa luotettavaa tietoa ilmanlaadusta erityisesti Suomen olosuhteissa mm. kaupunki- ja liikennesuunnittelun ja ilmansuojelutoimenpiteiden suunnittelun tueksi sekä pitoisuuksien ja väestön altistumisen arvioimiseksi. Mallien toimintaa on kehitetty lukuisissa tutkimusprojekteissa, ja verifiointitutkimusten mukaan mallinnusten tulokset on todettu hyvin yhteensopiviksi Suomen taajamien ja teollisuusympäristöjen ilmanlaadun mittaustulosten kanssa. Nykyisissä Ilmatieteen laitoksen leviämismalleissa kuvataan tarkasti päästökohdassa tapahtuvaa mekaanista ja lämpötilaeroista johtuvaa nousulisää, lähimpien esteiden aiheuttamaa savupainumaa, ilmassa tapahtuvia päästöaineiden kemiallisia prosesseja sekä ilmansaasteiden poistumamekanismeja ilmakehästä. Malleihin sisältyy laskentamenetelmä typenoksidien kemialliselle muutunnalle. Liikenteen ja energiantuotannon typenoksidipäästöt koostuvat typpidioksidista sekä typpimonoksidista, jota on valtaosa päästöistä. Osa typpimonoksidista hapettuu ilmassa terveydelle haitallisemmaksi typpidioksidiksi. Tässä selvityksessä käytetyllä leviämismallilla voidaan arvioida ilmansaasteiden pitoisuuksia ja laskeumaa päästölähteiden lähialueilla. Autoliikenteen päästöjen aiheuttamia ilmanlaatuvaikutuksia arvioitiin viivalähdemallilla CAR-FMI (Contaminants in the Air from a Road; Karppinen, 2001; Härkönen ym., 2001). Pysäköintilaitoksen päästöjen ilmanlaatuvaikutuksia arvioitiin kaupunkimallilla UDM-FMI (Urban Dispersion Modelling System). Kaaviokuva leviämismallin toiminnasta on esitetty kuvassa Z. Pysäköintilaitoksen ja liikenteen päästöjen ilmanlaadun yhteis-
33 vaikutusta arvioitaessa mallinnetut pitoisuuksien tunneittaiset aikasarjat lasketaan yhteen ja tilastolliset tunnusluvut lasketaan summauksen jälkeen. Päästötiedot Meteorologiset tiedot Muut lähtötiedot Päästöjen laskenta Meteorologisten tietojen käsittelymalli Päästöaikasarja Meteorologinen aikasarja Paikkatiedot Tarkastelupisteet Leviämismalli Pitoisuuksien tunneittainen aikasarja Tilastollinen käsittely Tilastolliset tunnusluvut Graafinen käsittely Alueelliset pitoisuusjakaumat Kuva Z. Kaaviokuva Ilmatieteen laitoksella kehitettyjen leviämismallien, viivalähdemallin (CAR-FMI) ja kaupunkimallin (UDM-FMI) toiminnasta. Leviämismallien lähtötiedoiksi tarvitaan tietoja päästöistä ja niiden lähteistä, mittaamalla ja mallittamalla saatuja tietoja ilmakehän tilasta sekä tietoja ilmansaasteiden taustapitoisuudesta tutkimusalueella. Lisäksi lähtötiedoiksi tarvitaan erilaisia paikkatietoja, kuten tietoja maanpinnan muodoista ja maanpinnan laadusta sekä tietoa päästölähteiden sijainnista. Liikenteen päästölaskennassa otetaan huomioon liikennemäärät ja niiden tunneittainen vaihtelu, erityyppisten ajoneuvojen osuudet liikennemääristä, liikennevirtojen nopeudet ja ajoneuvokohtaiset nopeusriippuvaiset päästökertoimet. Pistemäisten lähteiden päästöjen laskennassa otetaan huomioon lähdekohtaiset päästöt, savukaasujen ominaisuudet ja laitoksen tekniset tiedot. Leviämislaskelmia varten muodostetaan kaikille eri päästölähteille päästöaikasarjat, joissa on jokaiselle tarkastelujakson tunnille (1 3 vuotta, 8 760 26 304 tuntia) laskettu päästömäärä erikseen eri ilmansaasteille. Leviämismallin tarvitseman meteorologisen aikasarjan muodostuksessa käytetään Ilmatieteen laitoksella kehitettyä meteorologisten tietojen käsittelymallia, joka perustuu ilmakehän rajakerroksen parametrisointimenetelmään (Rantakrans, 1990; Karppinen, 2001). Menetelmän avulla voidaan meteorologisten rutiinihavaintojen ja fysiikan perusyhtälöiden avulla arvioida rajakerroksen tilaan vaikuttavat muuttujat, joita tarvitaan ilmansaasteiden leviämismallilaskelmissa. Tarvittavat mittaustiedot saadaan Ilmatieteen laitoksen havaintotietokantaan tallennetuista sää-, auringonpaiste- ja radioluotaushavainnoista. Menetelmässä otetaan huomioon tutkimusalu-