HIUKKASTEN KOOSTUMUS JA LÄHTEET MANNERHEIMINTIELLÄ PM 10 -RAJA-ARVON YLITYSPÄIVINÄ 2010. Helsingin seudun ympäristöpalvelut

HIUKKASTEN KOOSTUMUS JA LÄHTEET MANNERHEIMINTIELLÄ PM 10 -RAJA-ARVON YLITYSPÄIVINÄ 2010 Helsingin seudun ympäristöpalvelut

Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10

Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä PL 100 00066 HSY puhelin: 09 15611 faksi: 09 1561 2011 www.hsy.fi Copyright Kartat: Open Street Mapin tekijät, CC-BY-SA, www.openstreetmap.org ja www.creativecommons.org Kuvat: Nordic Envicon Oy Kansikuva: Jenni-Justiina Niemi Edita Prima Oy Helsinki 2012

Esipuhe Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet nousevat pääkaupunkiseudulla ajoittain korkeiksi. Pitoisuudet ovat korkeita erityisesti keväisin, kun mm. hiekoituksesta ja nastojen kuluttamasta asfaltista peräisin olevaa pölyä leijuu ilmassa. Pienhiukkasten terveyshaitat ovat olleet pitkään tunnettuja, mutta viimeaikoina tutkimuksissa on todettu myös karkeiden hiukkasten aiheuttavan vaaraa terveydelle. Siksi myös katupölyn pitoisuuksien alentaminen on tärkeää. Pääkaupunkiseudun kaupungit ja HSY ovat laatineet vuosille 2008 2016 ilmansuojelun toimintaohjelmat, joiden yhtenä tavoitteena on hiukkaspitoisuuksien alentaminen. Pitoisuuksia on saatu vähennettyä niin, että hengitettävien hiukkasten raja-arvotason ylittävien päivien lukumäärä ei ole ylittänyt sallitun 35 rajaa vuoden 2006 jälkeen. Raja-arvon ylittyminen on kuitenkin edelleen vaarassa, ja Helsingin keskustan vilkkaimmin liikennöidyillä alueilla pölyisten päivien lukumäärä on noin 30 vuodessa. Katupölyn pitoisuuksien alentamiseksi suunnattujen toimenpiteiden oikean kohdistamisen vuoksi on tärkeää tuntea erilaisten päästölähteiden osuudet. Nyt julkaistavassa tutkimuksessa selvitettiin hiukkasten koostumusta ja lähteitä Helsingin vilkasliikenteisessä keskustassa HSY:n Mannerheimintien mittausasemalla. Analyysit tehtiin raja-arvotason ylittäville päiville vuonna 2010. Myös aikaisempien lähdeanalyysivuosien (2008 2009) ja pitoisuusmittausten (2005 2011) tuloksia on koottu raportin yhteenvetoon. Tutkimuksen rahoittivat ja ohjasivat Helsingin kaupungin rakennusvirasto ja ympäristökeskus sekä HSY. Tutkimuksen tekivät Kaarle Kupiainen, Roosa Ritola ja Ana Stojiljkovic Nordic Envicon Oy:stä sekä Jarkko Niemi HSY:stä. Hiukkasten analysoimisessa elektronimikroskoopilla avustivat Marja Lehtonen ja Bo Johansson Geologian tutkimuskeskuksesta. Tutkimuksen ohjaamiseen ja kommentointiin osallistuivat Ville Alatyppö, Tarja Myller ja Pekka Isoniemi Helsingin kaupungin rakennusvirastosta, Outi Väkevä ja Taiju Virtanen Helsingin kaupungin ympäristökeskuksesta sekä Päivi Aarnio ja Liisa Matilainen HSY:stä. HSY kiittää tutkimukseen osallistuneita hyvästä yhteistyöstä. Toivomme, että työn tulokset auttavat katupölyntorjunnan tehostamisessa tulevina vuosina. Helsingissä 22.2.2012 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Tarja Koskentalo Ilmansuojeluyksikön päällikkö

Tiivistelmä Julkaisija: Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Tekijät: Kaarle Kupiainen, Jarkko Niemi, Roosa Ritola, Ana Stojiljkovic Päivämäärä: 24.2.2012 Julkaisun nimi: Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 Työn tarkoituksena oli selvittää hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) lähteitä Helsingin keskustassa, HSY:n Mannerheimintien mittausasemalla vuoden 2010 raja-arvotason ylityspäivinä (vuorokausikeskiarvo >50 μg/m 3 ). Vuonna 2010 ylityspäiviä kertyi 24. Korkein sallittu ylityspäivien määrä vuodessa on 35 kappaletta, joten raja-arvo ei ylittynyt vuonna 2010. Hengitettävien hiukkasten lähteitä Helsingin keskustassa Mannerheimintiellä on tutkittu vuosina 2008 2010 ja tässä raportissa esitetään vuoden 2010 tulosten lisäksi tulosten tarkastelua kaikilta kolmelta tutkimusvuodelta. Pölyn koostumuksen ja lähdeosuuksien arviointiin käytettiin HSY:n pääkaupunkiseudulta keräämiä hiukkaspitoisuustietoja sekä yksittäishiukkasten koostumusanalyysiä elektronimikroskoopilla ja reseptorimallinnusta. Koostumustietojen perusteella arvioitiin laskennallisesti eri hiukkaslähteiden ilmanlaatuvaikutusta ilmanlaatuaseman PM 10 -näytteissä. Liukkaudentorjunnasta aiheutuva katupöly oli merkittävin, muttei ainoa päästölähde Mannerheimintiellä PM 10 -hiukkasten raja-arvotason ylityspäivinä vuonna 2010. Samaan tulokseen on päädytty myös aiempien tutkimusvuosien tuloksissa. Tutkimustulokset osoittavat, että liukkaudentorjunnasta aiheutuvan katupölyn lähteitä Mannerheimintiellä ovat olleet ajoratojen ja jalkakäytävien talvihiekoitus, päällysteen kuluma nastarenkaiden vaikutuksesta ja liukkaudentorjunnassa käytetty suola. Myös Mannerheimintiellä ja sen ympäristössä tapahtuneiden rakennustöiden vaikutus oli selvästi nähtävissä. Vuonna 2010 rakennustyömailta peräisin olevat hiukkaset olivat osaltaan edesauttamassa raja-arvotason ylityksiä loppukeväällä ja alkukesästä. Rakennustöihin liittyviä pölyn lähteitä ilmeni eri vuosina eri aikaan. Vuoden 2010 heinä-elokuun vaihteessa Venäjän maastopaloista kaukokulkeutuneet savut aiheuttivat korkeita hiukkaspitoisuuksia pääkaupunkiseudulla ja muualla Etelä-Suomessa. Kauempaa kulkeutuneet pienhiukkaset olivat edesauttamassa raja-arvotason ylittymisiä myös vuosina 2008 ja 2009. Yleisesti katupölykauden ajoittumiseen ja sen ominaisuuksiin vaikuttavat talvien ja keväiden erityispiirteet. Lähdearvion perusteella liukkaudentorjunnasta aiheutuvaan katupölyyn kohdistuvat toimenpiteet näyttäisivät olevan avainasemassa PM 10 -raja-arvon ylitysten estämiseksi ja pitoisuuksien alentamiseksi. Ajoradoilta tapahtuvia katupölypäästöjä on Helsingin kaupungin toimesta aktiivisesti pyritty ennaltaehkäisemään ja torjumaan esimerkiksi pölynsidonnalla, katujen pesulla ja käyttämällä pesuseulottua hiekoitussepeliä. Osittain samoilla keinoilla on mahdollista vaikuttaa myös rakennustöistä peräisin oleviin päästöihin. Raja-arvotason ylityspäivien määrä on vähentynyt selvästi viime vuosina Helsingin keskustassa, eikä raja-arvo ole enää ylittynyt vuoden 2006 jälkeen. Avainsanat: Hiukkaset, PM 10, katupöly, lähteet, koostumus Sarjan nimi ja numero: HSY:n julkaisuja 3/2012 ISSN (nid.) ISBN (nid.) Kieli: suomi Sivuja: 24 ISSN (pdf) 1798-6095 ISBN (pdf) 978-952-6604-40-4 ISSN-L 1798-6095 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä, PL 100, 00066 HSY, puhelin 09 156 11, faksi 09 1561 2011

Abstract Published by: Helsinki Region Environmental Services Authority Authors: Kaarle Kupiainen, Jarkko Niemi, Roosa Ritola, Ana Stojiljkovic Date of publication: 24.2.2012 Title of publication: Composition and sources of particles in Mannerheimintie during exceedance days of PM 10 limit value in 2010 The purpose of the work was to determine sources of respirable particles (PM 10 ) in the center of Helsinki, at the measurement station in Mannerheimintie traffic site, in 2010 during the days when the daily average concentration of PM 10 exceeded 50 μg/m 3. By the end of the year (2010) the number of this kind of days was 24. The allowed number of exceedance days per year is 35, so the limit value was not exceeded in 2010. Similar work has been carried out in 2008 and 2009 and this report also summarizes results from all three years. HSY is responsible for monitoring the air quality in the Helsinki metropolitan area. The PM 10 monitoring data in combination with electron microscopy based single particle compositional analysis and receptor modeling was used to evaluate dust source contributions on the exceedance days at HSY s air quality monitoring station in Mannerheimintie. According to the study the most significant source of PM 10 particles in Mannerheimintie in 2010 was the dust sources related to traction control (winter-sanding and -salting of streets, pavement wear by studded tyres). Results from 2008 and 2009 show similar tendency. Also dust from construction sites contribute to airborne particle concentrations, timing of this source varies depending on the year. In 2010 particles from construction sites contributed to the exceedances that took place in late spring and early summer. Long-range transboundary air pollution also caused high concentrations of particles and contributed to some of the exceedances in 2008 2010. In late July and early August in 2010, long-range transboundary particles from the forest fires in Russia caused high particle concentrations in Helsinki metropolitan area and elsewhere in Southern Finland. Based on the results, the most significant means to reduce the airborne concentrations and to prevent the exceedance of the limit value are those that aim at mitigating street dust. In Helsinki, the means to prevent and mitigate street dust emissions are dust binding, street cleaning, and the use of washed and sieved gravel. The number of PM 10 exceedance days has decreased in the center of Helsinki in recent years and the limit value has not been exceeded after year 2006. Key words: Particles, PM 10, street dust, sources, composition. Publication series title and number: HSY publications 3/2012 ISSN (print) ISBN (print) Language: Finnish Pages: 24 ISSN (pdf) 1798-6095 ISBN (pdf) 978-952-6604-40-4 ISSN-L 1798-6095 Helsinki Region Environmental Services Authority, P.O. Box 100, 00066 HSY, phone: +358 9 156 11, fax: +358 9 156 2011

Sammandrag Utgivare: Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Författare: Kaarle Kupiainen, Jarkko Niemi, Roosa Ritola, Ana Stojiljkovic Datum: 24.2.2012 Publikationens titel: Partiklarnas sammansättning och källor på Mannerheimvägen under PM 10 - gränsvärdets överskridningsdagar år 2010 Avsikten med arbetet var att utreda inandningsbara partiklars (PM 10 ) källor i Helsingfors centrum, i HRM:s mätstation på Mannerheimvägen under överskridningsdagarna för gränsvärdesnivån (dygnsmedelvärdet >50 μg/m 3 ) år 2010. År 2010 blev det 24 överskridningsdagar. Det högsta tillåtna antalet överskridningsdagar på ett år är 35, så gränsvärdet överskreds inte år 2010. Källorna för inandningsbara partiklar i Helsingfors centrum, på Mannerheimvägen har undersökts åren 2008 2010 och i denna rapport presenteras, utöver år 2010 års resultat, även en granskning av resultaten från alla tre undersökningsår. För bedömning av dammets sammansättning och källavsnitten användes partikelkoncentrationsuppgifter som HRM samlat in från huvudstadsregionen, samt sammansättningsanalys av enskilda partiklar med elektronmikroskop och receptormodellering. På basen av uppgifterna om sammansättning bedömdes kalkylmässigt olika partikelkällors luftkvalitetseffekt i luftkvalitetsstationens PM 10 - prov. Gatudammet från halkbekämpningen var den mest betydande, men inte den enda utsläppskällan under överskridningsdagarna för PM 10 -partiklarnas gränsvärde år 2010. Till samma resultat har man kommit även i de tidigare undersökningsårens resultat. Undersökningsresultaten påvisar, att källor för gatudammet från halkbekämpningen på Mannerheimvägen har varit vintersandningen av körbanor och trottoarer, slitage av beläggningen på grund av dubbar och saltet som används vid halkbekämpning. Även effekten av byggnadsarbeten som förekommit på Mannerheimvägen och dess omgivning kunde tydligt observeras. År 2010 hjälpte partiklarna från byggarbetsplatserna för sin del till vid överskridningar av gränsvärdet i slutet av våren och början av sommaren. Dammkällor i anslutning till byggarbetsplatser uppträdde under olika år vid olika tider. År 2010 i månadsskiftet juli-augusti orsakade röken, som fjärrtransporterades från terrängbränderna i Ryssland, höga partikelkoncentrationer i huvudstadsregionen och på andra håll i Södra Finland. Finpartiklar, som transporterats längre ifrån, hjälpte till vid överskridningar av gränsvärdesnivån även åren 2008 och 2009. Allmänt taget inverkar vintrarnas och vårarnas särdrag på när vårdammningsperioden infaller och på dess egenskaper På basen av källberäkningen ser det ut som om åtgärderna riktade mot gatudammet från halkbekämpningen vore i en nyckelställning för att förhindra överskridningar av PM 10 gränsvärdet och sänka koncentrationerna. Gatudammsutsläpp från körbanorna har man från Helsingfors stad aktivt strävat till att förebygga och bekämpa med till exempel dammbindning, gatutvätt och genom att använda tvättsållat sandningsgrus. Med dessa åtgärder kan man också påverka utsläppen orsakade av byggnadsarbeten. Antalet dagar med överskridning av gränsvärdesnivån har minskat tydligt under senare år i Helsingfors centrum och gränsvärdet har inte längre överskridits sedan år 2006. Nyckelord: Partiklar, PM 10, gatudamm, källor, sammansättning Publikationsseriens titel och nummer: HRM:s publikationer 3/2012 ISSN (hft.) ISBN (hft.) Språk: finska Sidantal: 24 ISSN (pdf) 1798-6095 ISBN (pdf) 978-952-6604-40-4 ISSN-L 1798-6095 Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster, PB 100, 00066 HRM, tfn: 09 156 11, fax: 09 156 1 2011

Sisällys 1. Johdanto 11 2. Rakennustyöt mittausaseman läheisyydessä 12 3. Päällysteet ja talvikunnossapito 13 4. Menetelmät 14 5. Tulokset vuodelta 2010 15 5.1 Hiukkasten koostumus Mannerheimintien PM 10 -näytteissä 15 5.2 Hiukkaspitoisuuksien perusteella tehty suuntaa-antava lähdearvio 16 5.3 PM 10 -lähteet Mannerheimintiellä 17 6. Tulosten yhteenvetoa ja vertailua vuosilta 2008 2010 19 7. Johtopäätökset 21 Kirjallisuus 22 LIITTEET 23

11 1. Johdanto Työn tarkoituksena oli selvittää hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) lähteitä Helsingin keskustassa Mannerheimintiellä vuoden 2010 raja-arvotason ylityspäivinä. Työn toimeksiantajina olivat Helsingin kaupungin rakennusvirasto ja ympäristökeskus sekä Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY. Aineistoksi valittuja raja-arvotason ylityspäiviä (vuorokausikeskiarvo >50 µg/m 3 ) kertyi vuoden loppuun mennessä 24 kappaletta. Korkein sallittu ylityspäivien määrä vuodessa on 35 kappaletta, joten raja-arvo ei ylittynyt vuonna 2010. Pölyn koostumuksen ja lähdeosuuksien arviointiin käytettiin HSY:n pääkaupunkiseudulta keräämiä hiukkaspitoisuustietoja sekä yksittäishiukkasanalyysiä ja reseptorimallinnusta (Tervahattu ym. 2005, Kupiainen 2007). Yksittäishiukkasanalyysiä ja reseptorimallinnusta yhdistelevässä menetelmässä kerätään tietoa yksittäisten hiukkasten ja hiukkasagglomeraattien koostumuksesta sekä lähteillä että reseptorilla. Tässä tutkimuksessa reseptori oli HSY:n Mannerheimintien ilmanlaatuasema. Koostumustietojen perusteella arvioitiin laskennallisesti eri hiukkaslähteiden ilmanlaatuvaikutusta ilmanlaatuaseman PM 10 -näytteissä. Tutkimusmenetelmästä on saatu kokemusta vuoden 2008 ja 2009 aineistojen tutkimisessa ja sen todettiin soveltuvan hyvin mineraalipitoisten rakennustyöperäisten ja liukkaudentorjunnasta aiheutuvien katupölyhiukkasten tunnistamiseen (Kupiainen 2007, Kupiainen & Stojiljkovic 2009, Kupiainen ym. 2011). Liukkaudentorjunnasta aiheutuva katupöly oli merkittävin, muttei ainoa päästölähde Mannerheimintiellä PM 10 -hiukkasten raja-arvotason ylityspäivinä vuonna 2010. Mannerheimintiellä ja sen ympäristössä tapahtuneiden rakennustöiden vaikutus oli selvästi nähtävissä PM 10 -hiukkasissa, ja rakennustyömailta peräisin olevat hiukkaset olivat osaltaan edesauttamassa raja-arvotason ylityksiä. Heinä-elokuun vaihteessa Venäjän maastopaloista kaukokulkeutuneet savut aiheuttivat korkeita hiukkaspitoisuuksia pääkaupunkiseudulla ja muualla Etelä-Suomessa.

12 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 2. Rakennustyöt mittausaseman läheisyydessä Mannerheimintien varrella sijaitseva ilmanlaadun mittausasema (Mannerheimintie 5) sijaitsee vilkasliikenteisten Simonkadun, Kaivokadun ja Mannerheimintien risteyksen läheisyydessä (etäisyys risteyksestä noin 35 metriä). Mittausaseman kohdalla Mannerheimintie on nelikaistainen katu, jonka keskellä kulkee kaksi raitiotiekaistaa. Lisäksi aseman läheisyydessä Mannerheimintiehen liittyy Aleksanterinkatu, jolla liikennöinti on rajoitusten vuoksi lähinnä raitiovaunuja ja takseja. Aleksanterinkatu on lämmitetty. Alueella on paljon jalankulkualueita. Mannerheimintiellä mittausaseman lähettyvillä oli kesällä 2010 kaksi raitiotietyömaata. Mannerheimintien ja Aleksanterinkadun risteyksessä rakennustöitä tehtiin 31.5.2010 alkaen päättyen juhannukseen. Ruotsalaisen teatterin kohdalla, Mannerheimintien ja Esplanadin risteyksissä, oli työmaa noin kaksi viikkoa alkaen 16.8. (Matti Tauriainen HKL sähköposti 9.3.2011). Mittausaseman lähellä tehtiin kesäkuussa myös kiveystöitä. Kuvia työmaasta on liitteessä 1. Katupölynäytteitä kerättiin useasta paikasta Mannerheimintien mittausaseman ympäristöstä, ja näytepaikat on esitetty kuvassa 1. Kuva 1. Mannerheimintien varrella sijaitseva mittausasema ja sen läheisyydessä 2010 vaikuttaneita hiukkaslähteitä. Numeroidut kohdat ovat myös lähdeprofiilinäytteiden keräyspisteet. 1. Vanhan ylioppilastalon edusta 2. Mannerheimintie 7 3. Kaivopiha 4. Kaivopiha kadunvarsi 5. Raitiotie HSY:n ilmanlaadun mittausasema

13 3. Päällysteet ja talvikunnossapito Päällyste- ja talvikunnossapitotietoja Helsingin keskustan alueelta on kerätty vuodesta 2006 lähtien KAPU-hanketta varten (Tervahattu ym. 2007). Tietoja ovat toimittaneet Helsingin kaupungin eri kunnossapitoyksiköt ja katulaboratorio. Mannerheimintien mittausaseman läheisyydessä kulkevat pääväylät ovat nupukiveystä tai kulutuskestävää, suuren raekoon asfalttia. Simonkatu, Kaivokatu ja Mannerheimintie olivat vuonna 2008 2010 rakennustöiden kohteina, ja niillä on tehty myös päällystystöitä: Simonkatu ja Kaivokatu asfalttityyppi AB20 tai SMA18, hyvässä kunnossa, päällystetty 2005; kunnossapitoluokka I. Mannerheimintiellä nupukiveys, hyvässä kunnossa, uusittu 2009 2010; kunnossapitoluokka I. Aleksanterinkadulla nupukiveys, hyvässä kunnossa, kiveykset tehty 2003 2004; kunnossapitoluokka II, lämmitetty katu. Päällysteiden kiviainesten koostumuksista ei ole toistaiseksi tarkempaa tietoa. Talvikunnossapidon toimenpiteitä ajoradoilla on kerätty KAPU-hankkeen puitteissa. Toimenpidekirjaukset saatiin 2010 keskustasta vain Töölön osalta. Mannerheimintieltä ilmanlaadunmittausaseman läheltä tarkemmat kirjaukset ovat ainoastaan pölynsidonnoista. Ajoratoja on hiekoitettu talvikaudella 2009 2010 useita kertoja. Kirjaukset ovat Mannerheimintien osalta välillä Hesperian kadut Tukholman katu, mutta antavat osviittaa hiekoituksen runsaasta määrästä. Tammikuu 25 päivänä (1.1., 2.1., 4. 12.1., 17. 19.1., 21.1., 22.1., 25. 31.1.) Helmikuu 18 päivänä (1.2., 2.2., 5.2., 6.2., 10. 14.2., 18. 26.2.) Maaliskuu 1 päivänä (15.3.) Ajoratoja suolattiin kevätkaudella 2010 liukkauden torjumiseksi natriumkloridiliuoksella (NaCl) seuraavasti (tiedot Mannerheimintien osalta välillä Hesperian kadut Tukholman katu): Tammikuu 4 päivänä (14. 16.1., 31.1.) Helmikuu 5 päivänä (1.2., 5.2., 8.2., 27.2., 28.2.) Maaliskuu 11 päivänä (1. 3.3., 12.3., 19.3., 21. 24.3., 26.3., 31.3.) Kalsiumkloridia (CaCl 2 -liuos) käytettiin pölynsidontaan Mannerheimintiellä välillä Hesperian kadut Tukholman katu yhteensä 6 päivänä. 13.4. ja 14.4. pölynsidonta on tehty koko keskustan alueella ilmansuojelun varautumissunnitelman mukaisesti. Huhtikuu 6 päivänä (12.4., 13.4., 14.4. 15.4. ajoratojen reunat, 27.4., 29.4.) Katujen kevätpuhdistus tehtiin toimenpidekirjausten mukaan Mannerheimintiellä (Töölön osalta) huhtikuun loppupuolen ja toukokuun alun välillä. Katuja on pesty 22.4., 28.4. ja 4.5. Kiinteistöjen vastuualueiden tilanteesta (esim. jalkakäytävät) tehtiin 2008 sähköpostikysely lähikiinteistöille. Liukkaudentorjunta hoidetaan hiekoitussepelillä (raekoko 3/6 mm). Ulkoportaiden sulatukseen saatetaan käyttää lumensulatusainetta (esim. MgCl 2 ). Materiaalien koostumuksesta ei tässä vaiheessa ole tarkempaa tietoa. Lisäksi rakennustyömaiden yhteydessä käytettiin pölynsidontaa. Mannerheimintiellä on merkittävästi raitiovaunuliikennettä. Raitiovaunut käyttävät jarrutuksessa jarruhiekkaa (noin 2 mm raekoon murske), joka jää katuympäristöön ja on mukana katupölypäästöissä (HKL 2009). Myös uudet raitiovaunut käyttävät jarruhiekkaa, joskin käyttömäärät verrattuna vanhoihin vaunuihin ovat vähäisempia, mikäli ajo- ja jarrutussäädöt ovat oikeat (HKL 2009). Jarruhiekan kulutus vuonna 2010 oli 234 tonnia. Kulutus laski hieman vuoden 2009 kulutuksesta (241 tonnia), mutta oli edelleen suuri jos verrataan vuoden 2008 kulutukseen, jolloin kulutus oli 194 tonnia. (HKL 2010). Lisäksi raitiovaunujen jarruista, pyöristä ja kiskoista pääsee hiukkasia ilmaan.

14 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 4. Menetelmät Suodatinnauhalle kerätyt hiukkasnäytteet saatiin HSY:ltä, Mannerheimintie 5:ssä sijaitsevan mittausaseman hiukkaskeräimeltä (FH 62 I-R). Tutkimusmenetelmänä käytettiin yksittäishiukkasanalyysiä (Tervahattu ym. 2005, Kupiainen 2007). Menetelmässä kerätään tietoa yksittäisten hiukkasten ja hiukkasagglomeraattien koostumuksesta lähdearvioiden pohjaksi. Tutkimusalueella vaikuttavat useat lähteet, ja erityisesti koettiin tarpeelliseksi erotella rakennustöistä ja liukkaudentorjunnasta aiheutuvat katupölylähteet toisistaan. Molemmista pääsee ilmaan mineraalipitoisia hiukkasia, ja niiden tunnistamiseksi valittu tutkimusmenetelmä soveltuu hyvin mikäli lähteiden koostumukset eroavat riittävästi toisistaan (Kupiainen 2007). FH 62 I-R -keräimen lasikuitusuodattimilta analysoitiin yksittäisten hiukkasten ja hiukkasagglomeraattien koostumusta elektronimikroskoopilla, johon oli liitetty alkuaineanalysaattori (SEM/EDX, JEOL JSM5900LV, Oxford Instruments INCA - ZAF-4 korjaus). Jokaisesta näytteestä analysoitiin 200 220 hiukkasta, yhteensä noin 5 000 hiukkasta. Hiukkasten agglomeroituminen hiukkasten keräämisen sekä näytteiden valmistamisen aikana hankaloittaa pienimpien hiukkasten analysoimista. Analysoidut hiukkaset ja hiukkasagglomeraatit olivat kooltaan vähintään noin 1 μm. Hiukkaset ryhmiteltiin koostumukseltaan homogeenisiin luokkiin klusterianalyysin avulla (hierarkkinen klusterianalyysi, etäisyysmittoina euklidiset neliöt, 40 hiukkasluokkaa). Klusterianalyysin päällekkäiset luokat poistettiin lähdeanalyysejä varten (tuloksena 24 luokkaa). Mannerheimintiellä vaikuttaneiden hiukkaslähteiden vaikutusosuuksia arvioitiin laskennallisesti reseptorimallinnuksen avulla, käyttäen hyväksi US EPA:n CMB8.2-ohjelmistoa (US EPA 2001). Menetelmässä lasketaan eri hiukkaslähteiden suhteellista vaikutusta esimerkiksi ilmanlaadun mittausaseman hiukkasmassaan (reseptori). Laskennan lähtötiedoksi tarvitaan lähteiden hiukkaskoostumukset (Kupiainen ym. 2005, Tervahattu ym. 2005, Kupiainen 2007). Vuoden 2010 analyysejä varten kerättiin PM 10 :n vuorokausiraja-arvotason ylityksen yhteydessä kadunpinnan pölynäytteet katupölyn koostumusprofiilien arviointia varten 14.4., 21.5. ja 10.6.. Kadunpinnan pölynäytteet analysoitiin automatisoidulla Feature Analysis -ohjelmalla. Näytemäärä oli noin 1000 1500 hiukkasta per näyte, yhteensä noin 8 200 hiukkasta. Näytteiden keräyspisteet on esitetty kuvassa 1 ja analyyseissä käytetyt mineraalilähteiden koostumusprofiilit on esitetty liitteessä 2. Keskustan alueella tehtyjen katselmusten perusteella käynnissä oli useita työmaita (liite 3, Taiju Virtanen ja Outi Väkevä Helsingin kaupungin ympäristökeskus suullinen tiedonanto). Rakennustyömaapölyn lähdeprofiilin määrittämistä varten kerättiin näyte Mannerheimintiellä olleesta päällystystyömaasta, joka vaikutti kesäkuussa viikolla 23 (7. 11.6.2010). Kerätyn pölynäytteen koostumus vastasi graniittista mineraalipölyä. Näyte ei välttämättä kuvaa kattavasti kaikkien käynnissä olleiden työmaiden pölypäästöjä, joiden pöly on voinut kulkeutua mittausaseman ympäristöön joko tuulten tai liikenteen vaikutuksesta. Vuonna 2010 rakennustyömaiden ja liukkaudentorjunnan mineraalipölyn koostumusprofiilit olivat samankaltaisia (liite 2), joten ko. lähteiden osuuksien erotteleminen toisistaan laskennallisesti oli haastavaa. Näin ollen lähdearvioiden tukena käytettiin KAPU-hankkeen päästömittausaineistoja (Tervahattu ym. 2007, Kupiainen ym. 2009). Kaukokulkeuman koostumusta arvioitiin pääkaupunkiseudulla tehtyjen kaukokulkeumatutkimusten (Niemi ym. 2003, Niemi ym. 2006, Niemi 2007) perusteella. Pakokaasun hiukkasten arvioitiin olevan pääsääntöisesti hiiltä. Yleisesti voidaan todeta, että tämän tyyppisiin lähdeosuuksien arvioihin liittyy aina hiukkasmittausten lähteiden koostumusprofiilien määrittämisen sekä lähteiden samankaltaisuuden aiheuttamia epävarmuuksia.

15 5. Tulokset vuodelta 2010 Taulukkoon 1 on koottu Mannerheminitiellä vuonna 2010 havaitut PM 10 -raja-arvotason (50 µg/m 3 ) ylityspäivät ja niiden PM 10 -pitoisuudet vuorokausikeskiarvoina. Koko vuonna ylityspäiviä kertyi 24. Tammi-maaliskuussa raja-arvotaso ei ylittynyt. Huhtikuussa raja-arvotaso ylittyi seitsemänä, toukokuussa yhtenätoista, kesäkuussa yhtenä, heinäkuussa neljänä ja elokuussa yhtenä päivänä. Vuoden 2010 ylityspäivistä valtaosa, 75 prosenttia, keskittyi huhti-toukokuulle (18 ylityspäivää). Tämä on miltei jokavuotinen tilanne Suomen sekä muiden Pohjoismaiden kaupungeissa. Tyypillisesti nämä ylitykset johtuvat talviaikaisen liukkaudentorjunnan, kuten hiekoitussepelin ja nastarenkaiden sekä suolauksen käytöstä syntyvästä katupölystä (Tervahattu ym. 2005, Kupiainen 2007). Vuonna 2010 Mannerheimintien ajoratojen liukkaudentorjunnassa käytettiin sekä hiekoitussepeliä että suolausta. Käynnissä olleet paikalliset rakennustyömaat, jalkakäytäviltä kulkeutunut hiekoitusmateriaali, raitiovaunujen jarruhiekka, moottoriajoneuvojen pakokaasupäästöt sekä kaukokulkeutuneet hiukkaset ovat vaikuttaneet havaittuihin PM 10 -pitoisuuksiin (kts. luku 5.3). 5.1 Hiukkasten koostumus Mannerheimintien PM 10 -näytteissä Kuvassa 2 analysoidut hiukkaset on jaettu koostumuksensa perusteella seitsemään pääluokkaan. Pääsääntöisesti suurin lukumääräosuus, 39 77 prosenttia, on ollut mineraalipölyllä (silikaatit). Mineraalipölyryhmä koostuu noin kahdeksasta tyypillisestä Suomen kiviaineksissa havaitusta silikaattimineraalista (kvartsi, plagioklaasi, kalimaasälpä, sarvivälke, kiillemineraalit sekä pyrokseenit). Vuonna 2010 silikaattien osuus on ollut yli 50 prosenttia 20 raja-arvon ylityspäivänä. Hiilipitoiset hiukkaset olivat myös merkittävä Mannerheimintien PM 10 -pitoisuuksiin vaikuttanut hiukkasryhmä (2 37 %). Hiiltä on runsaasti sekä liikenteen pakokaasujen hiukkasissa että kaukokulkeutuneissa hiukkasissa. Suurin hiilipitoisten hiukkasten osuus esiintyi heinä-elokuun vaihteessa, jolloin Suomeen kaukokulkeutui korkeina pitoisuuksina Venäjän maastopaloista peräisin olevia hiukkasia. Rikkipitoisten hiukkasten osuus oli puolestaan suurin 18. toukokuuta kerätyssä näytteessä, jolloin hiukkasia saapui pääkaupunkiseudulle Venäjältä Pietarin suunnalta ilmavirtauksien trajektorien perusteella. Tällöin pienhiukkasten (PM 2,5 ) lisäksi myös karkeiden (PM 10-2,5 ) hiukkasten pitoisuus nousi kaikilla pääkaupunkiseudun mittausasemilla, mikä viittaa siihen että kaukokulkeumassa oli poikkeuksellisesti mukana myös karkeita hiukkasia. Uusitun EU:n ilmanlaatudirektiivin (2008/50/EY) mukaan jäsenvaltiot voivat nimetä alueita tai taajamia, joiden alueella PM 10 -hiukkasten raja-arvot ylittyvät, koska teiden talvihiekoitus tai -suolaus aiheuttaa ilmassa leijuman. Koostumusanalyysien perusteella suolapitoiset hiukkaset (NaCl ja CaCl 2 ) ovat vaikuttaneet pitoisuuksiin (kuvat 2 ja 3). Tähän luokkaan on koottu puhtaat suolahiukkaset, mutta myös sellaiset hiukkaset, tyypillisesti mineraalit, joiden koostumukseen on selvästi vaikuttanut kloridipohjainen suola. Niiden suhteellinen osuus hiukkasten lukumäärässä oli suurin 13.7. kerätyssä näytteessä (34 prosenttia), mikä liittyy rakennustöiden yhteydessä tehtyihin pölynsidontatoimiin, kuten muutkin kesä-heinäkuussa havaitut korkeahkot suolaosuudet. On kuitenkin tärkeä huomata, että mainitut prosenttiosuudet eivät vastaa suolan (NaCl tai CaCl 2 ) massaosuutta näytteissä, mikä pitää määrittää muilla menetelmillä. Taulukko 1. PM 10 -raja-arvotason (50 µg/m 3 ) ylityspäivät ja pitoisuudet kuukausittain Mannerheimintiellä 2010. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Päiviä Huhti 1.4. 11.4. 12.4. 13.4. 14.4. 15.4. 21.4. 7 56 59 55 58 68 57 89 Touko 12.5. 13.5. 14.5. 15.5. 16.5. 17.5. 18.5. 19.5. 20.5. 21.5. 22.5. 11 60 60 68 81 59 61 79 65 71 71 55 Kesä 9.6. 1 55 Heinä 6.7. 13.7. 28.7. 29.7. 4 52 71 65 59 Elo 8.8. 1 79 Yhteensä 24

16 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % Muut C-rikkaat Fe-rikkaat S-rikkaat Ca-rikkaat Suola/Mineraali+suola Silikaatit 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Kuva 2. Hiukkasten koostumus Mannerheimintien ilmanlaadun mittausasemalla PM 10 -raja-arvotason ylityspäivinä 2010. 1.4. 11.4. 12.4. 13.4. 14.4. 15.4. 21.4. 12.5. 13.5. 14.5. 15.5. 16.5. 17.5. 18.5. 19.5. 20.5. 21.5. 22.5. 9.6. 6.7. 13.7. 28.7. 29.7. 8.8. 100 % 90 % 80 % 70 % Muu Mineraalihiukkaset, joihin sekoittunut suolaa Suola 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Kuva 3. Suolahiukkasten (NaCl tai CaCl 2 ) ja mineraali-suola-sekahiukkasten osuudet analysoiduissa Mannerheimintien PM 10 - näytteissä vuonna 2010. 1.4. 11.4. 12.4. 13.4. 14.4. 15.4. 21.4. 12.5. 13.5. 14.5. 15.5. 16.5. 17.5. 18.5. 19.5. 20.5. 21.5. 22.5. 9.6. 6.7. 13.7. 28.7. 29.7. 8.8. Katujen talviaikaisessa liukkaudentorjunnassa ja kevätaikaisessa pölynsidonnassa käytettävät suolaliuokset ovat olleet suurin syy suolahiukkasten esiintymiseen. Tähän viittaa se, että suolan vaikutus on ollut voimakkaimmillaan huhtikuussa sekä rakennustöiden yhteydessä kesä-heinäkuussa havaittuina ylityspäivinä, joiden yhteydessä dokumentoituja suolauskertoja liukkaudentorjuntaan ja pölynsidontaan on esiintynyt (kts. luku 3). Muina aikoina suolahiukkasia on havaittu vain vähäisiä määriä (1 2 prosenttia) ja syynä voivat olla merisuolahiukkaset, jotka voivat kulkeutua pitkiäkin matkoja. Mannerheimintiellä havaittiin lisäksi rauta- ja kalsiumpitoisia hiukkasia (kuva 2). Vuonna 2010 rautapitoisten hiukkasten lukumääräosuudet tutkituissa näytteissä vaihtelivat 2 ja 9 prosentin välillä (kaikissa näytteissä keskimäärin 5 prosenttia). Osuudet ovat samankaltaisia kuin vuosina 2008 ja 2009 tehdyissä tutkimuksissa (Kupiainen & Stojiljkovic 2009, Kupiainen ym. 2011), mutta korkeampia kuin mitä havaittiin vuonna 2002 2003 Helsingin Pohjoisrannassa sekä Lappeenrannassa (Räisänen ym. 2004) tehdyissä tutkimuksissa, joissa rautahiukkasten osuus vaihteli 2 ja 6 prosentin välillä. Rautahiukkasia voi päästä ilmaan useasta koostumukseltaan samankaltaisesta lähteestä ja niitä on havaittu myös pääkaupunkiseudulla tehdyissä aikaisemmissa tutkimuksissa (Tervahattu ym. 2005). Mannerheimintiellä rautapitoisten hiukkasten lähteinä voivat olla esim. autojen jarrut, raitiovaunujen kiskot, jarrut ja pyörät sekä muiden rautapitoisten materiaalien kulumisesta pääsevät rautahiukkaset ja kaukokulkeuma. Kalsiumpitoisten hiukkasten (ml. Ca-Mg-, Ca-Si-rikkaiden) lukumääräosuus vaihteli tutkituissa näytteissä 2 ja 13 prosentin välillä (kaikki näytteet keskimäärin 7 prosenttia). Kalsiumrikkaita hiukkasia esiintyy kaupunki-ilmassa jonkin verran ja ne voivat olla peräisin esim. asfaltin sidosaineesta ja rakennustyömailta (Tervahattu ym. 2005, Kupiainen ja Stojiljkovic 2009). Kalsiumpitoisten hiukkasten koostumusosuus on ollut vastaavalla tasolla kuin 2009, mutta vähäisempi kuin vuonna 2008 (Kupiainen & Stojiljkovic 2009, Kupiainen ym. 2011).

17 5.2 Hiukkaspitoisuuksien perusteella tehty suuntaa-antava lähdearvio HSY:n pääkaupunkiseudulta keräämien hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) ja pienhiukkasten (PM 2,5 ) pitoisuustietojen avulla tehtiin alustavia lähdearvioita Mannerheimintien PM 10 -hiukkasille. Arvioiden lähtökohdaksi otettiin Mannerheimintien PM 10 -pitoisuudet, jotka yhdistettiin Mannerheimintien ja Luukin PM 2,5 -aineistoihin. Luukin PM 2,5 -pitoisuuden voi karkeasti katsoa kuvastavan pääkaupunkiseudulle kaukokulkeutunutta hiukkasmassaa. Mannerheimintien ja Luukin PM 2,5 -pitoisuuksien erotuksen puolestaan Mannerheiminitien paikallisia PM 2,5 -lähteitä, esimerkiksi pakokaasupäästöjä. Mannerheimintien PM 10 - ja PM 2,5 -pitoisuuksien erotuksen (karkeiden hiukkasten) ajateltiin kuvastavan paikallisen liukkaudentorjunnasta ja/tai rakennustyömaista aiheutuvan katupölyn vaikutusta. Pitoisuustietoihin perustuvat alustavat lähdearviot on esitetty kuvassa 4. Hiukkaspitoisuuksien perusteella karkeat PM 2,5-10 -hiukkaset ovat olleet Mannerheimintiellä pääasiallinen PM 10 rajaarvotason ylitysten syy, mutta pitoisuuksiin ovat vaikuttaneet myös muut lähteet. Esimerkiksi 28.7., 29.7. ja 8.8. pääasiassa Venäjän maastopaloista kaukokulkeutuneet PM 2,5 -hiukkaset ovat vaikuttaneet selvästi havaittuihin pitoisuustasoihin. Samoin paikallisilla PM 2,5 -lähteillä on ollut vaikutusta PM 10 pitoisuuksiin. 5.3 PM 10 -lähteet Mannerheimintiellä Reseptorimallinnuksen tarkoituksena oli selittää erityisesti Mannerheimintien ilmanlaadun mittausasemalla havaittujen PM 10 -katupölyn lähteiden vaikutusta ilmanlaatuun. Katupölyn päälähteet on esitetty luvussa 4 ja analyyseissä käytetyt koostumuprofiilit liitteessä 2. Kuvassa 5 on esitetty päälähteiden jakauma Mannerheimintiellä havaituissa PM 10 -pitoisuuksissa. Kuva 5 on asiantuntija-arvio, jonka luomisessa on yhdistetty ilmanlaatu-aineiston ja reseptorimallinnuksen tuloksia, siten että PM 10 -pitoisuus sekä pakokaasu- ja kaukokulkeuman osuudet on tulkittu ilmanlaatuaineistosta ja katupölylähteiden osuudet reseptorimallinnuksen perusteella. Toukokuussa 2010 käynnissä olleiden rakennustyömaiden lähdeprofiileja ei ollut kattavasti käytössä ja siksi liukkaudentorjuntaan ja rakennustyömaihin liittyvien mineraalihiukkasten osuudet on arvioitu KAPU3-hankkeessa 12. toukokuuta Nuuskija-autolla tehtyjen katupölyn päästömittausten perusteella. Katupölyn keskimääräinen PM 10 -päästö Mannerheimintiellä mittausaseman kohdalla (Aleksanterinkatu- Kiasma) oli huhtikuun puolesta välistä toukokuun alkuun asti keskimäärin samalla tasolla kuin muilla Mannerheimintien mitatuilla katuosuuksilla, mutta 12. toukokuuta noin kolminkertaiset, mikä viittaa ko. alueella vaikuttaneeseen ylimääräiseen lähteeseen tai lähteisiin. Nuuskijan Manner- 100 PM 2,5 kaukokulkeuma (Luukki PM 2,5 ) PM 10 (µg/m 3 ) 50 PM 2,5 paikalliset lähteet (Mannerh.PM 2,5 -Luukki PM 2,5 ) Karkeat hiukkaset (Mannerh.PM 10 -Mannerh.PM 2,5 ) 0 Kuva 4. Hiukkasten päälähteet pitoisuusmittausten perusteella arvioituna Mannerheimintiellä 2010. 1.4. 11.4. 12.4. 13.4. 14.4. 15.4. 21.4. 12.5. 13.5. 14.5. 15.5. 16.5. 17.5. 18.5. 19.5. 20.5. 21.5. 22.5. 9.6. 6.7. 13.7. 28.7. 29.7. 8.8. 100 Kaukokulkeuma Pakokaasut Raitiokiskot PM 10 (µg/m 3 ) 50 Rakennustyömaa Liukkaudentorjunta/pölynsidonta (suola sekä mineraali-suola-sekoitus) Liukkaudentorjunta (mineraalit) 0 1.4. 11.4. 12.4. 13.4. 14.4. 15.4. 21.4. 12.5. 13.5. 14.5. 15.5. 16.5. 17.5. 18.5. 19.5. 20.5. 21.5. 22.5. 9.6. 6.7. 13.7. 28.7. 29.7. 8.8. Kuva 5. Päälähteiden jakaumaarvio Mannerheimintien PM 10 - pitoisuuksien raja-arvotason ylityspäivinä 2010.

18 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 heimintiellä keräämien mittausaineistojen perusteella mineraalihiukkasten osuus 12. 22. toukokuuta jaksolle on jaettu liukkaudentorjunnasta (31 prosenttia, eli liukkaudentorjunta- ja liukkaudentorjunta/pölynsidontaluokkien summa) ja rakennustyömaista (69 prosenttia) aiheutuvaksi (kuva 5). 9. kesäkuuta ja 8. elokuuta jaksolla on käytetty Mannerheimintien rakennustyömaalta kesäkuussa kerätyn näytteen koostumusprofiilia. Jakauma-arvio on suuntaa-antava, sillä laskentaan liittyy epävarmuuksia, joita ei ole määrällisesti arvioitu. Eri päästölähteiden todellisiin massaosuuksiin vaikuttaa lisäksi hiukkasten tiheys ja kokojakauma, joita ei tässä tutkimuksessa ole erikseen arvioitu. Kuvan 5 perusteella voidaan kuitenkin pohtia mahdollisia keinoja PM 10 - raja-arvotason ylitysten estämiseksi jatkossa. Liukkauden torjunnasta peräisin olevien hiukkasten osuus korostuu keväällä katupölykaudella. Keväällä 2010 ne riittivät jo yksinään aiheuttamaan ylityksen kahtena rajaarvotason ylityspäivänä. Vuonna 2010 rakennustyömaiden vaikutus nousee selvästi ohi muiden lähteiden toukokuun puolenvälin tienoilla ja osuus pysyy merkittävänä loppukesään saakka. Kaukokulkeutuneet hiukkaset ovat mukana vuoden 2010 jokaisena ylityspäivänä, mutta osuus vaihtelee ja on suurimmillaan heinäkuun loppupuolella ja heinäelokuun vaihteessa jolloin Venäjän maastopaloista kaukokulkeutuneet savut aiheuttivat korkeita hiukkaspitoisuuksia pääkaupunkiseudulla ja muualla Etelä-Suomessa.

19 6. Tulosten yhteenvetoa ja vertailua vuosilta 2008 2010 Mannerheimintien PM 10 -hiukkasten lähdeanalyysit rajaarvotason ylityspäiville tehtiin vuosille 2008 (Kupiainen & Stojiljkovic 2009), 2009 (Kupiainen ym. 2011) ja 2010 (tämä tutkimus). Tässä luvussa kootaan yhteen näiden tutkimusten päätuloksia, tarkastellaan vuosien välistä vaihtelua ja korkeiden PM 10 -vuorokausipitoisuuksien esiintymistä Mannerheimintien asemalla mittausten aloitusvuodesta 2005 alkaen. Talvien ja keväiden sääolot sekä katujen kunnossapito vaikuttavat siihen, kuinka paljon katupölyä kertyy katujen pinnoille ja milloin sitä nousee ilmaan katujen kuivuessa. Keväiset korkeat hiukkaspitoisuudet ovat laskeneet selvästi Mannerheimintiellä jaksolla 2005 2011 (kuva 6). Tämä on pääosin tulosta tehostuneesta katupölyn torjunnasta, mutta myös sääolot aiheuttavat vuosien välistä vaihtelua. Verrattuna aikaisempiin tutkimusvuosiin vuonna 2010 ylityspäivät ajoittuivat myöhempään runsaslumisen talven, runsaiden sulamisvesien ja sateisen kevään takia kevät (Malkki ym. 2011). Talvikaudella 2009 ei toimenpidemerkintöjen mukaan juurikaan käytetty hiekoitusta, kun taas talvella 2008 erityisen leuto ja vähäluminen sää, ja nollan molemmin puolin sahaava lämpötila lisäsi hiekoituksen tarvetta. Aikaisemmissa tutkimuksissa on selvitetty hiekoituksen osuutta ilmanlaatuasemien hiukkasnäytteissä kevään katupölykaudella ja tulokset ovat olleet vaihtelevia, noin 10 50 prosenttia PM 10 -hiukkasissa riippuen tutkimuskohteesta ja ajankohdasta (Tervahattu ym. 2005). Vaihteluun vaikuttaa moni tekijä, kuten hiekoituksen käyttömäärät ja materiaalin ominaisuudet, katuympäristön ominaisuudet sekä näytteen keruun ajankohta. Päällysteestä muodostuu pölyä nastarengaskuluman kautta, ja päällysteen raot voivat toimia irtoaineksen ja pölyn varastona. Esimerkiksi nupukiveyksen saumoihin voi talven aikana kertyä myöhemmin pölyävää irtoainesta, vaikka itse päällyste ei merkittävästi kuluisikaan. Tämän suuntaisia tuloksia on saatu esim. KAPU-hankkeessa (Tervahattu ym. 2007). Hiukkaspäästöjä aiheutuu myös liukkaudentorjunnassa käytetystä suolasta. Suolahiukkasia havaitaan ilmassa, mutta suolaus voi myös lisätä ajoratojen kosteutta. Kosteissa olosuhteissa nastarenkaiden aiheuttaman asfaltin kuluman on esitetty olevan voimakkaampaa (Lampinen 1993). On oletettavissa, että myös jalkakäytävien liukkaudentorjunnasta, joka pääasiassa hoidetaan hiekoittamalla, voi tulla pölypäästöjä erityisesti jos materiaali on seulomatonta ja sisältää paljon pölyävää irtoainesta. Vuoden 2009 ja 2010 osalta jalkakäytävien liukkaudentorjunnan tilanteesta ei ole tarkempaa tietoa. Kuvaan 7 on koottu yhtenäisillä kriteereillä raja-arvotason ylitysten ensisijaiset syyt. Kaikkina tutkimusvuosina hiukkasten keskeisimpiä lähteitä olivat katupöly liukkauden torjunnasta (talvirenkaat, hiekoitus ja suolaus) ja rakennustyömaat. Tämä näkyy liukkaudentorjunnasta ja rakennustyömailta peräisin olevan pölyn aiheuttamien ylityksien osuudessa. Pienhiukkasten kaukokulkeumalla oli pääsyy ylityksiin vain yhtenä päivänä kunakin vuotena, mutta se oli kuitenkin osasyynä useisiin ylityksiin, joiden pääsyy oli katupöly. Myös liikenteen pakokaasujen pienhiukkaset olivat merkittävä osasyy joissakin ylityksissä, mutta pääsyynä ne eivät olleet kertaakaan tutkimusjakson aikana. 200 Hengitettävät hiukkaset (PM 10 ) Pienhiukkaset (PM 2,5 ) vuorokausikeskiarvo (µg/m 3 ) 150 100 50 raja-arvotaso 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 6. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) ja pienhiukkasten (PM 2,5 ) vuorokausipitoisuudet Mannerheimintien mittausasemalla vuosina 2005 2011. Harmaa väri osoittaa tyypillisen voimakkaan katupölykauden ajoittumisjakson, maaliskuun puolivälistä toukokuun puoliväliin.

20 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 Pölynsidonnan hyödyistä katupölypäästöjen torjunnassa on olemassa selvää tutkimuksellista näyttöä. Esimerkiksi KAPU-tutkimuksessa todettiin ajoratojen pölynsidonnan vähentävän katupölypäästöjä merkittävästi (Tervahattu ym. 2007) ja esimerkiksi Ruotsissa on havaittu pölysidonnan ja PM 10 -vuorokausipitoisuuksien alenemien välillä selvä yhteys (Norman & Johansson 2006). Vuosina 2008 2010 pölynsidonnalla ei pystytty kokonaan estämään PM 10 rajaarvotason ylityksiä Mannerheiminitiellä. Esimerkiksi 2009 maaliskuun lopun ja huhtikuun ylitysjaksojen aikana on käytetty CaCl 2 pölynsidontaa keskustan alueella. Toisaalta pölynsidontaa on käytetty myös 5.2., 12. 13.3. sekä 20.4., jolloin raja-arvotaso ei ole ylittynyt, ja 14.4. ja 27. 28.4., jolloin ylitysten syynä on merkittävältä osin ollut kaukokulkeutuneet hiukkaset ja pakokaasut, joihin pölynsidonnalla ei pystytä vaikuttamaan. Keväällä 2010 pölynsidontaa on käytetty huhtikuun puolessa välissä 12.-15.4., jolloin rajaarvo on ylittynyt useana peräkkäisenä päivänä. Tällöin lähdearvion mukaan osasyynä ylityksiin ovat olleet kaukokulkeutuneet hiukkaset. Seuraava ylitys on 21. huhtikuuta, jolloin viimeisestä pölynsidonnasta on kulunut lähes viikko, ja katupölyn lähdeosuus on kasvanut huomattavasti. 2010 huhtikuun lopussa pölynsidontaa on tehty 27. ja 29. päivä, eikä raja-arvotason ylityksiä ole sattunut. Ilmansuojelutoimenpiteiden ohjausta ajatellen on rohkaisevaa huomata, että useana PM 10 raja-arvotason ylityspäivänä ylitys pitoisuutena mitattuna ei ole ollut kovinkaan suuri (kuva 8.). raja-arvotason ylitykset (kpl) 50 40 30 20 10 0 sallittujen ylitysten lukumäärä 2008 2009 2010 Pienhiukkasten kaukokulkeuma Katupöly liukkaudentorjunnasta Katupöly rakennustyömailta Kuva 7. PM 10 -raja-arvotason ylitysten pääsyyt vuosina 2008 2010 Mannerheimintien mittausasemalla (Kupiainen & Stojiljkovic 2009, Kupiainen ym. 2011, tämä tutkimus). raja-arvotason ylitykset (kpl) 50 40 30 20 10 sallittujen ylitysten lukumäärä 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 >80 70-80 60-70 50-60 Kuva 8. PM 10 -raja-arvotason (50 μg/m 3 ) ylityspäivien määrät luokiteltuna pitoisuustason mukaan Mannerheimintien mittausasemalla vuosina 2005 2011.

21 7. Johtopäätökset Lähdearvion perusteella liukkaudentorjunnasta aiheutuvaan katupölyyn kohdistuvat toimenpiteet näyttäisivät olevan avainasemassa PM 10 -raja-arvon ylitysten estämiseksi ja pitoisuuksien alentamiseksi. Liukkaudentorjunnasta aiheutuvan katupölyn torjunnassa on huomattava, että sen lähteitä on monia ja ne ovat usein koostumukseltaan samankaltaisia. Vuosina 2008 2010 Mannerheimintiellä vaikuttaneita lähteitä ovat olleet ajoratojen ja jalkakäytävien talvihiekoitus, päällysteen kuluma nastarenkaiden vaikutuksesta sekä liukkaudentorjunnassa käytetty suola. Lisäksi raitiovaunujen jarruhiekka tuo oman lisänsä katupölylähteisiin. Ajoradoilta tapahtuvia katupölypäästöjä on Helsingin kaupungin toimesta aktiivisesti pyritty ennaltaehkäisemään ja torjumaan esimerkiksi pölynsidonnalla, katujen pesulla ja käyttämällä pesuseulottua hiekoitussepeliä. Niillä pystytään myös vaikuttamaan rakennustöistä aiheutuviin päästöihin. Tutkimusvuosien aikana Mannerheimintien mittausaseman läheisyydessä oli paljon rakennustyömaita. Näin ollen kaikkina tutkimusvuosina rakennustyömaiden pölypäästöille on arvioitu merkittävä ilmanlaatuvaikutus ja niiden torjuntaan kannattaa kiinnittää erityishuomiota kevään lisäksi myös kesäkaudella, jolloin muiden katupölylähteiden osuudet ovat suhteessa alhaisempia. Kaupungin tulee olla selvillä rakennustyömaiden pölypäästöjä aiheuttavista toiminnoista ja tarvittaessa ohjeistaa ja valvoa rakennustyömaita pölypäästöjen vähentämiseksi. Jotta pölynsidonta olisi tehokkainta, sen käytön pitää olla ennakoivaa, eli tapahtua ennen kuin päästöjä alkaa syntyä, ja kohdistua ongelmallisiin päästöalueisiin. Lisäksi on huomioitava, että rakennustyömaiden pöly, raitiovaunukiskot ja jalkakäytävien pöly eivät välttämättä ole ajoratojen pölynsidonnan piirissä. Jatkossa kaupungin toimijoiden kannattaa tutkia ja kehittää pölynsidonnan ja katujen pesun käytäntöjä myös PM 10 -hiukkasten näkökulmasta ja pohtia sekä teknisiä että hallinnollisia keinoja, joilla voitaisiin hallita päästöjä ongelma-alueilta, jotka eivät suoraan ole toimenpiteiden piirissä. Esimerkiksi Helsingin kaupunki on julkaissut esitteitä pölyhaittojen vähentämiskeinoista rakennustyömailla ja kiinteistönhoidossa (Helsingin kaupunki 2010 a ja b). Myös jalkakäytävien talvihiekoituksessa käytettävien materiaalien laatuun ja määrään sekä kevätpuhdistukseen kannattaa kiinnittää huomiota. Kiinteistöjen hoitovastuulla olevien jalkakäytävien hoidon ohjeistamista kannattaa jatkaa ja kehittää. On haastavaa erotella talvihiekoituksesta ja päällysteestä sekä raitiovaunujen jarruhiekasta aiheutuvia pölyjä niiden samankaltaisen koostumuksen takia. Näiltä osin on tarvetta menetelmäkehitykselle, sillä mineraalien tunnistamiseen perustuva menetelmä pystyy erottelemaan lähteet lähinnä hyvin rajatuissa kohteissa, joissa lähteiden koostumukset ovat riittävän erilaiset. Tällaisia kohteita on haastava löytää kaupunkialueilta.

22 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 Kirjallisuus Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2008/50/EY. Helsingin kaupunki. 2010 a. Rakennustyömaiden pölyhaittojen vähentäminen -esite. Helsingin kaupungin ympäristökeskus ja rakennusvirasto. Helsingin kaupunki. 2010 b. Katupölyn haittojen vähentäminen kiinteistönhoidossa -esite. Helsingin kaupungin ympäristökeskus ja rakennusvirasto. Helsingin kaupungin liikennelaitos (HKL) 2009. Ympäristöraportti 2009. 29 s. Helsingin kaupungin liikennelaitos (HKL) 2010. Ympäristöraportti 2010. 25 s. Kupiainen K., Tervahattu H., Räisänen M., Mäkelä T., Hillamo R. 2005. Size and composition of airborne particles from pavement wear, tires and traction sanding. Environmental Science & Technology 39, 699 706. Kupiainen K. 2007. Road dust from pavement wear and traction sanding. Monographs of the Boreal Environment Research No. 26 2007. 50 s. Kupiainen K., Pirjola L., Viinanen J., Stojiljkovic A., Malinen A. 2009. Katupölyn päästöt ja torjunta. KAPU-hankkeen loppuraportti. Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen julkaisuja 13/2009. Kupiainen K. & Stojiljkovic A. 2009. Mannerheimintien PM 10 -hiukkasten koostumus ja lähteet raja-arvon ylityspäivinä 2008. Helsingin kaupungin rakennusviraston julkaisut 2009:9. Katu- ja puisto-osasto. 24 s. Kupiainen, K., Stojiljkovic, A., Ritola, R. 2011. Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 -raja-arvon ylityspäivinä 2009. HSY:n julkaisuja 5/2011. Lampinen A. 1993. Kestopäällysteiden urautuminen. VTT julkaisuja 781. 166 s. Malkki, M., Lounasheimo, J., Niemi, J., Myllynen, M., Loukkola, K. 2011. Ilmanlaatu pääkaupunkiseudulla vuonna 2010. HSY:n julkaisuja 3/2011. 128 s. Niemi J., Tervahattu H., Koskentalo T., Sillanpää M., Hillamo R., Kulmala M., Vehkamäki H. 2003. Hiukkasten kaukokulkeumaepisodit Suomessa maalis- ja elokuussa 2002. Pääkaupunkiseudun julkaisusarja B 2003:10. YTV, Helsinki. Niemi J.V., Saarikoski S., Aurela M., Tervahattu H., Hillamo R., Luoto T., Aarnio P., Koskentalo T., Makkonen U., Martikainen J., Vehkamäki H., Hussein T., Kulmala M. 2006. Pienhiukkasten kaukokulkeumaepisodit Etelä-Suomessa jaksolla 1999 2005. Pääkaupunkiseudun julkaisusarja B 2006:18. YTV, Helsinki. Niemi J. 2007. Characterisation and source identification of pollution episodes caused by long-range transported aerosols. Environmentalica Fennica 24. Helsinki. 74 s. Norman M. & Johansson C. 2006. Studies of some measures to reduce road dust emissions from paved roads in Scandinavia. Atmospheric Environment 40, 6154 6164. Räisänen, M., Niemi, J., Tervahattu, H., Kupiainen, K. 2004. Lappeenrannan leijuvan pölyn koostumus vuosina 2002 2003. Lappeenrannan kaupunki, Ympäristötoimi. 57 s. Tervahattu H., Kupiainen K., Räisänen M. 2005. Tutkimuksia katupölyn koostumuksesta ja lähteistä. Pääkaupunkiseudun julkaisusarja B 2005:12. YTV, Helsinki. 56 s. Tervahattu H., Kupiainen K., Pirjola L., Viinanen J. 2007. Tutkimuksia katupölyn vähentämiseen tähtäävistä toimenpiteistä. KAPU-projektin loppuraportti. Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen julkaisuja 14/2007. 75 s. US EPA 2001. CMB8 User s Manual. US EPA, Research Triangle Park, NC, USA.

23 Liitteet Liite 1. Katukiveystyömaa Mannerheimintie 5:n kohdalla kesäkuussa 2010. Kuvat otettu 10.6.2010.

24 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 Liite 2. Katupölyn, raitiotien ja kesäkuussa mittausaseman välittömässä läheisyydessä vaikuttaneen rakennustyömaan koostumusprofiilit Mannerheimintiellä 2010. 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% PlagC QuarC K-fC HornC BiotC ChloC EpidC Sil_oC SiAlC NaCl_C NaCl+C Ca-O_C Ca-SiC Ca-MgC Ca-P_C Na-S_C Ca-S_C K-S_C Si-S_C Fe-S_C 0 Fe-O_C Fe-SiC Ti-FeC C-O_C Oth-C Katupöly - huhtikuu Katupöly - toukokuu Raitiotie Rakennustyömaa Liite 3. Mannerheimintie 5:n mittausaseman lähikaduilla 2010 käynnissä olleita työmaita (Tarja Myller, HKR). Paikka Aikajaksot Pohjoisesplanadi 25.2 31.5., 29.3 10.6. ja 1.4 30.11.2010 Eteläesplanadi 29.3 10.6.2010 Aleksanterinkatu 11 3.5 30.8.2010 Kaivokatu 10.6.2010 Mannerheimintie 3 7.6 2.7.2010 Kolmen Sepän Aukio 31.5 29.8.2010 P. Esplanadi / Mannerheimintie kulma 1.4 30.11.2010 Ruotsalainen teatteri 3.5.2010 30.11.2011 Erottaja 29.3 10.6.2010

ISBN 978-952-6604-40-4 (pdf) ISSN 1798-6095 (pdf) ISSN-L 1798-6095 HSY:n julkaisuja 3/2012 Hiukkasten koostumus ja lähteet Mannerheimintiellä PM 10 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä PL 100, 00066 HSY, Opastinsilta 6 A, 00520 Helsinki Puh. 09 156 11, Fax 09 1561 2011, www.hsy.fi Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster PB 100, 00066 HRM, Semaforbron 6 A, 00520 Helsingfors Tfn 09 156 11, Fax 09 1561 2011, www.hsy.fi