Ilmanlaadun seuranta

Ilmanlaatua seurataan jatkuvatoimisesti ja reaaliajassa lähes sadalla asemalla eri puolilla Suomea. Vaadittavat mittaukset on määritelty lainsäädännössä ja niistä ovat vastuussa kaupungit ja teollisuuslaitokset omilla alueillaan, sekä Ilmatieteen laitos. Usein lähikunnat hoitavat mittaustoimintaansa yhteistyössä. Tällöin ne muodostavat yhteisen mittausverkon. Alueella toimiva päästöjä aiheuttava teollisuus usein osallistuu mittaustoiminnan rahoitukseen, mutta sillä voi olla myös oma mittausverkko.

Ilmatieteen laitos toimii koko maan alueella vastaten ilmanlaadun perustason seurannasta niin sanotuilla tausta-alueilla. Ilmatieteen laitos on hoitanut keskitetysti Suomen ilmanlaatutietojen jakamisen yleisölle ilmanlaatusivuston kautta vuodesta 2007 alkaen. 

Keskeinen lainsäädäntö

Ympäristönsuojelulaki 527/2014 

Ympäristönsuojeluasetus 713/2014

Ilmanlaatuasetukset 79/2017 ja 113/2017

Ilmanlaatuasemat

Ilmansaasteille on asetettu sitovia ilmanlaadun raja-arvoja, joiden ylittäminen ei ole sallittua. Pääsosa ilmanlaadun mittausasemista onkin perustettu valvomaan, etteivät ihmiset altistu terveydelle haitallisille ilmansaasteille. Tästä syystä asemat on sijoitettu valvontatarpeen mukaisesti. Tyypillisiä sijoituspaikkoja ovat kaupunkien keskustat ja muut vilkasliikenteiset alueet.

Teollisuuden päästöjen vaikutusta seuraavat ilmanlaatuasemat pyritään tyypillisesti sijoittamaan niin, että mittaukset kertovat pahimmin kuormituksesta kärsivän asutun alueen tilanteen.  Asemien sijoittelussa on otettava huomion esimerkiksi vallitsevat tuulensuunnat.

Yhä tärkeämmäksi on myös nousemassa tiheään rakennettujen pientaloalueiden ilmanlaadun seuranta, johtuen puun pienpoltosta.

Reaaliaikaisia mittauksia tehdään tällä hetkellä  noin 100 kaupunki- tai teollisuusasemalla eripuolilla Suomea.

Ilmatieteen laitos ylläpitää ilmanlaadun tausta-asemia. Ne pyritään sijoittamaan mahdollisimman edustavasti kuvaamaan laajan alueen ilmanlaadun perustasoa. Niiden avulla pystytään myös hyvin tunnistamaan erilaisia kaukokulkeutumaepisodeja. Tausta-asemia on kymmenkunta.

Ilmanlaatumittaukset

Reaaliaikaisesti mitataan seitsemän saastekomponentin pitoisuuksia. Kaasumaiset saasteet ovat rikkidioksidi (SO2),  typpidioksidi (NO2), otsoni (O3), ja haisevat rikkiyhdisteet (TRS).  Lisäksi saatavilla on mittauksia kahden eri kokoluokan hiukkastenkokonaismassata: hengitettävät hiukkaset (PM10), jotka ovat aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 10 µm, ja pienhiukkaset (PM2.5), jotka ovat halkaisijaltaan alle 2.5 µm.  

Kaasumaisten yhdisteiden pitoisuudet mitataan ilmanlaatuasetuksessa luetelluilla vertailumenetelmillä. Hiukkasten kokonaismassaa mitataan useilla eri menetelmillä, joiden vastaavuus vertailumenetelmään on osoitettu kansallisissa ekvivalenttisuustestauksissa.

Havaintoasemien tarkastukset, huollot ja mittalaitteiden kalibrointi

Instrumentin lisäksi suuri merkitys havainnon laadulle on mittausten ylläpitäjän resursseilla ja ammattitaidolla. Ilmanlaatuasemilla tehdään laitehuoltoja määräajoin laadukkaiden havaintojen turvaamiseksi. Havaintoasemilla käytetään kalibroituja mittalaitteita, ja mittaukset ovat jäljitettäviä.

Mittausverkot noudattavat omia laatujärjestelmiään. Ilmatieteen laitos järjestää koulutusta, vertailumittauksia ja auditointeja sekä tarjoaa kalibrointipalveluita.  Suomessa ilmanlaadun mittaukset on hajautettuna yli kolmellekymmenelle eri toimijalle (mittausverkolle). Kansalaiset sekä ympäristöviranomaiset saavat niistä luotettavaa tietoa päätöksenteon pohjaksi.  

Ilmanlaatuasemilta havaintoja saadaan tuntikeskiarvona kerran tunnissa. Automaattisilla testeillä havainnoista poistetaan ilmeiset virhelukemat, ja lisäksi mittauksen ylläpitäjä voi tehdä kolmen päivän sisällä virheellisille mittausjaksoille manuaalisen pikakorjauksen. Aina uuden havainnon yhteydessä kantaan ladataan takautuvasti kolmen päivän aikasarja. Näistä varotoimenpiteistä huolimatta reaaliaikaisissa mittauksissa voi esiintyä virheitä.

Kerran vuodessa (maaliskuussa) mittausten ylläpitäjä toimittaa Ilmatieteen laitokselle lopulliset tarkistetut vuosiaikasarjat, jotka Ilmatieteen laitos kokoaa yhteen ja raportoi EU:lle, sekä useihin kansainvälisiin tietokantoihin. Nämä tarkistetut aikasarjat vuodesta 1985 alkaen on saatavilla Ilmatieteen laitoksen avoimessa datassa.

Havaintoajat

Avoimen data ilmanlaatuhavainnot kirjataan aina maailman standardiajassa, UTC-ajassa (Universal Time, Coordinated). Suomen paikallinen aika on kesällä kolme tuntia UTC-aikaa edellä ja talvella kaksi tuntia. Edeltävän tunnin keskiarvo kirjataan siis UTC-aikaan.

Havaintoasematunnukset

Jokaiselle havaintoasemalle annetaan yksikäsitteinen kansallinen FMISID-asematunnus, joka on juokseva numerosarja (alkaen luvusta 100000).

Jokaisella havaintoasemalla on virallinen nimi, joka kertoo sen sijainnista. Pääsääntöisesti asemanimet ovat kaksiosaisia. Ensimmäinen osa on kunnan tai kaupungin nimi, jossa havaintoasema sijaitsee, ja toinen osa on lähimmän kylän, kaupungin tai kunnan osan tai taajaman nimi. Kaksiosainen nimi ei kaikissa tapauksissa identifioi asemapaikkaa tarpeeksi, jolloin asemanimistä tehdään kolmiosaisia. 

Ilmanlaadun havaintosuureet

SO2 Rikkidioksidi on kaasu, joka on haitallista sekä ihmisten terveydelle että ekosysteemeille. Rikkidioksidia pääsee ilmaan rikkipitoisten polttoaineiden palamisessa, pääosin energiantuotannosta sekä jonkin verran teollisuusprosesseista. Tieliikenteen osuus päästöistä on pieni.

NO2 Typpidioksidi (NO2) on hengitysteissä ärsytystä aiheuttava kaasu. Ekosysteemeihin päädyttyään se aiheuttaa rehevöitymistä ja happamoitumista. Typpidioksidi on osallisena myös toisen ilmansaasteen, otsonin, muodostumisessa ilmakehässä. Typpidioksidia pääsee ilmaan kaikessa palamisessa. Suomessa typpidioksidin kokonaispäästöstä noin puolet tulee energiatuotannosta ja teollisuusprosesseista  ja toinen puoli liikenteestä.  Kaupunkien ilmanlaatuun liikenteellä on suurempi vaikutus, sillä liikenteen päästöt tapahtuvat maanpinnan tasolla suoraan hengitysilmaan.

O3 Otsonia ei ole päästöissä. Sitä muodostuu auringon valossa, typenoksidien ja haihtuvien hiilivetyjen valokemiallisissa reaktioissa. Erityisesti liikenteen päästöt sisältävät saasteita, joista voi muodostua otsonia.  Otsonin syntyminen alailmakehässä on monimutkainen kemiallinen tapahtumaketju, jossa otsonia sekä syntyy että poistuu. Korkeimmat pitoisuudet mitataan usein maaseudulla satojen kilometrien päässä alkuperäsistä päästöjen lähteistä. Käytännössä Suomen oloissa tämä saa aikaan sen, että kaupunkiemme keskustoissa, missä esimerkiksi typen oksidien päästöt ovat suurimmat, otsonipitoisuudet ovat yleensä pienet. Kauempana päästöistä — jo kaupunkien laidoilla — pitoisuudet kohoavat, ja ovat korkeimmat maaseudun tausta-alueilla.  Hengitysilman korkeat otsonipitoisuudet ovat ihmisten terveydelle haitallisia. Otsoni on haitallista myös kasvillisuudelle.

CO Hiilimonoksidi eli häkä muodostuu polttoaineen hiilen palaessa vajavaisesti heikoissa palamisolosuhteissa. Suuri potentiaali hiilimonoksidipäästöihin on tyypillisesti pienissä yksiköissä kuten pienpoltossa ja autojen ja työkoneiden polttomoottoreissa. Suomessa hiilimonoksidin pitoisuudet ovat laskeneet niin selvästi, että mittauksista on pääosin luovuttu.

TRS (Total Reduced Sulphur) Haisevat eli ns. pelkistyneet rikkiyhdisteet ovat pääosin peräisin teollisuudesta, erityisesti selluteollisuudesta. Tämän takia ongelmia esiintyy vain tietyillä paikkakunnilla. Useat yhdisteet haisevat erittäin pahalle jo hyvin pieninä pitoisuuksina.  Pelkistyneet rikkiyhdisteet saastuttavat ilmaa paikallisesti päästölähteiden läheisyydessä ja tavallisesti korkeita pitoisuuksia esiintyy ilmassa vain lyhytaikaisesti.

PM10 Hengitettäviksi hiukkasiksi kutsutaan halkaisijaltaan alle 10 mikrometrin (µm) hiukkasia. Tämän kokoiset hiukkaset kulkevat hengitysilman mukana ihmisen keuhkoputkiin asti. Hiukkaset voivat olla kemialliselta koostumukseltaan usein valtaosin vaaratonta pölyä tai merisuolaa, mutta niihin voi olla sitoutuneena myös ihmiselle haitallisia raskasmetalleja tai hiilivetyjä. Huomiota herättävin osa kaupunki-ilman hengitettävistä hiukkasista on liikenteen nostattamaa katupölyä. Pitoisuudet kohoavat erityisesti maalis-huhtikuussa, jolloin jauhautunut hiekoitushiekka ja asfalttipöly nousevat liikenteen nostattamina kuivilta kaduilta.

PM2.5 Halkaisijaltaan alle 2.5 mikrometrin (µm) hiukkasia kutsutaan pienhiukkasiksi. Pienhiukkaset ovat osa hengitettäviä hiukkasia (PM10).  Nämä pienemmät hiukkaset tunkeutuvat hengitysilman mukana syvemmälle hengitystiehyeihin. Pienhiukkasia tulee ilmaan palamisessa, erityisesti puun pienpoltossa. Pienhiukkasiksi muuntuvat myös ilmaan päästetyt rikkidioksidi- ja typpidioksidikaasut. Pienhiukkaset voivat kulkeutua ilmamassojen mukana jopa tuhansia kilometrejä ja poistuvat ilmakehästä tehokkaasti vasta sateen mukana. Kaukokulkeutuma ilmenee usein samanaikaisina kohonneina pitoisuuksina (episodeina) laajoilla alueilla. Kaukokulkeutuma muodostaakin huomattavan osan myös kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksista.