Tarkoilla mittauksilla kohti parempaa tulevaisuutta
Jokainen meistä törmää metrologiaan huomaamattaan päivittäin. Aamulla töihin lähtiessä saatamme kurkata ulkolämpömittaria, joka kertoo, onko syytä ottaa syystakki käyttöön vai vieläkö pärjäämme kesätamineissa. Joku saattaa silmäillä kännykästään ilmanlaatutilannetta valitessaan pyöräilyreittiä töihin. Kännykästä vilkaisemme myös kelloa, ehdimmekö käydä kaupassa hakemassa iltapäiväevääksi hedelmäpussin, jonka punnitsemme ennen kassalle menoa.
Kaupankäynti ja teollinen toiminta ovat täynnä metrologiaa. Ruuvit ja mutterit eivät sovi yhteen automaattisesti siksi että standardit vaativat, vaan siksi, että niiden valmistukseen liittyy konkreettista mittaustyötä eli metrologiaa.
Oletamme, että saamme tiedon – lämpötilan, kellonajan, punnituksen ja ilmanlaatutiedon – tietyllä tarkkuudella ja samalla varmuudella päivästä toiseen. Metrologia on osa laajempaa laatukehikkoa, joka ei ole politiikanteon keskiössä, mutta on yhteiskunnan toimivuuden kannalta keskeistä.
Metrologia eli mittayksiköiden ja mittaamisen tiede palvelee yhteiskuntaa
Liikenne- ja viestintäministeriön hallinnonalalla yksi metrologiaan liittyvä aihe on ilmanlaatu, joka liittyy kiinteästi liikenteen päästöihin. Ilmatieteen laitoksen ilmanlaadun metrologinen laboratorio huolehtii Suomen ilmanlaadun mittausten jäljitettävyydestä ja luotettavuudesta.
Suomessa esimerkiksi typen oksidien suurimmat päästölähteet ovat energiantuotanto, teollisuus ja liikenne. Kaupunkien ilmanlaatuun liikenteellä on jopa päästöosuuttaan suurempi vaikutus, koska suuri osa liikenteen päästöistä syntyy maanpinnan tasolla suoraan hengitysilmaan. Typpidioksidipäästöt ja kaupunki-ilman typpidioksidipitoisuudet ovat hiljalleen laskeneet erityisesti katalysaattorilla varustettujen autojen syrjäyttäessä vanhat mallit. Tämän hetken teknologisena haasteena on mm. ratkaista hiilineutraaliuden todentaminen.
Suomessa on globaalisti katsottuna erittäin hyvä ilmanlaatu. Maailman terveysjärjestö WHO on jopa listannut Suomen ilmanlaadun maailman parhaaksi. Silti meilläkin on edelleen haasteita, joista esimerkkeinä jokakeväinen katupölykausi. Lisäksi WHO:n tiukentuneet ilmanlaatusuositukset asettavat Suomellekin haasteita mm. liikenneympäristöissä typen oksidien ja hiukkasten pitoisuuden osalta.
Suomen ilmanlaatumittaukset laadukkaita ja korkeatasoisia
Ilmansuojelun tarkoituksena on taata puhdas ja terveellinen elinympäristö. Ympäristönsuojelulaki ja ilmanlaatuasetus velvoittavat kuntia tarkkailemaan tiettyjen epäpuhtauksien pitoisuuksia ilmassa. Suomessa ilmanlaatua mitataankin noin sadalla pysyvällä mittausasemalla kolmenkymmenen mittausverkon alaisuudessa noin 60 kunnan tai kaupungin alueella. Ilmatieteen laitos seuraa ilmanlaatua tausta-alueilla. Tulosten luotettavuuden varmistamiseksi kaikkien ilmanlaatumittausten vaatimuksenmukaisuutta ja oikeellisuutta arvioidaan Ilmatieteen laitoksen kansallisessa vertailulaboratoriossa.
Suurin osa ilmanlaadun seurannasta keskittyy säädeltyihin hengitettäviin hiukkasiin, pienhiukkasiin sekä kaasumaisiin epäpuhtauksiin kuten typpidioksidiin, rikkidioksidiin ja otsoniin. Ilmanlaatuasetuksiin on kirjattu raja- ja tavoitearvoja myös muille ulkoilman terveyshaitallisille aineille kuten raskasmetalleille ja aromaattisille yhdisteille.
Tutkimustiedon hyödyntäminen osa lainsäädännön valmistelua
Ilmanlaadun lainsäädäntö on parhaillaan uudistumassa. Uudessa EU-direktiivissä tullaan oletettavasti mainitsemaan uusia ilman epäpuhtauksia. Varsinkin musta hiili ja hiukkasten lukumääräpitoisuus ovat olleet keskustelujen keskiössä ja nämä ovat oleellisia mitattavia myös liikenneympäristöissä.
Jotta lainsäädännöllä voidaan vaikuttaa suotuisaan kehitykseen, on tärkeää tietää nykytilanne tarkasti ja oikein. Ilmanlaatua mitataan jo suurelta osin vakiintuneilla, standardoiduilla menetelmillä, joissa on huolehdittu mittausten laadunvarmistuksesta, vertailtavuudesta ja jäljitettävyydestä.
Ilmanlaatua mitataan jo suurelta osin vakiintuneilla, standardoiduilla menetelmillä.
Työnsarkaa on vielä, sillä esimerkiksi mustan hiilen, ultrapienten hiukkasten kokojakauman ja hiukkasten keuhkodeposoituvan pinta-alan mittaamiseen on jo hyvää mittaustekniikkaa olemassa, mutta yhtenäistä metriikkaa ja standardeja, jotka takaisivat mittausten vertailukelpoisuuden laajasti, ei vielä ole. Työtä asian edistämiseksi tehdään ja esimerkiksi mustan hiilen metrologiaa eli mittausten luotettavuutta, oikeellisuutta ja jäljitettävyyttä kehitetään parhaillaan kansallisessa innovaatiorahoituskeskus Business Finlandin rahoittamassa Black Carbon Footprint -hankkeessa.
Metrologia on globaalia yhteistyötä
Tutkimustoiminta on yksi merkittävimmistä työkaluista kansainvälisten ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Suomessa ilmanlaatuosaaminen on erityisen korkeatasoista, josta hyvänä esimerkkinä on uusi Suomen Akatemian rahoittama lippulaivahanke ACCC, eli Ilmakehän ja ilmaston osaamiskeskus. Tämä huippututkimuksen keskittymä pyrkii edistämään ilmastonmuutokseen sopeutumista kestävin, kustannustehokkain ja tutkimuspohjaisin ratkaisuin, mahdollistaen samalla uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Ilmakehän ja ilmaston osaamiskeskuksen tavoitteena on ilmastonmuutoksen hillintä metsien ja maan hiilensidontaa kasvattamalla sekä ilmanlaadun parantaminen globaalisti.
Metrologiapuolella Ilmatieteen laitos on osallistunut aktiivisesti kansainvälisiin metrologiahankkeisiin, joissa on edistetty liikenneympäristöihin liittyen mm. typpidioksidin ja mustan hiilen mittausten kalibrointia. Lisäksi ilmanlaatuosaamista viedään maailmalle erilaisissa kansainvälisissä hankkeissa, joissa rahoittajina toimivat esimerkiksi Euroopan unioni (mm. Metrologia-alan tutkimus- ja innovaatiokumppanuus), Maailman pankki, ulkoministeriö ja paikalliset toimijat. Tällä hetkellä ilmanlaatuhankkeita on käynnissä mm. Vietnamissa, Chilessä ja Etelä-Afrikassa, joissa on parannettu mittausten luotettavuutta ja oikeellisuutta. Näin metrologian perusperiaatteita ja suomalaista huippuosaamista on viety myös maailmalle.
Metrologian neuvottelukunnan uusi toimikausi käynnissä
Yksin tämä ei onnistuisi. Siksi on hyvä, että eri metrologia-alan osaajilla on oma kansallinen verkostonsa, metrologian neuvottelukunta. Valtioneuvosto asetti keväällä uuden metrologian neuvottelukunnan toimikaudeksi 2022–2025.
Kesäkuussa pidetyssä ensimmäisessä tapaamisessa suunniteltiin työ- ja elinkeinoministeriön koordinoimana kauden toimintaa ja keskusteltiin mm. lakisääteisestä metrologiasta, rahoituskysymyksistä sekä metrologisen perusosaamisen ylläpidosta. Esimerkiksi uusien teknologioiden laadunvarmentamisen tulee olla kunnossa, kun uusia sähköajoneuvoja ja polttoaineita otetaan käyttöön. Konkreettinen työ jatkuu mm. saattamalla edellisellä kaudella valmistellut oppaat (mm. Kemian metrologian ja Kvalitatiivisen orgaanisen kemian opas) julkaisukuntoon.
Katriina Kyllönen, Karri Saarnio ja Hanna Vuorinen
Kirjoittajista Katriina Kyllönen ja Karri Saarnio toimivat erikoistutkijoina Ilmatieteen laitoksella ilmanlaadun kansallisessa vertailulaboratoriossa ja metrologisessa mittanormaalilaboratoriossa. Hanna Vuorinen puolestaan toimii tutkimusjohtajana liikenne- ja viestintäministeriössä.
Kyllönen ja Vuorinen edustavat liikenne- ja viestintäministeriön hallinnonalaa metrologian neuvottelukunnassa toimikaudella 2022-25. Neuvottelukunta toimii ministeriöiden ja metrologiaa koskevista asioista vastaavien virastojen ja laitosten apuna mittayksiköistä ja mittanormaalijärjestelmästä annetun lain (1159/1993), mittauslaitelain (707/2011) ja mittaamisen erityislainsäädännön mukaisten metrologisten asioiden käsittelyä varten.
Suomessa kansallisena metrologialaitoksena toimii VTT MIKES, joka pitää huolta mittayksiköiden toteuttamisesta ja mittaustulosten luotettavuudesta. Osa mittayksiköistä toteutetaan VTT MIKESin koordinoimana muissa organisaatioissa: Aalto-yliopisto (optiset suureet), Suomen ympäristökeskus (vedenlaatu), Ilmatieteen laitos (ilmanlaatu), Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskus (putoamiskiihtyvyys, pituus geodesiassa) ja Säteilyturvakeskus (ionisoiva säteily).
