Hiukkassensoreilla lisätietoa pientaloalueiden ilmanlaadusta

Ilmatieteen laitos mittasi yhdessä Helsingin seudun ympäristöpalveluiden (HSY) kanssa pientaloalueen pienhiukkaspitoisuuksia Helsingin Pirkkolassa talvella 2020. Mittauksissa arvioitiin erityisesti valon sirontaan sekä absorptioon perustuvien hiukkassensorien kykyä tunnistaa ja mitata puun poltosta peräisin olevia pienhiukkasia. Valon sirontaan perustuvilla edullisilla sensoreilla mitattiin PM₁- ja PM₂,₅-pitoisuuksia ja valon absorptioon perustuvalla keskihintaisella sensorilla mustan hiilen pitoisuuksia.

Pienhiukkasten ja musta hiilen pitoisuudet olivat mittauskampanjan aikana verrattain matalat. Poikkeuksellisen lauhan talven seurauksena puunpolton lähipäästöt aiheuttivat tavallista vähemmän korkeita pitoisuushuippuja. Tulosten perusteella PM-sensorit toimivat hyvin, mutta jo aiemmissa tutkimuksissa havaitut puutteet liittyen niiden kykyyn erotella eri hiukkaskokoja heikensivät tarkkuutta. Tämä koski eritoten PM₂,₅-mittauksia. Toisaalta sensorit pystyivät mittaamaan puunpoltosta muodostuneita hiukkasia, minkä on aiemmin ajateltu olevan epävarmaa. Tulosta ei kuitenkaan voida yleistää koskemaan muita kuin tutkimuksessa testattuja sensoreita.

Valon absorptioon perustuvan mustan hiilen sensorin mittatarkkuus vertautui hyvin noin kaksi kertaa kalliimpaan referenssimittalaitteeseen nähden. Pienhiukkasten alkuperä pystyttiin selvittämään tutkimalla mustan hiilen osuutta pienhiukkasten kokonaismassasta: jos mustan hiilen suhteellinen osuus oli suuri, olivat hiukkaset peräisin paikallisesta puunpoltosta. Vastaavasti mustan hiilen suhteellisesti pienempi osuus indikoi kaukokulkeumaa.

Hiukkassensorit edustavat mittausteknistä lähestymistapaa, jonka tavoitteena on mahdollistaa alueellisesti aiempaa kattavampi ilmanlaadun seuranta. Edullisten, pienikokoisten ja langattomasti toimivien sensoreiden avulla voidaan luoda kattava mittausverkosto, jonka avulla pienemmätkin paikallisvaihtelut eri alueiden ilmanlaadussa voidaan havaita ja mitata. Tehty tutkimus osoitti, että erityppisten sensoreiden yhdistelmällä tai rinnakkaismittauksella voidaan saada enemmänkin tietoa kuin vain yhden mittausparametrin tuottama paikallispitoisuus. Kahden mittausparametrin yhdistelmä antaa osviittaa myös hiukkasten alkuperästä.

Lisätietoja:

Tutkija Joel Kuula, Ilmatieteen laitos, puh. 044 722 7718, joel.kuula@fmi.fi

Kuula, J., Friman, M., Helin, A., Niemi, J. V., Aurela, M., Timonen, H., & Saarikoski, S. (2020). Utilization of scattering and absorption-based particulate matter sensors in the environment impacted by residential wood combustion. Journal of Aerosol Science, 105671. https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2020.105671

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021850220301579?via%3Dihub

Tutkimusta rahoittivat Business Finland (Black Carbon Footprint-projekti 528/31/2019 sekä MegaSense Growth Engine: Air Quality Monitoring -projekti 7517/31/2018) ja Euroopan aluekehitysrahasto (Urban innovative actions initiative; Healthy Outdoor Premises for Everyone -projekti UIA03-240).