Ilmanlaadun mittausohje 2017

Suomen ilmanlaadun seurantaa säätelevät suurelta osin EU:n ilmanlaatua koskevat direktiivit. Ilman epäpuhtauksien pitoisuuksia säädellään sitovien raja-arvojen ja tavoitearvojen avulla. Myös kansalliset ohjearvot ovat edelleen voimassa ja niitä käytetään suunnittelun tukena, mutta niiden merkitys on vähenemässä. Raja-arvoja valvoviksi asemiksi kutsutaan niitä ilmanlaadun mittausasemia, jotka täyttävät ilmanlaatudirektiivien kriteerit ja joiden pitoisuustiedot toimitetaan EU:lle. Raja-arvopitoisuuksia valvovien mittausasemien lisäksi ilmanlaatua seurataan mittausverkoissa laajalti erilaisista paikallisista tarpeista, mikä on ollut aikanaan lähtökohta useimpien ilmanlaatumittausten aloittamiselle. Ilmanlaatua seurataan ensisijaisesti hyvän ilmanlaadun turvaamiseksi paikallisille asukkaille ja ympäristölle. Ilmanlaatua mitataan lisäksi muun muassa yksittäisten päästölähteiden vaikutusten arvioimiseksi, asukkaiden valitusten vuoksi, ympäristölupaehtojen täyttämiseksi sekä jatkuvan ilmanlaadun seurannan tarvetta arvioitaessa. Tämä ohje koskee ilmanlaadun mittaamista osana ilmanlaadun seurantaa. Ohjeessa käsitellään ilmanlaatulainsäädäntöä, mittaustarpeen arviointia, mittausten suunnittelua, tekemistä ja laadunvarmennustoimenpiteitä, laatujärjestelmän sisältöä, raportointia sekä tiedottamista. Ohjeen tarkoituksena on kehittää mittausten laatua, luotettavuutta, edustavuutta ja vertailtavuutta sekä luoda edellytyksiä ilmanlaadun mittaustulosten monipuoliselle hyödyntämiselle. Ilmatieteen laitos päivitti ilmanlaadun mittausohjetta edellisen kerran vuonna 2004 ja nyt mittausohjetta on edelleen laajennettu ja päivitetty ajan tasalle

Esiselvitys ilmanlaadun mittausasemien edustavuuden arvioinnista

Tässä työssä on selvitetty ilmanlaadun mittausasemien edustavuuden arvioinnin nykytilaa. Tällä hetkellä mittausasemien edustavuuden arvioinnille ei anneta ohjeita EU-lainsäädännössä eikä Suomen kansallisessa ilmanlaatulainsäädännössä. Kun ilmanlaadun mittaustuloksia raportoidaan EU:lle, tulee kiinteiltä mittausasemilta raportoida myös edustavan alueen alueellinen laajuus ja edustavuuden arviointi. Näiden tietojen raportointi on pakollista, mutta määritellyn referenssimenetelmän puuttuessa on toistaiseksi ollut sallittua jättää tieto raportoimatta. Eri EU-mailla on olemassa laaja kirjo erilaisia menetelmiä, joilla ne arvioivat mittausasemiensa edustavuutta. FAIRMODE järjesti vuonna 2016 mittausasemien edustavuuden arvioinnista käytännön harjoituksen, johon Suomikin osallistui. Harjoituksen tarkoituksena oli vertailla käytössä olevien erilaisten lähestymistapojen vahvuuksia ja heikkouksia. Harjoituksessa ei saatu aikaan yhtenäistä linjausta mittausaseman edustavuuden arvioimiseksi johtuen eri maiden menetelmien suurista eroavaisuuksista. Harjoituksen loppuraportissa suositeltiin jatkotoimenpiteiksi mittausaseman edustavuuden määritelmän ja kriteerien tarkentamista ja vasta tämän jälkeen yhtenäisen menetelmän kehittämistä keskipitkällä aikavälillä. Edustavuuden arviointia tullaan käsittelemään edelleen AQUILA:n ja FAIRMODE:n yhteistyön puitteissa. Tässä työssä esitetyllä menetelmällä pyritään kannustamaan mittausverkkoja arvioimaan mittausasemien edustavuusalueita. Menetelmässä on kuvattu täsmällisemmin Suomen FAIRMODE:n harjoituksessa käyttämää asiantuntija-arviota, joka perustuu olemassa olevaan monipuoliseen tietoaineistoon. Edustavuuden arviointimenetelmä jakaantuu kahteen vaiheeseen: ensimmäisessä vaiheessa arvioidaan pitoisuuksia ja toisessa vaiheessa pitoisuuksia aiheuttavia samankaltaisia syitä. Edustavuutta voivat arvioida ilmanlaadun arviointeihin hyvin perehtyneet henkilöt, joilla on ymmärtämystä ilman epäpuhtauksien päästöistä ja niihin vaikuttavista seikoista, eri päästölähteiden aiheuttamista pitoisuuksista sekä paikallisista olosuhteista. Mieluiten edustavuuden arviointi tehdään useamman asiantuntijan ryhmätyönä, mikä vähentää yksittäisen asiantuntijan näkemyksen liiallista korostumista

Ilmanlaatu Suomessa ilmanlaatumittausten ja satelliittihavaintojen perusteella

Ilmanlaatuselvityksessä on arvioitu Suomen ilmanlaadun nykytilaa ilmanlaadun mittausten sekä satelliitti-havaintojen avulla. Pitoisuuksien arvioinnissa olivat mukana seuraavat ilman epäpuhtaudet: typpidioksidi, typen oksidit, hengitettävät hiukkaset, pienhiukkaset, rikkidioksidi, hiilimonoksidi, otsoni, bentso(a)pyreeni, bentseeni, lyijy, arseeni, kadmium ja nikkeli. Näille ilman epäpuhtauksille on annettu ilmanlaadun arviointi-kynnykset ilmanlaatulainsäädännössä (79/2017, 113/2017). Ilmanlaatua on arvioitu ilmanlaadun seuranta-alueittain. Arvioinnissa käytettiin aineistona Suomen ilmanlaatumittausten pitoisuustuloksia vuosilta 2015–2019. Satelliittihavaintoja hyödynnettiin objektiivisen arvioinnin työkaluna typpidioksidi- ja hiilimonoksidipitoisuuksien alueellista vaihtelun arvioinnissa. Ilmanlaadun mittausten mukaan ilmanlaatu on monin osin parantanut Suomessa. Ilmanlaadun seurantatarve jatkuvin ilmanlaadun mittauksin on vähentynyt erityisesti NO2 ja PM10 osalta. Bentso(a)pyreenin mittauksia tulisi lisätä kaupunkialueilla seurantatarpeen tarkennuttua. Otsonipitoisuuksien alentamispyrkimyksissä tarvitaan kansainvälisen yhteisön toimia. Rikkidioksidin, hiilimonoksidin, bentseenin ja raskasmetallien matalia pitoisuustasoja voidaan monin paikoin teollisuusalueiden ulkopuolella arvioida muilla menetelmillä kuin jatkuvin mittauksin ja jatkuvatoimisia mittauksia onkin jo vähennetty. Satelliittihavaintojen avulla typpidioksidin (NO2) ja hiilimonoksidin (CO) pitoisuuksia ja alueellista jakaumaa on Suomessa analysoitu käyttäen pääasiassa TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) satelliitti-instrumentin havaintoja. Hiilimonoksidin osalta satelliittihavaintoihin pohjautuva analyysi tehtiin ensimmäistä kertaa Suomeen. Tuloksista nähdään, että CO:n pitoisuus on Suomessa vuositasolla yleisesti matala ja alueelliset erot ovat pieniä. Myös typpidioksidipitoisuus on Suomessa yleisesti verrattain matala, mutta alueelliset erot ovat hieman selvemmin nähtävissä. Korkeimmat NO2-arvot havaitaan suurimmissa kaupungeissa. Käyttäen maanpintamittausten ja satelliittihavaintojen välistä riippuvuutta, satelliittihavaintojen koko ilmapilarin pitoisuuksista arvioitiin NO2:n ja CO:n maanpintapitoisuudet seuranta-alueille. Satelliittimittauksista arvioitu NO2:n vuosikeskiarvo pääkaupunkiseudulle on 28 μg/m3 ja muualla pääasiassa 10‒15μg/m3. Vastaavasti, CO:n vuosikeskiarvot Suomessa vaihtelevat pääasiassa välillä 160‒164μg/m3 eli olivat noin 0,16 mg/m3

Ice-nucleating ability of particulate emissions from solid-biomass-fired cookstoves : An experimental study

This research was part of the Salutary Umeå Study of Aerosols in Biomass Cookstove Emissions (SUSTAINE) laboratory experiment campaign. We studied ice-nucleating abilities of particulate emissions from solid-fuel-burning cookstoves, using a portable ice nuclei counter, Spectrometer Ice Nuclei (SPIN). These emissions were generated from two traditional cookstove types commonly used for household cooking in sub-Saharan Africa and two advanced gasifier stoves under research to promote sustainable development alternatives. The solid fuels studied included biomass from two different African tree species, Swedish softwood and agricultural residue products relevant to the region. Measurements were performed with a modified version of the standard water boiling test on polydisperse samples from flue gas during burning and size-selected accumulation mode soot particles from a 15 m3 aerosol-storage chamber. The studied soot particle sizes in nanometers were 250, 260, 300, 350, 400, 450 and 500. From this chamber, the particles were introduced to water-supersaturated freezing conditions (-32 to-43 °C) in the SPIN. Accumulation mode soot particles generally produced an ice-activated fraction of 10-3 in temperatures 1-1.5 °C higher than that required for homogeneous freezing at fixed RHw D 115 %. In five special experiments, the combustion performance of one cookstove was intentionally modified. Two of these exhibited a significant increase in the icenucleating ability of the particles, resulting in a 10-3 ice activation at temperatures up to 5.9 °C higher than homogeneous freezing and the observed increased ice-nucleating ability. We investigated six different physico-chemical properties of the emission particles but found no clear correlation between them and increasing ice-nucleating ability. We conclude that the freshly emitted combustion aerosols form ice via immersion and condensation freezing at temperatures only moderately above homogeneous freezing conditions

Particle emissions from a modern heavy-duty diesel engine as ice nuclei in immersion freezing mode : A laboratory study on fossil and renewable fuels

We studied ice-nucleating abilities of particulate emissions from a modern heavy-duty diesel engine using three different types of fuel. The polydisperse particle emissions were sampled during engine operation and introduced to a continuous-flow diffusion chamber (CFDC) instrument at a constant relative humidity RHwater 110%, while the temperature was ramped between-43 and-32 C (T scan). The tested fuels were EN 590 compliant low-sulfur fossil diesel, hydrotreated vegetable oil (HVO), and rapeseed methyl ester (RME); all were tested without blending. Sampling was carried out at different stages in the engine exhaust aftertreatment system, with and without simulated atmospheric processing using an oxidation flow reactor. In addition to ice nucleation experiments, we used supportive instrumentation to characterize the emitted particles for their physicochemical properties and presented six parameters. We found that the studied emissions contained no significant concentrations of ice-nucleating particles likely to be of atmospheric relevance. The substitution of fossil diesel with renewable fuels, using different emission aftertreatment systems such as a diesel oxidation catalyst, and photochemical aging of total exhaust had only minor effect on their ice-nucleating abilities.publishedVersionPeer reviewe