Ilmanlaatu pääkaupunkiseudulla vuonna 2019

Hiukkasmaiset ilmansaasteet

Ilmassa olevien hiukkasten koko ja kemiallinen koostumus vaihtelevat suuresti. Halkaisijaltaan alle 10 mikrometrin (µm=millimetrin tuhannesosa) kokoisia hiukkasia kutsutaan hengitettäviksi hiukkasiksi (PM₁₀). Ne kulkeutuvat alempiin hengitysteihin eli henkitorveen ja keuhkoputkiin. Alle 2,5 mikrometrin kokoiset pienhiukkaset (PM_2,5) tunkeutuvat keuhkorakkuloihin asti. Alle 0,1 mikrometrin suuruiset hiukkaset määritellään ultrapieniksi, ja ne saattavat tunkeutua keuhkorakkuloista verenkiertoon.

Pääkaupunkiseudun ulkoilmassa olevien hiukkasten paikallisia päästölähteitä ovat liikenne, puunpoltto ja energiantuotanto. Lisäksi seudulle kulkeutuu hiukkasia muualta Suomesta ja ulkomailta. Suurin osa kaupunki-ilman hengitettävistä hiukkasista on peräisin liikenteen nostattamasta katupölystä eli epäsuorista päästöistä. Katupöly nostaa erityisesti karkeiden hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia. Kaukokulkeumalla puolestaan on suuri vaikutus pienhiukkasten pitoisuuksiin. Ultrapienten hiukkasten pitoisuudet ovat korkeimmillaan liikenneväylien välittömässä läheisyydessä, koska niitä on runsaasti pakokaasupäästöissä.

Kaasumaiset ilmansaasteet

Kaasumaisiin ilmansaasteisiin, joita HSY mittaa, lukeutuvat typenoksidit (NO_x), rikkidioksidi (SO₂) ja otsoni (O₃). Typenoksidien pääasialliset lähteet ovat teollisuuden ja liikenteen päästöt. Rikkidioksidipäästöjä syntyy nykyään pääasiassa teollisuudesta ja laivaliikenteestä. Viime vuosikymmeninä rikkidioksidipäästöt ovat vähentyneet huomattavasti, kun ajoneuvojen ja laivojen käyttämä polttoaine on kehittynyt ja rikinpoistolaitteet on otettu teollisuudessa ja energiantuotannossa käyttöön. Edellä mainituista ilmansaasteista poiketen otsonia ei ole päästöissä, vaan sitä muodostuu ilmassa auringonsäteilyn reagoidessa happimolekyylien kanssa. Kaukokulkeutuminen muualta Euroopasta kohottaa Suomen otsonipitoisuuksia selvästi.

Ilmansaasteiden vuodenaikais-, viikonpäivä- ja vuorokausivaihtelu

Ilmansaasteiden pitoisuudet vaihtelevat vuodenajan mukaan. Keväällä esiintyy usein epäpuhtauksien sekoittumisen ja laimenemisen kannalta epäsuotuisia säätilanteita, jotka heikentävät ilmanlaatua. Keväällä lumen sulaessa ja katujen kuivuessa liikenne ja tuuli nostattavat ilmaan, asfaltin kulumisessa irronnutta ainesta, kaduilla jauhautunutta hiekoitussepeliä sekä renkaista ja jarruista kulunutta materiaalia, mikä vuoksi hiukkaspitoisuudet saattavat paikoin ylittää ohjearvot erityisesti keväisin. Hiukkaspitoisuudet saattavat kohota myös syksyisin, kun nastarenkaat otetaan käyttöön ja talvihiekoitus aloitetaan.

Kesällä lämmöntuotanto ja erityisesti heinäkuussa liikennemäärät on alimmillaan, ja myös ilmansaasteiden sekoittuminen ja laimeneminen on tehokkainta. Kesällä ilmanlaatu onkin muihin vuodenaikoihin verrattuna parempi. Otsonin pitoisuudet ovat kuitenkin korkeimmillaan keväällä ja kesällä, koska otsonia muodostuu ilmakehän valokemiallisissa reaktioissa. Keväällä ja kesällä otsonille annetut terveys- ja kasvillisuusvaikutusten perusteella annetut tavoitearvot voivat ylittyä. Ilmakemiallisten reaktioiden voimistuminen kesäisin lyhentää joidenkin ilmansaasteiden, esimerkiksi bentseenin, elinikää.

Syksyllä sateet ja tuulet pitävät ilmanlaadun usein melko hyvänä. Talvella taas päästöt ovat suurimmillaan ja sekoitus- ja laimenemisolosuhteet ovat heikoimmat. Suorien päästöjen aiheuttamat pitoisuudet ovat korkeimmillaan talvisin. Pitoisuudet saattavat kohota huomattavasti myös talven heikkotuulisissa sää- ja inversiotilanteissa. Typpidioksidin ohjearvot ylittyvät yleisimmin talvisin. Puunpoltosta peräisin olevien pienhiukkasten ja PAH-yhdisteiden pitoisuudet ovat yleensä korkeita talvella. Asuintilojen tulisijojen käyttö keskittyykin vuodenajallisesti joulu-, tammi- ja helmikuulle, kesällä asuintilojen tulisijojen käyttö on vähäisempää (Ohtonen ym. 2020).

Saastepitoisuudet ovat korkeimmillaan aamuruuhkan aikaan, keskipäivällä saastepitoisuudet laskevat ja iltaruuhkan aikaan ne kohoavat uudelleen. Iltapäivän paluuliikenne kestää aamuruuhkaa pidempään, eivätkä pitoisuudet siksi nouse niin korkeiksi kuin aamulla. Aamulla ja illalla tuulen tyyntyminen tai inversion muodostuminen nostavat usein pitoisuuksia. Liikennemäärät vaihtelevat viikonpäivän mukaan ja vaihtelut näkyvät ilmanlaadussa. Liikenneperäiset saastepitoisuudet ovat korkeita arkipäivinä ja matalia viikonloppuisin. Otsonipitoisuudet käyttäytyvät muihin epäpuhtauksiin verrattuna käänteisesti kaupunkiseuduilla, koska muut epäpuhtaudet reagoivat otsonin kanssa kuluttaen sitä. Otsonipitoisuudet ovat matalimpia vilkasliikenteisillä alueilla aamuruuhkan aikaan ja korkeimpia puhtailla tausta-alueilla iltapäivällä ja alkuillasta.

Puunpolton aiheuttamat ilmansaastepitoisuudet ovat yleensä korkeimmat iltaisin, kun tulisijoja käytetään eniten. Puulämmitteinen saunan kiuas lämpenee useimmiten lauantaisin ja varaavaa takkaa tai muuta tulisijaa poltetaan varsin tasaisesti maanantaista torstaille (Ohtonen ym. 2020). Tulisijojen käyttö painottuu illalle ja varsinkin lauantaisin niitä käytetään enemmän.

Episoditilanteet

Episodilla tarkoitetaan tilannetta, jossa ilmansaasteiden pitoisuudet kohoavat normaalia huomattavasti korkeammiksi useiden tuntien tai vuorokausien ajaksi. Episoditilanne voi syntyä:

1. säätilanteessa, joka heikentää saasteiden sekoittumista, laimenemista ja poistumista hengitysilmasta
2. kaukokulkeuman vaikutuksesta
3. poikkeuksellisissa päästötilanteissa

Episoditilanteita aiheuttavat tyypillisesti katupöly kuivina kevätpäivinä, paikalliset päästöt, kuten pakokaasujen typenoksidipäästöt ja puunpolton päästöt inversiotilanteissa sekä pienhiukkasten ja otsonin kaukokulkeumat keväällä ja kesällä. Joskus erilaiset episoditilanteet saattavat osua samaan aikaan. Joinakin kevätpäivinä ilmassa voi olla runsaasti paikallisen liikenteen aiheuttamaa katupölyä ja pakokaasuja sekä kaukokulkeutuneita pienhiukkasia ja otsonia. Suomeen kulkeutuukin runsaasti otsonia muualta Euroopasta.

Terveysvaikutukset

Ulkoilman hiukkasia pidetään länsimaissa kaikkein haitallisimpana ympäristötekijänä ihmisten terveydelle. Ilmansaasteet ovat Suomessa edelleen merkittävä ympäristöterveysriski, vaikka pitoisuudet ovat kansainvälisten ilmanlaadun ohje- ja raja-arvojen alapuolella. Pitkäaikainen, vuosia tai vuosikymmeniä kestänyt altistuminen on lyhytaikaista altistumista haitallisempaa. Pitkäaikainen altistuminen voi lisätä ja pahentaa kroonisia sydän-, verisuoni- ja hengityssairauksia ja siksi lyhentää elinikää. Esimerkiksi asuminen vilkasliikenteisen tien välittömässä läheisyydessä voi lisätä selvästi altistumista ja johtaa ääritapauksissa hengityselin- ja sydänsairauden kehittymiseen sekä eliniän lyhenemiseen.

Suomessa ilmansaasteiden pitoisuudet ovat yleensä kohtalaisen matalia eivätkä ne aiheuta useammille suurempia terveyshaittoja. Terveyshaittojen kannalta merkittävimpiä ilmansaasteita ovat liikenteestä, puunpoltosta ja muista epätäydellisen palamisen lähteistä peräisin olevat pienhiukkaset, koska erityisesti polttoperäiset pienhiukkaset aiheuttavat terveyshaittoja hyvin pienissä pitoisuuksissa. Pienet hiukkaset ovat terveydelle haitallisempia kuin suuret, koska ne pystyvät tunkeutumaan syvälle hengitysteihin. Pienhiukkaset lisäävät lasten hengitystieoireita ja -infektioita. Pienhiukkaset aiheuttavat sekä pahentavat kroonisia sydän-, verisuoni- ja hengityssairauksia. Pienhiukkaset voivat myös aiheuttaa astma- ja sydänkohtauksia ja aivohalvauksia sekä lisätä ennenaikaisia kuolemia. Pienhiukkasten arvioidaan aiheuttavan Suomessa 1600 ennenaikaista kuolemantapausta vuodessa (Hänninen ym. 2016).

Yksilöiden herkkyys ilmansaasteille vaihtelee. Herkkiä väestöryhmiä ovat kaikenikäiset astmaatikot, ikääntyneet sepelvaltimotautia ja keuhkoahtaumatautia sairastavat sekä lapset. Talvisin pakkanen voi pahentaa ilmansaasteista aiheutuvia oireita. Ulkoilman pienhiukkaset ja jotkut niissä yleisesti olevat kemialliset aineet on luokiteltu Maailman terveysjärjestö WHO:n arvioissa myös syöpävaarallisiksi. Myös monet PAH-yhdisteet kuten bentso(a)pyreeni lisäävät syöpäriskiä.

Hengitettävät hiukkaset (PM10) ovat suurimmaksi osaksi liikenteen nostattamaa katupölyä ja yleensä vain pieneltä osin pienhiukkasia. Katupöly aiheuttaa monelle ärsytysoireita, kuten nuhaa, yskää sekä kurkun ja silmien ärsytysoireita. Katupöly pahentaa erityisesti hengityssairaiden oireita ja lisää sairaalahoitoa vaativia astma- ja keuhkoahtaumakohtauksia.

Typenoksideista eniten terveyshaittoja aiheuttaa typpidioksidi, joka tunkeutuu syvälle hengitysteihin. Se lisää hengityselinoireita erityisesti lapsilla ja astmaatikoilla sekä korkeina pitoisuuksina supistaa keuhkoputkia. Osa typpidioksidin terveyshaitoista aiheutuu todennäköisesti yhteisvaikutuksista liikenteen pakokaasuista peräisin olevien muiden hiukkas- ja kaasumaisten aineiden kanssa. Typpidioksidi voi lisätä hengitysteiden herkkyyttä muille ärsykkeille, kuten kylmälle ilmalle ja siitepölyille.

Rikkidioksidi ärsyttää korkeina pitoisuuksina hengitysteitä. Se lisää lasten ja aikuisten hengitystieinfektioita sekä astmaatikkojen oireilua. Astmaatikot ovat selvästi muita herkempiä rikkidioksidin vaikutuksille. Erityisesti pakkanen voi pahentaa rikkidioksidin aiheuttamia oireita. Joillakin teollisuuspaikkakunnilla Suomessa voidaan edelleen mitata hengityselinten terveyden kannalta merkittäviä lyhytaikaisia pitoisuuksia.

Otsoni on ärsyttävä kaasu, joka voi aiheuttaa silmien, nenän ja kurkun limakalvojen ärsytystä. Hengityssairailla yskä ja hengenahdistus voivat lisääntyä ja keuhkojen toimintakyky heikentyä. Kohonneisiin otsonipitoisuuksiin voi myös liittyä lisääntynyttä kuolleisuutta ja sairaalahoitoja. Otsoni voi pahentaa siitepölyjen aiheuttamia allergiaoireita.

Musta hiili (BC) eli noki ei itsessään ei ole erityisen haitallista. Polttoprosesseissa vapautuvaan hiileen on kuitenkin aina sitoutuneena terveydelle haitallisia metalleja ja orgaanisia yhdisteitä, kuten PAH-yhdisteitä.

Lue lisää: Ilmansaasteiden terveyshaitat

Luontovaikutukset

Ilmansaasteet happamoittavat ja rehevöittävät vesistöjä. Lisäksi ilmansaasteet vahingoittavat kasveja sekä suoraan lehtien ja neulasten kautta että juuriston vaurioitumisen myötä. Vaikutukset näkyvät selvästi useiden kaupunkien ja teollisuuslaitosten ympäristöissä puiden neulasvaurioina sekä puiden rungolla kasvavien jäkälien vähentymisenä ja vaurioitumisena. Jäkäliä voidaankin käyttää niin kutsuttuna bioindikaattoreina selvitettäessä ilmansaasteiden vaikutusalueen laajuutta.

Normit ja raja-arvot

Raja-arvot määrittelevät suurimmat hyväksyttävät terveysperusteiset ilman epäpuhtauksien pitoisuudet. Jos raja-arvo ylittyy, kunnan on laadittava ja pantava toimeen ilmansuojelusuunnitelmia raja-arvon alittamiseksi. Kansalliset ohjearvot määrittelevät ilmanlaadulle asetetut tavoitteet, ja ne on tarkoitettu ensisijaisesti ohjeiksi suunnittelijoille ja viranomaisille. Maailman terveysjärjestö WHO on myös antanut terveysperusteisia ohjearvoja ilmansaasteiden pitoisuuksille. Kynnysarvot määrittelevät tason, jonka ylittyessä on tiedotettava tai varotettava kohonneista ilmansaasteiden pitoisuuksista. Tavoitearvoilla tarkoitetaan pitoisuutta tai kuormitusta, joka on mahdollisuuksien mukaan alitettava annetussa määräajassa tai pitkän ajan kuluessa. Kriittinen taso ilmaisee pitoisuuden, jonka ylittyminen voi aiheuttaa suoria haitallisia vaikutuksia kasvillisuudessa ja ekosysteemeissä.

Raja-arvot
Typpidioksidin vuosiraja-arvo ylittyy edelleen paikoin Helsingin vilkasliikenteisissä katukuiluissa. Hengitettävien hiukkasten raja-arvo ei ole ylittynyt Helsingissä vuoden 2006 jälkeen. Raja-arvot eivät yleensä muualla Suomessa ylity, mutta silmälläpidettäviä alueita ovat suurimpien kaupunkien ydinkeskustat ja vilkasliikenteiset korkeiden rakennusten reunustamat katuosuudet eli katukuilut. Hengitettävien hiukkasten raja-arvot voivat olla vaarassa ylittyä myös rakennustyömaiden lähialueilla. (taulukko 16.1)
Ohjearvot
Typpidioksidin kansalliset ohjearvot ylittyvät Suomessa yleensä talvisin ja muulloin satunnaisesti suurimpien kaupunkien keskustoissa. Hiukkaspitoisuudet saattavat ylittää ohjearvon etenkin katupölyaikaan keväisin vilkkaiden teiden ja katujen varsilla sekä työmaiden lähellä. Rikkidioksidipitoisuuksien ohjearvot saattavat vielä ylittyä joillakin teollisuuspaikkakunnilla. Myös WHO hiukkasille asettamat vuorokausiohjearvot voivat paikoin ylittyä. (taulukko 16.2 ja 16.5)
Kynnysarvot
Otsonin tiedotuskynnys saattaa ylittyä keväällä tai kesällä, mutta harvoin. (taulukko 16.3)
Tavoitearvot
Otsonipitoisuuksille terveysvaikutusten perusteella annettu pitkän ajan tavoite ylittyy Suomessa, etenkin taajamien ulkopuolella. Kasvillisuusvaikutusten perusteella annettu pitkän aikavälin tavoite ylittyy ajoittain pääkaupunkiseudulla. Bentso(a)pyreenin pitoisuudet voivat ylittää tavoitearvon paikoitellen pientaloalueilla. (taulukko 16.4)