Ilmanlaatu pääkaupunkiseudulla vuonna 2023

Hiukkasten lukumääräpitoisuuteen vaikuttavat eniten hyvin pienikokoiset hiukkaset, jotka kulkeutuvat tehokkaasti keuhkojen ääreisosiin saakka. Tärkeimmät päästölähteet pääkaupunkiseudulla ovat ajoneuvot ja työkoneet, laiva- ja lentoliikenne sekä puunpoltto tulisijoissa. Lukumääräpitoisuus kuvaa erityisen hyvin pakokaasujen hiukkasia lähipäästöistä. Puunpolton savuilla on vähäisempi merkitys hiukkasten lukumääräpitoisuuksiin niiden suuremman koon vuoksi. Lisäksi lukumääräpitoisuuteen vaikuttavat merkittävästi ilmakehässä kaasuista syntyvät hiukkaset, joiden muodostuminen on runsainta kevään ja alkukesän aurinkoisilla säillä. Myös alueellinen taustapitoisuus ja kaukokulkeuma vaikuttavat lukumääräpitoisuuksiin.

Vuonna 2015 hiukkasten lukumäärää autojen pakokaasupäästöissä alettiin säädellä kiristyneiden päästönormien myötä, mutta ulkoilman lukumääräpitoisuudelle ei ole toistaiseksi olemassa normeja (kuva 8.1). Maailman terveysjärjestö WHO suosittelee kuitenkin ilmanlaadun ohjearvojen uudistuksen myötä myös hiukkasten lukumääräpitoisuuden mittaamista. WHO ei ole antanut vielä ohjearvoja hiukkasten lukumääräpitoisuudelle, mutta suosittelee kuitenkin korkeiden ja matalien pitoisuustasojen erottelua.  WHO:n mainitsema korkea 24 tunnin keskiarvo on yli 10 000 hiukkasta/cm³ ja korkea tuntikeskiarvo on yli 20 000 hiukkasta/cm³. Nämä pitoisuustasot ylittyivät lähes kaikilla pääkaupunkiseudun mittausasemilla (ks. liite 17.6). Erityisen paljon korkeita pitoisuuksia oli Mäkelänkadun mittausasemalla ja vähiten Luukissa. WHO mainitsee myös, että matalana 24 tunnin pitoisuuskeskiarvona voidaan pitää alle 1 000 hiukkasta/cm³. Pääkaupunkiseudun mittausasemilla tämä taso ylittyy lähes jatkuvasti.

Kuva 8.1. Hiuk­kas­ten lu­ku­mää­rä­pi­toi­suuk­sien vuo­si­kes­kiar­vot HSY:n mit­taus­a­se­mil­la ja Hel­sin­gin yli­opis­ton Kum­pu­lan mit­taus­a­se­mal­la vuo­si­na 2009–2023. (*Kum­pu­lan data Hel­sin­gin yli­opis­to a 2024).

Vuonna 2023 HSY teki hiukkasten lukumäärämittauksia Helsingin vilkasliikenteisessä katukuilussa Mäkelänkadulla ja kaupunkitausta-asemalla Kalliossa sekä maaseutu tausta-asemalla Luukissa. Helsingin yliopisto mittaa hiukkasten lukumäärää kaupunkitaustaa edustavalla asemalla Kumpulassa. Lukumääräpitoisuuden vuosikeskiarvo (mittausalue > 5 nm) oli Mäkelänkadulla 9 900 kpl/cm³, Kalliossa 6 000 kpl/cm³ ja Luukissa 2300 kpl/cm³  (kuva 8.2). Helsingin yliopiston mittausasemalla Kumpulassa vuosikeskiarvo oli 4 000 kpl/cm³ (Helsingin yliopisto 2024 a). Vuonna 2023 lukumääräpitoisuudet laskivat hieman verrattuna vuoteen 2022. Edellisen viiden vuoden keskiarvoon verrattuna pitoisuudet olivat vuonna 2023 reilu 10 % pienemmät (kuva 8.2).

Kuva 8.3. Hiuk­kas­ten lu­ku­mää­rän vuo­si­kes­kiar­vot ja edel­li­sen vii­den vuo­den kes­kiar­vot osal­ta mit­taus­a­se­mis­ta. *Luu­kis­sa da­taa alle 90 %. ** Kum­pu­lan mit­tauk­set Hel­sin­gin yli­opis­to.

Korkeimmat vuorokausipitoisuudet olivat Mäkelänkadulla 24 000, Kalliossa 19 100 ja Luukissa 8 500 kpl/cm³. Helsingin yliopiston mittausasemalla Kumpulassa korkein vuorokausipitoisuus oli 15 600 kpl/cm³.

Paikallisten päästöjen vaikutus hiukkasten lukumäärän pitoisuuksiin näkyy selvästi pitoisuuksien vaihtelussa viikonpäivän ja vuorokaudenajan mukaan (kuva 8.4). Mäkelänkadulla pitoisuudet nousivat arkiaamuliikenteen myötä ja laskivat jälleen illan hiljentyessä. Kallion, Kumpulan ja Luukin tausta-asemilla vaihtelu oli huomattavasti vähäisempää. Pitoisuudet olivat kaikilla mittausasemilla matalimmat aamuyöstä, jolloin myös liikenne on vähäisintä.

Kuva 8.4. Hiuk­kas­ten lu­ku­mää­rä­pi­toi­suuk­sien vuo­ro­kau­den­ai­kais­vaih­te­lu vuon­na 2023 HSY:n mit­taus­a­se­mil­la Mä­ke­län­ka­dul­la, Kal­lios­sa ja Luu­kis­sa. Vuo­ro­kausi­vaih­te­lu ar­ki­sin va­sem­mal­la ja vii­kon­lop­pui­sin oi­keal­la.

Hiukkasten lukumääräpitoisuuden kokojakauma

WHO (2021) suosittelee ilmanlaadun ohjearvojen uudistuksen myötä myös hiukkasten lukumääräpitoisuuden kokojakaumien seurantaa joissakin mittauspaikoissa. Näin saadaan tarkempaa tietoa hiukkasten lähdeanalyysiin, terveyshaittojen arviointiin sekä ilmanlaadun pitkäkestoisten trendien seurantaan ja tulkintaan.

Vuonna 2023 HSY seurasi hiukkasten lukumääräpitoisuuden kokojakaumia Helsingissä Mäkelänkadun vilkasliikenteisessä katukuilussa ja Espoossa Luukissa maaseututausta-asemalla. Helsingin yliopisto seurasi hiukkasten kokojakaumaa Kumpulan kaupunkitausta-asemalla. Kaikissa mittauspaikoissa valtaosa hiukkasten lukumääräpitoisuudesta on ultrapieniä hiukkasia eli kooltaan alle 100 nm (kuva 8.5).

Kuva 8.5. Hiuk­kas­ten lu­ku­mää­rä­pi­toi­suu­den ko­ko­ja­kau­mat 10–800 na­no­met­rin (nm) ko­koa­lu­eel­la HSY:n Mä­ke­län­ka­dun ja Luu­kin mit­taus­a­se­mil­la sekä Hel­sin­gin yli­opis­ton Kum­pu­lan kau­pun­ki­taus­ta-ase­mal­la ar­ke­na (vii­va) ja vii­kon­lop­pui­sin (kat­ko­vii­va) vuon­na 2023. Kum­pu­lan data saa­tu Hel­sin­gin yli­opis­tol­ta (Hel­sin­gin yli­opis­to b 2024).

Mäkelänkadulla on erittäin paljon hyvin pienikokoisia 10–40 nm kokoluokan hiukkasia, jotka ovat pääosin peräisin liikenteen pakokaasuista. Liikenteen pakokaasuissa on myös runsaasti mustaa hiiltä eli nokihiukkasia, joista suurin osa on noin 40–200 nm kokoalueella. Mäkelänkadulla pakokaasun hiukkasia on huomattavasti enemmän ilmassa arkipäivinä kuin viikonloppuina, jolloin liikennemäärät ovat vähäisempiä. (Saarikoski ym. 2021, Okuljar ym. 2021, Rivas ym. 2020)

Hiukkasten lukumääräpitoisuudet ovat matalia Kumpulan ja Luukin tausta-asemilla verrattuna Mäkelänkatuun. Luukissa on erityisen vähän hyvin pienikokoisia hiukkasia, koska mittauspaikan lähellä on niukasti liikenteen pakokaasupäästöjä. Hiukkasten lukumääräpitoisuuden taustapitoisuuteen vaikuttaa lähipäästöjen lisäksi myös niiden syntyminen kaasuista ilmakehässä varsinkin keväisin ja kesäisin (Okuljar ym. 2021, Rivas ym. 2020).

Yli 200 nm kokoluokassa hiukkasten lukumääräpitoisuudet ovat matalia kaikilla mittausasemilla. Suurempien hiukkasten kokoluokassa (noin 200–800 nm) valtaosa hiukkasista on peräisin alueellisesta taustapitoisuudesta ja kaukokulkeumasta. Niillä on vain pieni rooli hiukkasten lukumääräpitoisuuteen, mutta suuri vaikutus pienhiukkasten massapitoisuuteen.

Hiukkasten suuntaa antava lukumääräpitoisuus

HSY käyttää hiukkasten suuntaa antavan lukumääräpitoisuuden mittauksiin samaa laitetyyppiä (AQ Urban, Pegasor), jolla HSY on mitannut hiukkasten keuhkodeposoituvaa pinta-alaa (LDSA) jo vuodesta 2018 alkaen (kappale 9). Samasta laitetyypistä saatavilla mittaustuloksilla voidaan täydentää kustannustehokkaasti hiukkasten lukumääräpitoisuuden seurannan alueellista kattavuutta. Hiukkasten lukumääräpitoisuuden mittaustuloksiin vaikuttaa merkittävästi se, kuinka pienikokoiset hiukkaset ovat mukana mittauksessa. Suuntaa antavassa mittausmenetelmässä hiukkaskoon alarajaa ei ole määritetty tarkasti, mutta mittaus alkaa hieman alle 10 nanometrin hiukkaskoosta.

HSY mittasi hiukkasten suuntaa antavaa lukumääräpitoisuutta seitsemässä paikassa vuonna 2023. Mittauksia tehtiin vilkasliikenteisissä ympäristöissä Mäkelänkadulla, Leppävaarassa ja Hämeenlinnanväylällä, Kallion kaupunkitausta-asemalla, Luukin alueellisella tausta-asemalla, Tapanilan pientaloalueella Helsingissä ja Vantaalla jätevoimalan vaikutusalueella. Vuonna 2023 suuntaa antavat lukumääräpitoisuudet laskivat hieman vilkasliikenteisissä ympäristöisässä verrattuna vuoteen 2022 (kuva 8.6).

Kuva 8.6. Hiuk­kas­ten lu­ku­mää­rän vuo­si­kes­kiar­vot suun­taa an­ta­vis­sa mit­tauk­sis­sa vuo­si­na 2020–2023.

Hiukkasten suuntaa antavan lukumääräpitoisuuden vuosikeskiarvo oli vuonna 2023 korkein (16 300 kpl/cm³) vilkasliikenteisellä alueella Hämeenlinnanväylällä, jossa hiukkaspitoisuuksia nostivat autoliikenteen päästöt (kuva 8.7). Muissa vilkasliikenteisissä mittausympäristöissä vuosipitoisuudet olivat seuraavat: Mäkelänkatu 13 100 kpl/cm³ ja Leppävaara 6 500 kpl/cm³. Tapanilan pientaloalueella vuosipitoisuus oli 5 800 kpl/cm³. Kallion kaupunkitausta-asemalla vuosipitoisuus oli 5 300 kpl/cm³ ja Luukin alueellisella tausta-asemalla 3 400 kpl/cm³.

Kuva 8.7. Hiuk­kas­ten suun­taa an­ta­van lu­ku­mää­rä­pi­toi­suu­den vuo­si­kes­kiar­vot vuon­na 2023. Mäk=Mä­ke­län­ka­tu, Kal=Kal­lio, Lep=Lep­pä­vaa­ra, Luu=Luuk­ki, Jät=Jä­te­voi­ma­la, Tap=Ta­pa­ni­la ja Häm=Hä­meen­lin­nan­väy­lä.

Hiukkasten lukumääräpitoisuudet olivat korkeita liikenneympäristöissä erityisesti kylmänä vuosipuoliskona (kuva 8.8), jolloin sääolot ovat usein epäsuotuisat ilmansaasteiden leviämiselle ja laimenemiselle. Puunpolton päästöillä oli vain melko pieni vaikutus hiukkasten lukumääräpitoisuuksiin, minkä vuoksi pientaloaluiden lukumääräpitoisuudet pysyivät matalina myös talvikuukausina.

Kuva 8.8. Hiuk­kas­ten suun­taa an­ta­van lu­ku­mää­rä­pi­toi­suu­den kuu­kausi­kes­kiar­vot eri mit­ta­sua­se­mil­ta vuon­na 2023. *Tam­mi­kuus­sa da­tan ajal­li­nen kat­ta­vuus vain 50–75 % Jä­te­voi­ma­lan ja Hä­meen­lin­nan­väy­län mit­taus­a­se­mil­la.

Paikallisilla päästölähteillä on suuri vaikutus hiukkasten lukumääräpitoisuuden kellonaika- ja viikonpäivävaihteluun (kuva 8.9). Vilkasliikenteisillä alueilla Hämeenlinnanväylällä, Mäkelänkadulla ja Leppävaarassa pitoisuudet nousivat arkiaamuliikenteen myötä ja laskivat jälleen illan hiljentyessä. Tapanilan pientaloalueella pitoisuuksia nostivat hieman liikenteen päästöt arkipäivinä ja puunpolton päästöt viikonloppuiltaisin. Kallion ja Luukin tausta-asemilla pitoisuusvaihtelu oli huomattavasti vähäisempää ja pitoisuudet olivat matalimmat arkena aamuyön vähäliikenteiseen aikaan.

Kuva 8.9. Hiuk­kas­ten suun­taa an­ta­van lu­ku­mää­rä­pi­toi­suu­den vuo­ro­kau­den­ai­kais­vaih­te­lu ar­ki­sin (va­sen) ja vii­kon­lop­pui­sin (oi­kea) vuon­na 2023.