Tiedeuutisten arkisto

Eri sensoritekniikoiden hyödyntäminen parantaa hiukkasmittausten kattavuutta kaupunkialueella

Eri sensoritekniikoiden hyödyntäminen parantaa hiukkasmittausten kattavuutta kaupunkialueella

Ilmakehässä olevien hiukkasten fyysinen koko vaihtelee muutamista nanometreistä useisiin kymmeniin mikrometreihin. Jotta kaikenkokoiset hiukkaset saadaan mitattua, tulee eri mittausmenetelmiä käyttää rinnakkain. Tutkijat testasivat kahta eri menetelmää Helsingissä.

Tutkijat mittasivat kaupunki-ilman hiukkasten pitoisuuksia noin kolmen kuukauden ajan Helsingin seudun ympäristöpalveluiden (HSY) ylläpitämällä supermittausasemalla Mäkelänkadulla Helsingissä. Mittauksissa testattiin Ilmatieteen laitoksella kehitetyn, valon sirontaan perustuvan optisen hiukkassensorin sekä Pegasor Oy:n valmistaman, hiukkasten sähköiseen varaamiseen perustuvan mittalaitteen soveltuvuutta kaupunki-ilmanlaadun hiukkasmittauksiin.

Tutkimus osoitti, että optisen hiukkassensorin vahvuuksia ovat sen yksinkertaisuus sekä suhteellisen laaja toiminta-alue eri hiukkaskokoja ajatellen.

"Optisella hiukkassensorilla ei kuitenkaan pystytä luotettavasti mittamaan alle 500 nanometrin kokoisia hiukkasia, minkä seurauksena polttoperäiset nanohiukkaset jäävät siltä havaitsematta. Kaupunki-ilmanlaatua ja erityisesti liikenteen pakokaasupäästöjä ajatellen tämä on selvä puute", toteaa tutkija Joel Kuula Ilmatieteen laitokselta.

Pegasorin laite puolestaan sopi varsinkin erittäin pienten, polttoperäisten nanohiukkasten mittaamisen.

"Heikkoutena on hiukkasten huono varautumistehokkuus yli 400 nanometrin hiukkasissa, mutta tällä ei käytännössä ole väliä, jos tavoitteena on mitata paikallisen polton hiukkaspäästöjä. Näitä ovat esimerkiksi pakokaasu ja puun pienpoltosta syntyvät päästöt", Kuula kertoo.

Ihmisen aiheuttamista hiukkaslähteistä liikenne tuottaa tyypillisesti kaikkein pienimpiä hiukkasia. Tuoreessa pakokaasussa keskimääräinen hiukkaskoko on noin 10–20 nanometriä, mutta erinäisten mekanismien ja kemiallisten reaktioiden seurauksena hiukkanen voi kasvaa moninkertaiseksi esim. noin 100 nanometrin kokoiseksi (100 nanometriä = 0,0001 millimetriä). Hieman soveltaen sama päätee myös puun pienpoltolle. Toisaalta katupölyssä hiukkaskoko on jo lähtökohtaisesti useita, jopa kymmeniä, mikrometrejä.

Kun tulevaisuudessa kaupunkien ilmanlaatua halutaan mitata tiiviillä mittausverkoilla, tulee eri tekniikoita käyttää harkitusti yhdessä tai erikseen riippuen siitä, mitä halutaan mitata. Siten mittaustulosten käytettävyys ja koko sensoriverkon kustannustehokkuus saadaan optimoitua.

Lisätietoja:

tutkija Joel Kuula, Ilmatieteen laitos, p. 0447227718, joel.kuula@fmi.fi

Kuula J., Kuuluvainen H., Rönkkö T., Niemi J. V., Saukko E., Portin H., Aurela M., Saarikoski S., Rostedt A., Hillamo R., Timonen H. 2019. Applicability of Optical and Diffusion Charging-Based Particulate Matter Sensors to Urban Air Quality Measurements. Aerosol and Air Quality Research, doi: 10.4209/aaqr.2018.04.0143

http://aaqr.org/article/detail/AAQR-18-04-OA-0143

Ilmatieteen laitos teki mittaukset yhdessä Tampereen teknillisen yliopiston, HSY:n sekä Pegasor Oy:n kanssa.

Tutkimus sai rahoitusta Business Finlandilta ja Uudenmaan liitto myöntämää AIKO-rahoitusta alueellisten innovaatioiden ja kokeilujen käynnistämiseen.