Mustan hiilen päästöjen leviäminen Mäkelänkadun ympäristössä

Abstract

Ilmakehän aerosolit ovat ilmaan sekoittuneiden kiinteiden hiukkasten ja nestemäisten pisaroiden kokonaisuus. Ilmakehän hiukkaset voivat olla joko ihmisten toiminnan aikaansaamia tai ne voivat olla peräisin luonnosta. Ilman hiukkasten on todettu aiheuttavan ihmisille terveyshaittoja etenkin, jos hiukkasten halkaisija on alle 2,5 µm. Näistä pienhiukkasista käytetään lyhennettä PM2,5. Hiukkaset voivat aiheuttaa vakavia sairauksia, esimerkiksi keuhkosyöpää. Vielä Pm2,5-hiukkasia vaarallisempana pidetään mustan hiilen hiukkasia. Mustaa hiiltä syntyy ainoastaan epätäydellisen palamisen seurauksena. Epätäydellistä palamista tapahtuu esimerkiksi ajoneuvojen polttomoottoreissa. Tästä syystä liikenne on merkittävä mustan hiilen päästölähde. Musta hiilen haittoihin kuuluu terveyshaittojen lisäksi voimakas valon absorboiminen kaikilla valon näkyvillä aallonpituuksilla, mikä tekee siitä merkittävän ilmaston lämpenemiseen vaikuttavan tekijän. Työssä mitattiin Helsingin Mäkelänkadun mustan hiilen pitoisuuksia. Mäkelänkatu on ruuhkainen, kuusi autokaistaa sisältävä katu. Siellä sijaitsee kaupunkiympäristöihin tyypillinen katukuilu. Katukuilussa katua ympäröi korkeat ja pitkät kerrostalot. Katukuiluissa ilma ei pääse leviämään, jolloin ilma ei pääse laimenemaan. Mäkelänkadun ympäristössä on myös avoin puistoalue. Mäkelänkadulla valittiin reitti, jota ajettiin mobiililaboratoriolla samalla mitaten ilman hiukkaspitoisuuksia. Reitillä tutkittiin sekä Mäkelänkatua että pienempiä katuja Mäkelänkadun vieressä. Näin saadaan tutkittua liikenteen merkitystä päästöihin. Lisäksi tutkitaan tuulen nopeuden sekä suunnan vaikutusta mitattuihin tuloksiin. Dataa tuulen analyysiin saatiin Kumpulan sääasemalta. Tutkimuksen tulokset osoittavat liikenteen merkityksen mustan hiilen pitoisuuksissa. Mustaa hiiltä tutkittiin sen pitoisuuksien keskiarvojen avulla. Keskiarvoja laskettiin eri alueille ja eri vuorokauden ajoille. Lisäksi vertailtiin molemmin puolin tietä mitattuja pitoisuuksia. Työssä myös nähdään tuulen merkitys. Tuulen nopeuden kasvaessa mitatut hiukkaspitoisuudet pienenivät. Myös tuulen suunnalla oli merkitystä tuloksiin.

Atmospheric aerosols are suspensions of solid particles and liquid droplets in the air. Atmospheric particles can be either caused by human activity or they can be natural. It is discovered that particles cause health problems especially if the diameter of the particle is under 2,5 µm. These particles are called PM2,5 particles. Particles can cause severe diseases like lung cancer. Black carbon particles are considered even more dangerous than PM2,5 particles. Black carbon is emitted only during incomplete burning. Incomplete burning can be observed for example in combustion engines of vehicles. Therefore traffc is a major source of black carbon particles. Black carbon doesn’t only cause harm to health, it also strongly absorbs light at every wavelength of visible lights spectrum which warms the Earth. In this thesis measured black carbon concentrations at Mäkelänkatu in Helsinki. Mäkelänkatu is a congested road with six driving lanes. A typical urban street canyon is observed there. In the street canyon street is surrounded with high, long buildings. The particles are not able to spread as effectively there. There is also a park section at Mäkelänkatu. A driving path was chosen and the path was driven wit a mobilelaboratory while simultaneously measuring the concentrations of black carbon. In the path there were both smaller sidestreets and some parts of Mäkelänkatu. In addition the effects of wind speed and its direction on particle concentration was studied. Data of the wind was gotten from Kumpula weather station. The results show the importance of traffc in black carbon concentrations. Concentrations were studied using mean concentrations at every section of the path. In addition difference of concentrations between sides of the road were studied. The importance of wind is also detected. When wind speed gets higher, measured concentrations drop. Direction of the wind also had effects to the results.