Mustan hiilen pitoisuudet kahdessa tamperelaisessa päiväkodissa

Abstract

Musta hiili on hiilipitoinen aine, joka on valon absorptio-ominaisuutensa takia merkittävä tekijä ilmastonmuutoksessa. Työssä käsitellään mustan hiilen hiukkasia ilmassa, eli aerosoleja. Musta hiili absorboi valoa tehokkaammin kuin mikään muu ilmakehässä merkittävin määrin esiintyvä aine, ja absorboidessaan valoa se lämmittää ilmakehää sekä edistää lumen ja jään sulamista. Lisäksi musta hiili vaikuttaa pilvien muodostumiseen. Musta hiili vaikuttaa myös ihmisten terveyteen. Musta hiili aiheuttaa hengityselinten sairauksia sekä sydän- ja verisuonisairauksia ja se on myös yksi diabeteksen riskitekijöistä. Pienten lasten altistuminen mustan hiilen päästöille voi suurentaa riskiä ylipainoon ja suurempaan insuliinin määrään sekä vähentää suoliston bakteerikantaa. Mustaa hiiltä syntyy hiilipitoisten polttoaineiden epätäydellisessä palamisessa ja sen merkittävimpiä päästölähteitä ovat liikenteen polttomoottorit, teollisuus, maastopalot ja talouksissa lämmityksessä ja ruoanlaitossa käytettävät puu ja hiili. Sisäilmassa on myös päästölähteitä, ja mustaa hiiltä myös kulkeutuu sisäilmaan ulkoilmasta. Sisä- ja ulkoilman hiukkasten yhteyttä voidaan kuvata muun muassa I/O-suhteella ja infiltraatiokertoimella. Tässä kandidaatintyössä selvitettiin mustan hiilen pitoisuuksia kahdessa tamperelaisessa päiväkodissa, päiväkodeissa A ja B. Mittaukset toteutettiin marras–joulukuussa 2024 mittalaitteilla, jotka perustuvat valon optiseen vaimenemiseen. Lisäksi Kalevassa tehtiin vertailumittaus. Vertailumittauksen mukaan työssä käytetyt mittalaitteet mittasivat mustan hiilen pitoisuutta keskenään hyvin samalla tavalla, eli työn tulokset ovat vertailukelpoisia keskenään. Mittalaitteiden tulokset vastasivat hyvin vertailumittalaitteen tuloksia pienillä pitoisuuksilla, mutta suuremmilla pitoisuuksilla tuloksissa oli enemmän eroja. Molemmissa päiväkodeissa ulkoilman mustan hiilen pitoisuus oli korkeimmillaan illalla ja matalimmillaan yöllä. Lisäksi aamulla pitoisuus nousi selvästi. Pitoisuuden vaihtelu vuorokaudenajan mukaan johtuu erityisesti liikenteen määrästä eri vuorokaudenaikoina. Sisäilman pitoisuudet olivat ulkoilman pitoisuuksia selvästi pienempiä, koska ulkona on enemmän päästölähteitä. Päiväkodissa A mustan hiilen pitoisuuden mediaani oli koko mittausjakson ajalta sisäilmassa noin 150 ng/m3 ja ulkoilmassa noin 230 ng/m3. Päiväkodissa B vastaavat arvot olivat noin 130 ng/m3 ja 250 ng/m3. Sisäilman ja ulkoilman pitoisuuksien yhteyttä kuvaavan I/O-suhteen mediaani koko mittausjakson ajalta oli Päiväkodissa A noin 0,66 ja Päiväkodissa B 0,64. Infiltraatiokertoimelle saatiin Päiväkodissa A arvoksi noin 0,57 ja päiväkodissa B noin 0,26. I/O-suhteiden ja infiltraatiokertoimien mukaan musta hiili kulkeutuu ulkoilmasta sisäilmaan hieman helpommin päiväkodissa A kuin päiväkodissa B. Työn tulosten mukaan Tampereella mustan hiilen pitoisuudet ovat maailman mittakaavassa pieniä sisällä ja ulkona. Mustan hiilen pitoisuustasolle ei ole vielä suosituksia tai tavoitteita, mutta mustaa hiiltä on ohjeistettu tutkimaan järjestelmällisesti. Mustan hiilen pitoisuustasolle olisi tärkeää saada suositukset, jotta pitoisuutta voitaisiin paremmin kontrolloida ja siihen kiinnitettäisiin enemmän huomiota.