Diffuusiovarautumiseen perustuvan hiukkasanturin suorituskyvyn määritys laboratoriossa ja kentällä

Abstract

Ilmassa leijuvat pienhiukkaset ovat tunnettu terveysriski. Ilmanlaadun luokitukset perustuvat mitattuun hiukkasmassaan, mutta yhä enemmän näyttöä on, että se ei yksinään riitä kuvaamaan riskiä. Hiukkasmassan mittaus korostaa suurten hiukkasten merkitystä, vaikka liikenteen ja polton aiheuttamia kaikkein pienimpiä hiukkasia on lukumäärällisesti enemmän. Tietoa esimerkiksi hiukkasten pinta-ala- ja lukumääräpitoisuuksien vaikutuksista terveyteen on vasta vähän tarjolla. Tässä työssä tutkitaan diffuusiovarautumiseen perustuvan hiukkasanturin AQ Indoor (AQI) suorituskykyä kalibrointimittauksilla, testiaerosolilla laboratoriossa ja kenttämittauksilla Pekingissä. Lisäksi anturin toimintaa verrataan muihin sähköisiin hiukkasantureihin. AQI-anturissa käytetään uudenlaista kokoluokittelutekniikkaa, jonka avulla anturi kykenee ilmoittamaan hiukkasten massa-, lukumäärä- ja pinta-alapitoisuuden. Kalibroinnin ja laboratoriomittauksen perusteella kokoluokittelu toimii parhaiten 18-500 nm hiukkasilla, eikä voi toimia lainkaan yli 760 nm hiukkasilla. Kalibrointi- ja laboratoriomittaukset osoittivat anturin kykenevän mittaamaan hyvin pieniä ja hyvin suuria hiukkaspitoisuuksia ja -kokoja. AQI-anturi suoriutui pääosin hyvin kenttämittauksissa, sillä mittausdatan avulla voitiin selvästi osoittaa esimerkiksi oven ja ikkunan avaamisen merkitys sisäilman hiukkaspitoisuudelle ja tarkastella sisä- ja ulkoilman pitoisuuksien suhdetta. Lisäksi anturille ei tarvinnut tehdä minkäänlaisia huoltotoimenpiteitä kahden mittausviikon aikana. Ongelmia oli sen sijaan kokoluokittelussa, sillä anturi arvioi hiukkasten mediaanikoon moninkertaiseksi verrattuna referenssiarvoon. Tässä työssä tehtyjen mittausten perusteella AQI soveltuu hyvin paitsi pitkäaikaiseen käyttöön esimerkiksi sisäilman laadun valvonnassa, myös laboratoriokäyttöön. Kokoluokittelutekniikkaa täytyy vielä kehittää, jotta se toimisi luotettavasti myös silloin, kun hiukkasten kokojakauma on hyvin laaja, kuten Pekingissä.