Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Evaluation and modelling of the spatial and temporal variability of particulate matter in urban areas

Mia Pohjola

Doctoral dissertation, November 2006.
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physical Sciences, Division of Atmospheric Sciences.

Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu kaupunki-ilman hiukkasten pitoisuuksia kolmesta näkökulmasta. Aluksi tarkastellaan pääkaupunkiseudulla mitattuja hiukkasten massapitoisuuksia eri liikenneympäristöissä, ja pitoisuuksien vuodenaikais- ja päivittäisvaihtelua. Pakokaasun muuntumista ja laimenemista tarkastellaan katumittakaavassa lukumääräpitoisuuksien ja hiukkaskoon kannalta mallinnuksen avulla. Lopuksi tarkastellaan, mitkä meteorologiset seikat vaikuttavat eräiden pääkaupunkiseudulla ilmenneiden korkeiden hiukkaspitoisuusjaksojen eli episodien syntyyn, ja vertaillaan neljässä Eurooppalaisessa kaupungissa ilmenneiden episodien hiukkaspitoisuuksia ja syitä. Käytössä olevien numeeristen säänennustusmallien kykyä ennustaa oikein sääolojen otollisuus hiukkasepisodin synnylle tarkastellaan.

Pääkaupunkiseudulla vuosina 1997-1999 tehtyjen hiukkasmittauksien perusteella havaittiin selvä päivittäinen hengitettävien hiukkasten eli PM10:n pitoisuussykli riippumatta vuodenajasta ja tarkasteluvuodesta (arkipäivät). Pienhiukkasten eli PM2,5-pitoisuuksien päivittäisvaihtelulla ei havaittu olevan merkittävää riippuvuutta liikennemääristä. Tästä päätellen hengitettävät hiukkaset olivat pääosin peräisin paikallisesta tieliikenteestä, ja pienhiukkasten pitoisuuksiin vaikutti suurimmilta osin alueellinen- ja kaukokulkeuma.

Tieliikenteen pakokaasun laimenemisen ja muuntumisen tarkastelu aerosoliprosessin ja laimenemismallin yhdistelmällä osoitti, että pakokaasupäästöjen pienhiukkaset muuttuvat huomattavasti ensimmäisen muutaman kymmenen sekunnin aikana ympäristöön vapauduttuaan. Tutkituista aerosoliprosesseista laimeneminen osoittautui kyseisissä oloissa tärkeimmäksi hiukkasten lukumääräpitoisuuksiin vaikuttavaksi tekijäksi.

Ilmanlaadun hiukkaspitoisuusepisodien tarkasteluun oli valittu talvella tai keväällä tapahtuneita jaksoja, joiden syntyyn vaikuttivat ainakin osittain paikalliset tekijät. Tarkasteltujen pääkaupunkiseudulla havaittujen ilmanlaatuepisodien osoitettiin olleen yhteydessä olosuhteisiin, joissa vallitsi korkeapaine, tuulennopeudet ja lämpötilat olivat matalia ja sekoituskorkeus ilmakehässä matala. Tutkittaessa kolmen muun Eurooppalaisen kaupungin tyypillisiä talvi/kevätepisodeja havaittiin, että parhaat kohonneiden PM10-pitoisuuksien indikaattorit olivat vallitseva lämpötilainversio, ja joissakin tapauksissa myös matala tuulen nopeus. Ilmanlaadun hiukkasepisodin kehittymiselle otollisten sääolojen ennustamista tarkasteltiin usean säänennustusmallin tapauksessa yhden episodijakson aikana. Kaikkien mallien havaittiin aliarvioivan inversion voimakkuuden ja yliarvioivan inversiokerroksen korkeuden maanpinnasta, lämpötilan maanpinnassa sekä tuulen nopeuden lähellä maan pintaa. Episodinaikaista hiukkaspitoisuutta arvioitaessa nämä seikat johtaisivat laimenemisen yliarviointiin ja siten hiukkaspitoisuuksien aliarviointiin.

TkL Mia Pohjola (s. 6.10.1972 Helsingissä) kirjoitti ylioppilaaksi Kauniaisten lukiosta vuonna 1991, jonka jälkeen hän on suorittanut DIn ja tekniikan lisensiaatin tutkinnot Teknillisen Korkeakoulun Materiaali- ja kalliotekniikan laitoksella vuosina 1996 ja 2002.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 28.09.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki