Pienhiukkasten lähteet

Pienhiukkasten lähteet voivat olla sekä luonnonlähteitä että ihmisen aiheuttamia lähteitä. Luonnonlähteisiin kuuluvat tulivuoret ja metsäpalot; myös tuulen nostattamassa pölyssä on pienhiukkasia, vaikka se pääasiassa onkin karkeampaa materiaalia. Suurin ihmisen aiheuttama lähde on polttaminen eri muodoissaan. Koko Suomen pienhiukkaspäästöistä yli 40 % on peräisin puun pienpoltosta (kuva Altistuminen kotimaisille suorille pienhiukkaspäästöille). Pääkaupunkiseudun suurimmat ulkoilman pienhiukkaslähteet ovat kuitenkin liikenne ja työkoneet. Muiden lähteiden osuudet ovat joko vähäiset (paikallinen teollisuus, lämmitys, laiva- ja lentoliikenne) tai tuntemattomat (tie- ja maapöly sekä tiesuola). Valtaosa pääkaupunkiseudun ulkoilman pienhiukkas­pitoisuudesta ei tule paikallisista lähteistä lainkaan, vaan se on ulkomailta tulevaa kaukokulkeutumaa. Myös energialaitosten päästöjen rooli lähietäisyydellä jää savukaasujen puhdistuksen ja 150-metristen piippujen ansiosta vaatimattomaksi.

Ilmakehässä esiasteista muodostuneet pienhiukkaset eli ns. sekundaarihiukkaset saattavat olla merkittävä osa PM2.5-hiukkasista. Suurin osa tästä jakeesta syntyy ammoniumsulfaatista tai ammoniumnitraatista, jotka ovat peräisin rikkidioksidi- ja typenoksidipäästöistä. Nämä eivät ehkä ole yhtä vaarallisia kuin palamisessa syntyvät ns. primaarihiukkaset (savu). Helposti liukeneva ja mahdollisesti vaaraton pienhiukkastyyppi on merisuola, jota syntyy meriveden pärskeiden kuivuessa.

Sisäilman pienhiukkasten merkittävin lähde on ulkoilma. Ilman erityisiä sisälähteitä sisäilman pienhiukkaspitoisuudet ovat 65–90 % ulkoilman vastaavasta pitoisuudesta. Yleisin sisälähde on ihmisen liikkumisesta ja fyysisestä aktiivisuudesta aiheutuva pöly, joka koostuu pääasiassa erilaisista mineraalihiukkasista. Tärkein sisälähde on kuitenkin tupakointi. Jos sisätilassa tupakoidaan, sisäilman pienhiukkaspitoisuus keskimäärin kolminkertaistuu. Pienhiukkaspitoisuuksia lisää sisäilmassa myös kaikki muu vapaassa tilassa tapahtuva polttaminen kynttilöistä kaasuliesiin, öljylamppuihin ja petrolikamiinoihin – polttomoottorikäyttöisistä koneista puhumattakaan. Auton moottoria ei koskaan pidä käyttää autotallissa suljetun oven takana.

Altistumistasot

Ilman erityisiä kodin tai työpaikan sisälähteitä aktiivisen kansalaisen henkilökohtaisesti mitattu keskimääräinen pienhiukkasaltistumisen taso on hieman suurempi kuin ulkoilmapitoisuus. Koska kansalainen viettää ajastaan valtaosan sisäympäristössä, suodattuminen rakennusten ilmanvaihdossa vähentää altistumista ulkoilman pienhiukkasille. Altistuminen liikenteestä peräisin oleville pienhiukkasille on poikkeaa muista lähteistä, koska siitä keskimäärin puolet saadaan itse liikenteessä oltaessa kaduilla ja metrotunneleissa. Tämä altistuminen vaihtelee huomattavasti ja riippuu siitä, missä asuu ja millä keinoin menee töihin. Sisälähteiden osuus on myös hyvin vaihteleva, ja tupakansavun osuus saattaa olla hallitseva, vaikka sisällä tupakointi on selvästi vähentynyt.

Altistuminen pienhiukkasille on Pohjoismaissa selkeästi vähäisempää kuin Keski- ja Etelä-Euroopassa. Pohjoismaissa paikallisten päästöjen osuus ulkoilman pienhiukkaspitoisuudesta on vain noin kolmannes, mutta altistumisesta (mukana sisäpäästöt) keskimäärin lähes kaksi kolmannesta. Ilman tupakointia tai muita erityisiä sisälähteitä, sisälähteiden osuus altistumisesta on keskimäärin noin neljäsosa.

Terveysvaikutukset

Ulkoilman pienhiukkaset (PM2.5, läpimitta alle 2,5 µm) lisäävät hengityselinsairauksiin sekä sydän- ja verisuonitauteihin liittyvää sairastuvuutta ja kuolleisuutta myös Suomessa. Sairastuvuuden ja kuolleisuuden lisääntyminen päivinä, jolloin pienhiukkasaltistukset ovat suuria, on pystytty osoitta­maan monissa tutkimuksissa ja monissa maissa. Paljon hankalammissa pitkissä seurantatutkimuksissa on pystytty osoittamaan myös pitkäaikainen ja lyhytaikaisvaikutusta paljon merkittävämpi vaikutus väestön terveyteen. Lisääntynyttä kuolleisuutta on pitkäaikaistutkimuksissa verenkierto- ja hengityselimistön sairauksiin, syövistä selvimmin keuhkosyöpään. Vaikutus näyttäisi alkavan hyvin pienissä pitoisuuksissa, joten turvallista tasoa ei ole pystytty määrittämään.

Ulkoilman pienhiukkasiin on arvioitu pelkästään Euroopassa liittyvän satojatuhansia ennenaikaisia kuolemantapauksia vuodessa, ja suuret pitoisuudet näyttävät lyhentävän keskimääräistä elinikää noin vuodella. Riskit näyttävät kohdentuvan erityisesti sepelvaltimotautia sairastaviin, diabeetikoihin ja kroonista keuhkoahtaumatautia sairastaviin, mutta pienhiukkasaltistus näyttää olevan myös vastasyntyneiden kätkytkuolemien riskitekijä. Myös astmaatikkojen oireet ja sairaalaan otot lisääntyvät. Ulkoilman pienhiukkaset ovat siis hyvin keskeinen ympäristöterveysongelma sekä Euroopassa että maailmanlaajuisesti. EU on kiristämässä lainsäädäntöään tavoitteena pienhiukkasaltistuksen merkittävä vähentäminen.

Ulkoilman pienhiukkaset ovat peräisin hyvin monilukuisista ja erityyppisistä lähteistä. Väestötutkimukset ovat osoittaneet selvimmin kivihiilen pienimittakaavaisen polton, terästehtaan päästöjen ja tupakansavun hiukkasten riskit. Myös liikenteen, erityisesti dieselpakokaasujen, pienhiukkasten riskeistä on näyttöä, ja yleinen – joskin tieteellisesti vielä vahvistamaton – käsitys on, että suurimmat riskit liittyvät epätäydellisissä palamisprosesseissa muodostuviin hiukkasiin.

Suomen pienhiukkaspäästöistä erityisen suuri osa on peräisin puun pienpoltosta sekä keväisin myös tuulen ja liikennevirtojen ilmaan nostamasta katupölystä. Katupölyn ja muiden mineraalihiukkasten aiheuttamaa riskiä pidetään pienempänä kuin polttoperäisten hiukkasten, mutta terveysvaikutusten arviointia vaikeuttaa puutteellinen tieto vaikutusten mekanismeista.

Riskinhallintavaihtoehdot

Kaupunki-ilman pienhiukkaset ovat yksi merkittävimpiä ympäristön terveysriskejä. Voidaan vain karkeasti arvioida, mitä nämä riskit ovat olleet menneinä vuosisatoina, kun maalla savupirtit ovat olleet yleisiä ja kaupunkien lämmitys on perustunut talokohtaiseen puulämmitykseen. Kehitysmaiden suurkaupungeissa ilmanlaatu on edelleen huono ja jos ruoanlaitto perustuu hiileen avotulella asunnon keskellä, keuhkosyöpäriski on pahimmissa tapauksissa vastannut länsimaisen tupakoivan miehen keuhkosyöpäriskiä.

Viime vuosikymmenien kehityssuunnat ovat jo merkittävästi vähentäneet väestön altistumista erityisesti polttoperäisille hiukkasille (kuva Ilmansaasteiden tautitaakka Suomessa on selvästi pienentynyt). Energialaitosten ja teollisuuden päästökontrolli on vähentänyt savupiipuista tulevan savun määrää, etenkin karkeiden hiukkasten, rikkidioksidin ja hiilimonoksidin päästöjä, mutta jossain määrin myös pienhiukkasten päästöjä. Suuriin vähennyksiin on Suomessa menneinä vuosikymmeninä päästy hoitamalla lämmitys sekä kaukolämpöä että sähköä tuottavilla laitoksilla, joiden tehokkuus voi olla 85–90 %, kun pelkkää sähköä tuottavat energialaitokset pääsevät vain 30–40 %:n tehoon. Aluelämmitys onkin ollut Suomessa tärkeimpiä keinoja vähentää sekä hiilimonoksidipäästöjä että pienhiukkaspäästöjä verrattuna talokohtaiseen hajautettuun lämmitykseen hiilellä, öljyllä tai puulla.

2010-luvulla innostuttiin torjumaan ilmastonmuutosta siirtymällä fossiilisista polttoaineista ja turpeesta hakkeeseen. Polttolaitokset olivat usein samoja, eikä muutoksella ollut suurta vaikutusta pienhiukkaspäästöihin. 2020-luvun puolivälissä tehdyt arviot kuitenkin ovat osoittaneet metsien hiilinielujen pienentyneen olemattomiin muun muassa puun energiakäytön takia. Uusin suuntaus onkin siirtyä lämpöpumppuihin ja lämpövarastoihin, jotka toimivat sähköllä. Jos sähkö tuotetaan tuulella, ydinvoimalla ja auringolla, polttamista pystytään vähentämään ja pienhiukkaspäästöt voivat pienentyä merkittävästi.

Tieliikenne on yhtälön vaikein osa. Autojen lisääntyminen on syönyt teknisen edistyksen tuomat hyödyt. Tätä osoittaa hyvin se, että typenoksidipäästöt ovat tuskin vähentyneet ollenkaan ja otsonin pitoisuudet ovat itse asiassa lisääntyneet. Tekninen kehitys on edelleen hyvin tärkeää, mm. kaikki uudet dieselajoneuvot tulisi varustaa hiukkassuodattimilla. Sähköautojen ja ladattavien hybridien markkinaosuuden kasvu on keskeinen tekijä paitsi kasvihuonekaasujen myös pienhiukkaspäästöjen vähentämisessä. Tärkeä ja vielä huonosti tunnettu alue on autonrenkaiden kulumisen tuottama kumi- ja muovihiukkasten sekä niiden asvaltista irrottamien hiukkasten terveysvaikutus.

¹ Täsmällinen termi on aerodynaaminen läpimitta. Se tarkoittaa hiukkasia, jotka käyttäytyvät kuten 10 µm läpimittaiset pallot; koska ne voivat olla eri muotoisia, niiden tosiasialliset mitat voivat olla suurempia tai pienempiä kuin 10 µm.