ULKOILMAN ILMANLAADUN HIUKKASMITTALAITTEIDEN VASTAAVUUDEN MÄÄRITYS

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää optiseen menetelmään perustuvaa Osiri-hiukkasmittalaitteen käyttökelpoisuutta jatkuvatoimiseen tai suuntaa-antaviin ulkoilmanlaadun mittauksiin. Hyvän ilmanlaadun turvaamiseksi on Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivin 2008/50/EY täytäntöön panemiseksi säädetty Suomessa Valtio-neuvoston asetus 38/2011, jonka tarkoituksena on antaa muun muassa ulkoilmanlaadun mittaamisen laatutavoitteet jatkuvatoimisille ja suuntaa antaville mittauksille. Kaupungin käytössä oleva mittalaite Osiris ei saavuttanut laatutavoitteita, kun mitattiin hiukkasia, joiden halkaisija on alle 2,5 mikrometriä. Työssä tarkoituksena oli vertailla keskenään Osirista ja muita Kuopion kaupungin käytössä olevia hiukkasmittalaitteita ja selvittää miten hyvin tuloksia voidaan vertailla keskenään ja voiko vertailun avuksi tehdä korjauskertoimia laitteiden välille.

Opinnäytetyötä varten Kuopion kaupungin alueelliset ympäristönsuojelupalvelut ovat mitanneet hiukkaspitoisuuksia vuosina 2013-2015 Kuopiossa kolmesta eri mittauspisteestä Kasarmipuistosta, Tasavallankadulta ja Niiralasta. Mittauksissa oli rinnan Osiris, TEOM 1400a tai TEOM 14005 ja MP101M ja Osiriksen tuloksia verrattiin näihin kahteen laitteeseen. Hiukkasia mitattiin kokoluokassa alle 10 mikrometriä sekä alle 2,5 mikrometriä. Saaduista mittaustuloksista tehtiin regressioanalyysi pienimmänneliösumman suoran avulla sekä hajontakuvat, joiden avulla pyrittiin vertailemaan eri laitteiden tuloksia.

Tulokset eivät olleet täysin yhteneviä joka mittauspisteessä ja Kasarmipuiston mittaustulokset olivat hieman ristiriitaisia muihin mittauspisteisiin verrattuna. Osiriksen ja TEOM 1400a/14005 laitteiden välille saatiin laskettua korjauskertoimet mutta epävarmuus tuloksissa on suurta, joka on yleistä näillä ulkoilman hiukkasmittalaitteilla. Kasarmi-puiston ja Niiralan mittausjaksot jäivät melko lyhyeksi, joten paremman arvion saamiseksi tarvitsisi mitata pidempi mittausjakso, esimerkiksi koko kalenterivuosi, jolloin tulisi mukaan koko vuoden sääolosuhteet ja -ilmiöt.

The goal of this thesis was to study the suitability of the Osiris environmental monitor for monitoring particulate matter in fixed or indicative measurements of ambient air. The Government Decree for securing good air quality (38/2011) has been set to enforce the European directive for Ambient Air Quality and Cleaner Air for Europe (2008/50/EC) and it includes data quality objectives for fixed and indicative measurement of ambient air. The Osiris environmental monitor, which uses an optical measuring method, did not meet these data quality objectives when monitoring particle sizes less than 2.5 micrometers. City of Kuopio has these instruments and the aim of this thesis was to compare the measurements of the Osiris environmental monitor to other instruments used to measure ambient air and analyze if measurements are comparable and is it possible to calibrate the data between Osiris and other instruments to make data more comparable. The city of Kuopio aims to keep on using Osiris environ-mental monitors for indicative measurements.

Regional Environmental Protection Services of the city of Kuopio have measured particle concentrations between 2013 and 2015 in three different locations for this thesis. The locations are Kasarmipuisto, Tasavallankatu and Niirala and they all are located in Kuopio. During these measurements, there were Osiris and TEOM 1400 or TEOM 14005 measuring particle concentrations simultaneously and in Tasavallankatu also MP101M particulate monitor was included. Particles smaller than 10 micrometers and less than 2.5 micrometers were included in the measurement. After measurements, a regression analysis was made using least square approximation and scatterplots were made between different monitors and these were used to compare the results.

The results were not fully consistent. The results in Kasarmipuisto were contradictory in comparison to other locations and the reason for it is not clear. Calibration factors were calculated between Osiris and TEOM 1400a/14005 but the uncertainty in the results was quite high, which is common with outdoor particle monitors, so the calibration factors are not definite. For more accurate calibration factors more measurements are needed because the measuring periods in Kasarmipuisto and Niirala were quite short. For a better estimate of calibration factors, the measurement period of a full calendar year would be ideal so that measurements would include all the different weather conditions.