Oikaistaan komission päätös 2004/470/EY, tehty 29 päivänä huhtikuuta 2004, PM2,5-pitoisuuksien näytteenotossa ja mittaamisessa käytettävää väliaikaista referenssimenetelmää koskevista ohjeista

( Euroopan unionin virallinen lehti L 160, 30. huhtikuuta 2004 )

Korvataan päätös 2004/470/EY seuraavasti:

LIITE

OHJEET DIREKTIIVISSÄ 1999/30/EY SÄÄDETTYÄ PM2,5-PITOISUUKSIEN MITTAAMISTA VARTEN

Tämän asiakirjan tarkoituksena on antaa ilmanlaadusta vastaaville ja mittausverkkoja ylläpitäville tahoille suosituksia niiden PM2,5-hiukkasten pitoisuuksia mittaavien laitteiden valinnasta, joita edellytetään direktiivissä 1999/30/EY pienhiukkasia varten. Näitä suosituksia ei sovelleta muihin mahdollisiin tarkoituksiin, joissa mittaustavoitteet ovat erilaiset, kuten esimerkiksi tutkimustoimiin tai suuntaa antaviin mittauksiin.

Tausta ja CEN:n standardointityö

Direktiivin 1999/30/EY 5 artiklassa säädetään seuraavaa: ”Jäsenvaltioiden on huolehdittava siitä, että perustetaan mittausasemia, joiden tehtävänä on toimittaa tietoja PM2,5-pitoisuuksista. Jäsenvaltion on päätettävä PM2,5-pitoisuuksien mittausasemien lukumäärästä ja sijainnista siten, että ne ovat edustavia kyseisen jäsenvaltion PM2,5-pitoisuuksien kannalta. Näytteenottopaikat on mahdollisuuksien mukaan sijoitettava PM10-hiukkasten näytteenottopaikkojen yhteyteen.” Lisäksi 7 artiklassa todetaan, että ”PM2,5-hiukkasten näytteenotossa ja mittauksessa käytettävä väliaikainen referenssimenetelmä on liitteessä IX olevan V jakson mukainen.” Liitteessä IX puolestaan todetaan, että Euroopan komissio laatii väliaikaista referenssimenetelmää koskevat ohjeet yhteistyössä direktiivin 96/62/EY 12 artiklassa tarkoitetun komitean kanssa.

Ympäristöasioiden pääosasto on antanut Euroopan standardointikomitealle (CEN) tehtäväksi laatia standardoitu eurooppalainen referenssimenetelmä PM2,5-pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmä perustuu hiukkasten PM2,5-fraktion gravimetriseen määritykseen, ja näytteenotto tapahtuu ulkoilman olosuhteissa. CEN:n työryhmä TC 264/WG 15 aloitti standardointityön vuonna 2000. Kenttäolosuhteissa tapahtuvia validointiohjelmia on toteutettu kahdeksassa Euroopan maassa: Espanjassa, Saksassa, Alankomaissa, Itävallassa, Italiassa, Ruotsissa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Kreikassa. Ohjelmat saatiin päätökseen kesällä 2003. Näin ollen lopullinen CEN:n standardoima menetelmä otettaneen käyttöön vasta vuonna 2004.

CEN:n työryhmä WG 15 testaa parhaillaan erilaisia vaihtoehtoisia gravimetriseen määritykseen käytettäviä laitteita, joissa on erityyppisiä esierottimia eurooppalaisilta valmistajilta, ja Yhdysvaltain liittovaltion käyttämää referenssinäytteenottolaitetta. Testattavina ovat seuraavat laitteet:

— MINI-WRAC, suodatinkeräin; valmistaja Fraunhofer Institute for Toxicology and Aerosol Research (FhG-ITA), Saksa,

— US-Federal Reference sampler, suodatinkeräin: RAAS 2.5-1, valmistaja Thermo Andersen, Yhdysvallat

— Partisol FRM Model 2000, valmistaja Rupprecht and Patashnick, Yhdysvallat,

— Partisol plus 2025-SCC, jatkuvatoiminen keräin; valmistaja Rupprecht and Patashnick, Yhdysvallat,

— LVS-3D, suodatinkeräin, valmistaja Derenda, Saksa,

— SEQ 47/50, jatkuvatoiminen keräin; valmistaja Leckel, Saksa,

— HVS-DHA 80, jatkuvatoiminen keräin; valmistaja Digitel, Sveitsi.

Lisäksi CEN testaa joitakin automaattisia mittauslaitteita, joiden mittausmenetelmä perustuu beetasäteilyn absorptioon ja TEOM:ään (Tapered Element Oscillating Microbalance). Tarkoituksena on selvittää, ovatko nämä laitteet ekvivalentteja gravimetriseen määritykseen perustuvan referenssimenetelmän kanssa. Testattavia automaattisia mittauslaitteita ovat:

— ADAM, menetelmänä beetasäteilyn absorptio; jatkuvatoiminen; valmistaja OPSIS, Ruotsi,

— FH 62 I-R, menetelmänä beetasäteilyn absorptio; suodatinnauha; valmistaja ESM Andersen, Saksa,

— BAM 1020, menetelmänä beetasäteilyn absorptio; suodatinnauha; valmistaja Met One, Yhdysvallat,

— TEOM SES, syklonimenetelmä (jyrkkä erotuskäyrä); valmistaja Rupprecht and Patashnick, Yhdysvallat.

PM2,5-hiukkasten massakonsentraation mittaamisen ongelmia

PM2,5-hiukkasten massakonsentraation mittaamisessa on otettava huomioon useita ongelmia, joista osa on tiedossa PM10-mittauksissa saatujen kokemusten perusteella. Joissakin EU-maissa toteutetuissa alustavissa vertailututkimuksissa on todettu huomattavia eroja manuaalisten PM2,5-näytteenottolaitteiden antamien tulosten välillä (vaihtelu jopa ±30 %). Eri näytteenottolaitteista saatujen tulosten eroavaisuuksien syyt ovat monimutkaiset, ja ne voidaan luokitella seuraavasti:

— suodattimesta johtuvat virheet, esimerkiksi näytteenoton tai suodattimen käsittelyn yhteydessä tapahtunut haihtuminen,

— esierottimesta johtuvat virheet, esimerkiksi huono suunnittelu, puutteellisen virtaussäädön aiheuttamat muutokset leikkausrajassa tai hiukkasten kertyminen impaktioalustalle,

— näytteenottojärjestelmästä johtuvat virheet, esimerkiksi hiukkasten kertyminen näytteenottoputkeen (erityisesti jos putki on pitkä tai kaareva).

On huomattava, että PM2,5-hiukkasten kemiallinen koostumus eroaa huomattavasti PM10-hiukkasten kemiallisesta koostumuksesta, ja varsinkin puolihaihtuvat hiukkaset (esimerkiksi ammoniumnitraatti ja orgaaniset yhdisteet) rikastuvat pieniin PM2,5-fraktioihin. PM10—PM2,5-kokoluokan hiukkaset koostuvat lähinnä inerteistä aineista, kuten muun muassa silikasta ja metallioksideista, ja näin ollen PM10-hiukkasnäytteiden keruussa havaittu puolihaihtuvien hiukkasten häviö voi olla PM2,5-mittauksissa vielä tuntuvampi.

Häviöt riippuvat olennaisesti aerosolien koostumuksesta, haihtuvien hiukkasten määrästä ilmassa sekä mahdollisista ulkoilman ja keräimen lämpötilan eroista. Tämän vuoksi häviöissä voi esiintyä tärkeitä vuodenaikaan ja maantieteelliseen sijaintiin liittyviä vaihteluja. Esimerkiksi Skandinaviassa on saatu tuloksia, joissa häviö oli kevätepisodin aikana (jolloin teiden hiekoituksesta ilmaan pääsevien hiukkasten merkitys on suuri) lähellä 0 %, kun taas Keski-Euroopassa talviepisodin aikana todettu häviö oli jopa 70 % (syynä aerosolit, joiden ammoniumnitraattipitoisuus on korkea).

Tätä taustaa vasten voidaan ennakoida, että lämmitetyn näytteenottojärjestelmän keräämistä näytteistä mitatut PM2,5-massakonsentraatiot ovat huomattavasti alhaisempia kuin sellaisten järjestelmien, joiden näytteet on kerätty ulkoilman lämpötilassa.

Suositukset PM2,5-pitoisuuksien seurantaa varten

Koska CEN:n standardointityöstä ei ole vielä saatu tuloksia, PM2,5-pitoisuuksien seurantaa varten annetaan seuraavat suositukset.

Mittausmenetelmä:

Komission CEN:lle antamassa standardointitehtävässä määrätään, että standardoitavan mittausmenetelmän on perustuttava ulkoilman olosuhteissa suodattimelle kerättyjen PM2,5-hiukkasten gravimetriseen määritykseen. CEN:n työryhmä WG 15 testaa parhaillaan muita menetelmiä, kuten beetasäteilyn absorptiota ja TEOM:ää, selvittääkseen näiden menetelmien ekvivalenttisuuden gravimetrisen menetelmän kanssa.

Erityisesti PM2,5 -pitoisuuksien mittaamiseen käytettävä esierotin:

Nykyisin saatavilla on seuranta- ja tutkimustarkoituksiin kaksi esierotintyyppiä: impaktorityyppinen ja syklonityyppinen (jyrkkä erotuskäyrä). Parhaillaan CEN:n työryhmä WG 15:n testattavana on useita näitä kahta tyyppiä edustavia esierottimia. Esierottimen kokoerottelutehokkuuden tulee varmistaa, että 50 prosenttia aerodynaamiselta halkaisijaltaan 2,5 μm:n kokoisista hiukkasista kerääntyy suodattimelle.

Mittauslaitteet:

Teoria ja PM10-mittausten validoinnissa saadut kokemukset osoittavat, että PM2,5-pitoisuuksien mittaamisessa olisi vältettävä laitteita, joiden näytteenottopäätä ja/tai suodatinta lämmitetään näytteenoton aikana. Haihtuvien hiukkasten häviöiden minimoimiseksi PM2,5-mittauksiin olisi valittava laite, jossa näytteenotto tapahtuu mahdollisimman lähellä ulkoilman lämpötilaa.

Tällä hetkellä on mahdotonta esittää PM2,5-pitoisuuksien seurantaan tiettyjä laitevaihtoehtoja, koska toteutetut tutkimukset ovat tähän mennessä olleet puutteellisia ja niiden tulokset epäjohdonmukaisia. Mittauslaitteen valinnassa on suositeltavaa noudattaa huolellista harkintaa. Paras mittauslaite olisi sellainen, joka ei edellytä suuria investointeja ja jota on mahdollista mukauttaa tulevaisuudessa kehitettävien mittausvaatimusten perusteella (esimerkiksi PM2,5-pitoisuuksien mittaamisessa tulevaisuudessa käytettävän eurooppalaisen standardin, laitevalmistajien teknisten ratkaisujen tai raskasmetalleja koskevan tulevan sääntelyn perusteella).

PM2,5-mittaustulosten raportoinnissa on olennaisen tärkeää dokumentoida tietojen keruussa käytetty mittausmenetelmä kaikilta osin.