Ilman saastuminen

Ilman saastuminen tarkoittaa kemikaalien, pienhiukkasten tai mikroskooppisten eliöiden aiheuttamaa ilman laadun pilaantumista. Yleensä saastumisen määritelmään lasketaan myös haitan aiheuttaminen ihmiselle tai muille eliöille. Yleisimpiä ilmansaasteita ovat hiilimonoksidi, rikkidioksidi, typen oksidit ja pienhiukkaset.

Saasteiden pitoisuus tietyssä paikassa tietyllä hetkellä riippuu päästöjen määrästä, tuulen suunnasta ja nopeudesta sekä ilmakehän stabiilisuudesta, joka määrää, kuinka paksuun ilmakerrokseen saasteet sekoittuvat. Kaukokulkeutumisen takia myös aiemmin ylätuulen puolella päästetyt aineet vaikuttavat paikalliseen ilmanlaatuun. Inversiotilanteessa saasteet jäävät lähelle maanpintaa ja ilman laatu on erityisen huono.

Historia
Vesien saastumisen haitallisuus ihmisen terveydelle ymmärrettiin jo keskiajalla, mutta ilman saastumista pidettiin pitkään vain esteettisenä ongelmana ja hajuhaittana. Esimerkiksi vuonna 61 jaa. Seneca kirjoitti Rooman valtakunnan ilmansaasteista, ja vuonna 1306 Edvard I kielsi kivihiilen polttamisen käsityöläisten uuneissa pahanhajuisten savukaasujen takia. Kielto kumottiin myöhemmin, sillä kaupunkia oli pakko lämmittää.

Ilma saastui kasvavassa määrin teollistumisen myötä, mutta saastumista ohjattiin edelleen pitkälti esteettisistä ja taloudellisista syistä. Terveysriskien tunnistaminen kesti osittain ilman saastumisen luonteen vuoksi: ilman saastumista ei yleensä ole yhtä helppo tunnistaa kuin veden saastumista, joten terveysriski voidaan sivuuttaa, kunnes saastuminen saavuttaa suuret mittasuhteet.

Ensimmäiset vakavat saastumisepisodit ilmenivät 1800-luvulla: esimerkiksi Lontoon vuoden 1891 joulun hernerokkasumu () kesti kymmenen tuntia ja sen kerrotaan aiheuttaneen 1 400 ihmisen kuoleman. 1930- ja 1940-luvuilla merkittäviä episodeja olivat esimerkiksi Maas-joen laakson vuoden 1930 episodi, jossa sääolojen aiheuttama inversioilmiö aiheutti kymmenkertaisen kuolleisuuden. Hengitysteiden ärsytykseen kuoli etenkin vanhuksia ja keuhko- ja sydäntauteja sairastavia ihmisiä. Los Angelesissa oli niin ikään vakavia ilmansaasteongelmia vuosina 1945–1947.

Lontoon vakavin ilmansaaste-episodi, suuri savusumu (engl. great smog) vuonna 1952 aiheutti arviolta 4 000 ihmisen menehtymisen muutamassa päivässä ja mahdollisesti yli 10 000 ihmisen menehtymisen, kun mukaan lasketaan myöhemmin sairauksiin ja pitkäaikaishaittoihin kuolleet. Episodin jälkeen voimakas yleinen mielipide vaikutti siihen, että Isossa-Britanniassa säädettiin vuonna 1956 niin kutsuttu Clean Air Act vähentämään savusumusta johtuvaa ilman saastumista. Laki vähensi kaupunkien ilmansaasteita huomattavasti.

Liikenteen päästöjä on voitu puhdistaa jonkin verran katalysaattoreilla, joita alettiin käyttää vuodesta 1974 lähtien. Autojen pakokaasuille on myös asetettu erilaisia normeja.

Päästöjen lähteet
Ilman saastumisen päästölähteet voidaan jakaa seuraaviin pääluokkiin:

 maanviljelyksen päästöt: karjan ja riisinviljelyn metaanipäästöt, kaskeamisen pienhiukkaset
 teolliset päästöt: lukuisia erilaisia kemiallisia kaasupäästöjä erilaisten prosessien sivutuotteina
 rakentaminen: hiukkasia ja fossiilisten polttoaineiden palamistuotteita, lisäksi erilaisia maali- ja liuotinkaasuja
 kaatopaikat: hapettomissa oloissa hajoava orgaaninen aines tuottaa metaania.
• liikenteen päästöt: laivat, moottoriajoneuvot, lentokoneet ja junat. Näistä vielä suuri osa käyttää fossiilisia polttoaineita.

Ilmansaasteet voidaan luokitella myös primäärisiin ja sekundäärisiin saasteisiin. Primääriset päästöt leviävät ilmakehään suoraan, ja sekundääriset päästöt syntyvät ilmakehässä erilaisten kemiallisten prosessien vuoksi.

Saasteiden leviäminen
Sää vaikuttaa ilmansaasteiden määrään. Kovat tuulet kuljettavat saastehiukkasia kauas, ja heikolla tuulella ilmansaaste kerääntyy lähelle saastuttajaa. Sade voi yhtäältä hajottaa ilmansaasteita tehokkaasti ja toisaalta saastuttaa maata kuljettamalla ilmansaasteet maahan.

Ilmansaasteet leviävät ilmakehään konvektiivisen ja turbulentin liikkeen myötä. Lisäksi jotkut saasteet reagoivat kemiallisesti keskenään erityisesti auringonvalon vaikutuksesta. Näin tapahtuu esimerkiksi tiettyjen hiilivetymolekyylien ja typen oksidien reagoidessa, jolloin muodostuu valokemiallisia hapettimia, kuten otsonia ja vetyperoksidia..

Ilmansaasteiden kulkeutumista voidaan tutkia matemaattisilla malleilla, jotka voidaan luokitella yleisellä tasolla seuraavasti:
 pistemallit, käytetään pääasiassa teollisissa päästölähteissä
 linjamallit, käytetään maanteiden, junaratojen ja lentokoneiden päästöjen mallintamiseen
 aluemallit, käytetään pinta-alaltaan laajojen päästölähteiden, kuten tulipalojen tai tuulen nostattaman pölyn mallintamiseen
 valokemialliset mallit, käytetään valokemiallisten hapettimien kulkeutumisen ja kemiallisten reaktioiden mallintamisessa.

Ensimmäinen saasteiden leviämisen pistemalli syntyi 1900-luvun alussa; siinä hyödynnettiin gaussilaista leviämismallia, jolla pyrittiin ennustamaan päästöjen leviämistä. Mallissa otettiin huomioon tuulen nopeus, päästön nousukorkeus, päästötaso ja ilmakehän turbulenssi. Maanteiden saasteiden leviämismalleja alettiin kehittää 1950-luvun lopulla ja 1960-luvun alussa, ja alue- ja valokemiallisia malleja kehitettiin 1960- ja 1970-luvuilla.

Saasteiden vaikutukset ihmisiin 
WHO:n vuonna 2014 julkaiseman tutkimuksen mukaan vuosittain mahdollisesti jopa seitsemän miljoonaa ihmistä menehtyy ilmansaasteiden aiheuttamiin sairauksiin. Tämä tarkoittaa noin joka kahdeksatta kuolemaa maapallolla. Konkreettinen esimerkki ilmansaasteiden vaikutuksista saatiin Irlannin Dublinissa, kun kivihiilen käyttö talojen lämmitykseen kiellettiin vuonna 1990. Kuolleisuus hengityselinsairauksiin sekä sydän- ja verisuonitauteihin väheni huomattavasti.

Erityisen vaarallista ihmisille on altistuminen sisäilman saasteille, jotka useimmiten syntyvät hiili- ja puulämmityksestä ja ruoanlaitosta. Näistä aiheutuu aivohalvauksia, iskeemisiä sydänsairauksia, keuhkoahtaumatautia ja keuhkosyöpää. Pitkälti samat sairaudet selittävät myös ulkoilman saasteisiin liitetyn kuolleisuuden. Lasten kuolemaksi koituvat hengitysteiden sairaudet.

Ilmansaasteiden tyypit

Ilmansaasteita ovat muun muassa:
kasvihuonekaasupäästöt
happamoittavat päästöt – rikki- ja typpidioksidit
pienhiukkaset
otsonikatoa aiheuttavat päästöt
VOC-päästöt eli haihtuvat orgaaniset yhdisteet
valokemialliset hapettimet kuten alailmakehän otsoni
ilman välityksellä leviävät ongelmajätteet.

Lähteet

Aiheesta muualla

THL Ympäristöterveys: Ilmansaasteet