Tutkimus

Tutkijat selvittivät, paljonko koko maailman laivaliikenteestä syntyy hiukkaspäästöjä

Laiva merelllä.
Laivaliikenteen vuotuiset hiukkaspäästöt vastaavat suuruusluokaltaan muun ihmistoiminnan hiukkaslukumääräpäästöjä mantereilla. Tuoreessa tutkimuksessa laivojen päästöjä selvitettiin tekemällä mittauksia laboratoriossa, laivalla sekä lentämällä laivojen savukaasuvanoissa. Hiukkaspäästöt näyttävät pysyvän merkittävällä tasolla tulevinakin vuosina, huolimatta laivaliikenteen uusista rikkirajoituksista.

Tampereen yliopiston, Ilmatieteen laitoksen ja VTT:n tutkijat selvittivät yhteisessä tieteellisessä julkaisussaan laivaliikenteen hiukkasten lukumääräpäästöä suorien hiukkasmittausten ja mallinnuksen avulla. Tulokseksi saatiin varsin suuri luku, sillä vuonna 2016 globaalin laivaliikenteen vuotuiseksi hiukkaslukumääräpäästö oli 1.2×1028 hiukkasta, joka on suuruusluokaltaan samalla tasolla kuin mantereilla tapahtuvan ihmistoiminnan hiukkaspäästö.

– Laivaliikenne on suuressa osassa maapalloa ainoa ihmisperäinen hiukkaspäästöjen lähde. Laivojen moottoreista peräisin olevat hiukkaset syntyvät joko suoraan palamisprosessissa tai pakokaasun laimentuessa ilmakehään. Hiukkaspäästöt vaikuttavat sekä ilmastoon että rannikkojen läheisyydessä myös ilmanlaatuun ja ihmisten terveyteen, kertoo väitöskirjatutkija Niina Kuittinen Tampereen yliopiston Aerosolifysiikan laboratoriosta.

Kansainvälinen merenkulkujärjestö (IMO) on viime vuosina pyrkinyt rajoittamaan laivaliikenteen päästöjä muun muassa tiukentamalla polttoaineille sallittuja rikkipitoisuuksia. Vuonna 2020 voimaan astunut globaali 0,5 prosentin rikkirajoitus kannustaa laivayhtiöitä siirtymään kohti puhtaampia polttoaineita tai asentamaan savukaasupesureita. Tutkijoita kiinnosti näiden toimenpiteiden vaikutus laivaliikenteen päästöjen määrään.

Tampereen yliopiston johtamassa tutkimuksessa määritettiin hiukkaslukumäärän päästökertoimet kuudelle polttoainetyypille ja tutkittiin lisäksi savukaasupesurin vaikutusta tuoreen savukaasun hiukkaslukumäärään. Mittauksia suoritettiin kontrolloitujen laboratorio-olosuhteiden lisäksi savukaasupesuria käyttävällä laivalla sekä mittaamalla hiukkasia laivojen savukaasuvanoista lentokoneella tai helikopterilla. Tulosten perusteella suurin osa syntyvistä hiukkasista on kooltaan ultrapieniä, eli alle 100 nanometriä. Mittauksilla määritettyjä päästökertoimia käytettiin lähtötietona Ilmatieteen laitoksen STEAM-laivapäästömallissa globaalin pienhiukkaspäästön laskemiseksi.

– Mallinnus osoitti, että laivaliikenteen pienhiukkaspäästöt syntyvät avomerien vilkkaasti liikennöityjen reittien lisäksi suureksi osaksi rannikoilla. Muun muassa Aasiassa hiukkaspäästöt ovat keskittyneet lähelle hyvin tiheästi asutettuja alueita, kiteyttää tutkija Jukka-Pekka Jalkanen Ilmatieteen laitokselta.

Raskaan polttoöljyn rikkipitoisuuden vähentäminen ei yksin riitä

Osana tutkimusta arvioitiin vuonna 2020 voimaan tulleen rikkirajoituksen vaikutusta laivaliikenteen hiukkaslukumääräpäästöihin. Tutkimuksen perusteella hiukkaspäästöt voidaan saada alenemaan noin 11 prosenttia korvaamalla laivaliikenteessä laajasti käytetty raskas polttoöljy vähempirikkisellä versiolla.

– Rikkipitoisuuden laskulla on muita myönteisiä ympäristö- ja terveysvaikutuksia, mutta hiukkaslukumääräpäästön osalta vaikuttaa siltä, että merkittävämmät vähennykset vaatisivat siirtymistä laadultaan puhtaampiin dieselpolttoaineisiin tai maakaasuun, Niina Kuittinen toteaa.

Myös savukaasupesuri vähensi merkittävästi hiukkasten lukumäärää tuoreessa savukaasussa.

– Tutkimuksen tuottama uusi tieto on erittäin tärkeää ilmanlaadun ja ilmastonmuutokseen liittyvien ilmiöiden ymmärtämisen kannalta. Todennäköisesti globaalin laivaliikenteen hiukkaslukumääräpäästön merkitys tulee tulevaisuudessa kasvamaan. Esimerkiksi tieliikenteessä hiukkaslukumääräpäästöä on jo viime vuosina tietoisesti rajoitettu ja esimerkiksi hiukkassuodattimet ovat yleistyneet, kertoo apulaisprofessori Topi Rönkkö Tampereen yliopistosta.

Tutkimus julkaistiin Environmental Science & Technology -julkaisusarjassa. Tutkimukseen voi tutustua verkossa: Shipping Remains a Globally Significant Source of Anthropogenic PN Emissions Even after 2020 Sulfur Regulation, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c03627

Lisätietoja:
Niina Kuittinen, väitöskirjatutkija, Tampereen yliopisto, niina.kuittinen [at] tuni.fi

Topi Rönkkö, Tenure track -professori, Tampereen yliopisto, topi.ronkko [at] tuni.fi, 040 1981019
Jukka-Pekka Jalkanen, vanhempi tutkija, Ilmatieteen laitos, jukka-pekka.jalkanen [at] fmi.fi, 050 9195455

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset