Mediat ovat viime vuosina kertoneet paljon pienhiukkasten terveysvaaroista. Nykyään tiedetään, että pienhiukkaset ovat yksi merkittävimmistä ennenaikaisen kuoleman aiheuttajista. Tutkimukset ovat kasvattaneet nopeaan tahtiin arvioita pienhiukkasten haitallisuudesta. Suomalaistutkimus oli esillä Euroopan tiedefoorumissa, ESOF:ssa kesällä 2024.
Nanokokoiset pienhiukkaset ovat siinä mielessä uusia, että niistä pienimpiä on pystytty kunnolla havaitsemaan vasta viime vuosina. Pitkään rajana olivat yli 10 nanometrin hiukkaset. Nykyteknologia mittaa jopa nanometrin hiukkasia.
Pienimmät ilmassa leijuvat nanohiukkaset ovat erityisen vaarallisia, koska ne voivat päästä syvälle keuhkoihin ja jopa verenkiertoon. Isompia poistuu elimistöstä luonnollista tietä, sillä mikrometrikokoiset hiukkaset jäävät kiinni keuhkojen yläosaan, eivätkä syvemmälle. Pienemmät nanokokoiset hiukkaset voivat kuitenkin liikkua syvälle keuhkoihin ja aiheuttaa vakavia terveysongelmia. Vaikka tutkimuksia tarvitaan lisää, on jo nyt vahva syy olettaa, että ”juuri pienimmät hiukkaset ovat vaarallisempia ihmisille”, arvioi professori Matti Rissanen, joka kertoi suomalaisista tutkimuksista ESOF2024:in paneelissa ”Näkymättömien saastuttajien jäljillä”.
Paneelissa oli mukana tutkijoita kuudesta maasta. Oli tietysti mannaa kuulla, kuinka Suomella on erityisen vahva asema pienhiukkasten tutkimuksessa, sillä suomalaiset tutkimusryhmät ovat olleet etulinjassa jo vuosien ajan. Tampereen, Helsingin, ja Kuopion yliopistot ovat olleet merkittäviä toimijoita.
Terveysvaikutukset ja ympäristöongelmat
Rissasen mukaan suurin osa alailmakehän aerosolin muodostumisesta johtuu haihtuvien orgaanisten yhdisteiden hapettumisesta. Orgaaniset lähtöaineet eivät ole poolisia, eli ne eivät liukene veteen tai tartu helposti muihin aineisiin. Kohdatessaan hapettajamolekyylin, kuten otsonin tai valokemiallisesti muodostuneen OH-radikaalin, ne alkavat kuitenkin hapettua ja mahdollistavat tarttumisen ja liukenemisen vesihiukkasiin tai toisten hiukkasten pintaan. Hapettumisprosessi on oleellinen, sillä ilman sitä kaikki kaasumaiset höyryt pysyisivät ilmakehässä loputtoman pitkään ja aiheuttaisivat vakavia ilmakehäongelmia. Onneksi hapetusprosessi yleensä auttaa palauttamaan lähtöaineet takaisin maan pinnalle.
Pienhiukkasia muodostuu palamisprosessien, teollisuuden ja liikenteen päästöistä. Muovin kierrätykseen liittyy omia ongelmiaan, ja muovimateriaalien haurastuminen tuottaa ilmaan haitallisia molekyylejä ja hiukkasia. Myös luonnolliset lähteet, kuten tulivuorenpurkaukset, metsät, leväeliöt ja ihmiskunta itsekin tuottavat aerosoleja. Ilmakehässä aerosolien määrä vaihtelee suuresti eri puolilla maailmaa.
Pienhiukkasten elinkaari riippuu siitä, missä ilmakehän kerroksessa ne sijaitsevat. Alailmakehässä hiukkaset nousevat maasta, kun taas yläilmakehässä esimerkiksi rikkihiukkaset voivat elää stratosfäärissä pidempään ja heijastaa auringonvaloa. Nanokokoiset pienhiukkaset eivät elä kovin kauan ilmakehässä. Pienimmät hiukkaset pysyvät ilmassa yleensä vain minuutteja ennen katoamistaan isompien hiukkasten pintoihin. Hieman isommat voivat leijua ilmassa jopa viikkoja. Lopulta sade tai kuivuus poistaa nekin ilmasta.
Matti Rissanen muistuttaa silti, että ilmakehä on dynaaminen järjestelmä, ja uusia pienhiukkasia muodostuu jatkuvasti. Siksi ilmansaasteiden ja pienhiukkasten määrää on vaikea vähentää. Vaikka pienhiukkaset eivät elä ilmakehässä pitkään, niitä muodostuu jatkuvasti lisää. Kodeissa voidaan suodattaa sisäilmaa, mutta ulkoilmalle emme voi tehdä mitään, hän toteaa. Siksi on tärkeää vähentää globaalisti pienhiukkasten päästölähteitä.
Rissasen mukaan suurimmat haitat ilmaston pienhiukkasista syntyvät Aasiassa ja Afrikassa, joiden väkirikkaissa maissa polttoprosessit ovat alkeellisia ja teknologia vanhentunutta. Tämän vuoksi pienhiukkasten määrä riittää samentamaan suurkaupunkien ilman. Ilmavirtausten mukana pienhiukkasia kulkeutuu niistä muillekin seuduille. Onneksi hiukkasten elinikä ilmassa on lyhyt, joten suurin osa niistä haihtuu tai putoaa sateiden myötä matkalla. Toisen panelisti, Helge Niemann korostaakin, että voimavarat pitäisi keskittää nimenomaan kehittyvään maailmaan, koska siitä olisi nopein hyötysuhde.
Ilmakehän prosessit ja pienhiukkasten elinkaari
Eniten aerosolin muodostumista aiheuttaa haihtuvien orgaanisten yhdisteiden hapettuminen. Varsinkin monoterpeenit, kuten alfa-pineeni, joka on tuttu mm. havumetsän hajusta, ovat merkittäviä haihtuvien orgaanisten yhdisteitä. Ne voivat muuntua aerosolien esiasteiksi jopa alle sekunnissa vain yhden hapettumisreaktion jälkeen.
Pienhiukkasia on ollut aina ilmakehässä osana luonnollisia prosesseja, kuten metsien päästöjä, tulivuorenpurkauksia ja levien elintoimintoja. Ihmisen toiminta, erityisesti polttamiseen liittyvä sekä teollisuus, on kuitenkin lisännyt ilmakehän pienhiukkasten määrää merkittävästi. Mikrohiukkasten haitat eivät koske pelkästään ilmakehää. Tuoreessa tutkimuksessa havaittiin, että jopa syrjäiset Luoteis-Espanjan rannat olivat täynnä muovisia mikrorakeita. Synteettisiä yhdisteitä kertyy siis myös vesistöihin ja maaperään, joista ne päätyvät osaksi eliöitä.
Vaikka pienhiukkasten haitallisuusarviot ovat nousseet yhtä jalkaa tutkimusten lisääntyessä, professori Rissanen ei halua olla pessimisti, vaan luottaa siihen, että tutkimuksen ja teknologian kehityksen avulla on mahdollista vähentää tulevaisuudessa haitallisten hiukkasten määrää ja terveysriskejä. Varsinkin hiukkasten lähteitä on vähennettävä samalla tavalla, kuin ilmastonmuutoksen torjumisessa menetellään, Matti Rissanen toteaa painokkaasti.
