Kunnossapidon keinot hengitettävän katupölyn vähentämiseen kaupunkiseuduilla Maintenance measures to mitigate respirable street dust in urban areas

Transkriptio

1 Layman s report Kunnossapidon keinot hengitettävän katupölyn vähentämiseen kaupunkiseuduilla Maintenance measures to mitigate respirable street dust in urban areas 1 LIFE09 ENV/FI/ REDUST

2 2

3 Sisällysluettelo Katupöly ilmanlaatuongelmana...4 Hankkeen tavoitteet...6 Hankkeen demonstraatiotestien laitteita...6 Hankkeen toimenpiteet...7 Hankkeen tulokset...10 Hankkeen parhaat käytännöt...14 Kunnossapidon strategia...16 Vaikutukset ilmanlaatuun...18 Contents The air quality problem of street dust...4 Equipment of the REDUST demonstrations...6 Objectives of the project...6 Project actions...7 Results of the project...10 Best practices of the project...15 Maintenance strategy...16 Impacts to air quality

4 Katupöly ilmanlaatuongelmana Hiukkasmaisia ilmansaasteita pidetään nykyisin yleisesti yhtenä merkittävimmistä ympäristöterveysongelmista. Yksi hiukkassaasteiden muoto on katupöly, jota kertyy katuympäristöihin pohjoisilla kaupunkiseuduilla erityisesti talvena aikana. Keväällä katujen sulaessa ja kuivuessa hiukkaset vapautuvat nopeasti aiheuttaen usein hyvin korkeitakin hiukkaspitoisuuksia vaihtelevan pituisella ajanjaksolla. Suomen eteläosissa kevätpölykausi ajoittuu yleensä maalis-toukokuuhun. Suomessa nastarenkaiden aiheuttamaa päällysteen kulumaa ja hiekoitusmateriaaleja pidetään merkittävimpinä lähteinä talven aikana tieympäristöön kertyville hiukkasille. Viime vuosikymmenien aikana ajoneuvojen pakokaasupäästöissä on tapahtunut merkittävää kehitystä parempaan suuntaan kiristyneiden päästörajoitusten, teknologisen kehityksen sekä rikittömien ja lyijyttömien polttoaineiden myötä. Nämä tekijät eivät kuitenkaan vaikuta katupölyyn, joten katupölypäästöjen vähentämiseksi on kehitettävä muita keinoja. Katupölyn suhteellinen merkittävyys kaupunkien ilmanlaatuongelmana onkin viime vuosikymmeninä kasvanut. The air quality problem of street dust Particulate air pollution is nowadays widely regarded as one of the most significant environmental health problems. One form of particulate air pollution is street dust, which accumulates into street environments especially during the winter in northern urban areas. When the ice and snow melts and streets dry up during the spring, the accumulated street dust is released quickly and often causes very high ambient air particulate concentrations during a time period of varying lenght. In Southern Finland the spring dust period typically happens between March and May. In Finland street wear caused by studded winter tyres and use of traction sanding materials are regarded as the most significant sources for particles accumulating in the street environments during winter. During the last decades there have been significant improvements in the vehicle exhaust emissions due to tightened emission control, technological development and sulphur- and leadfree fuels. These improvements do not affect street dust, so additional measures need to be developed to mitigate street dust emissions. During the previous decades the relative importance of street dust as an urban air quality problem has increased. 4

5 REDUST-hankkeessa tutkimukset ja demonstraatiot keskittyivät erityisesti katupölyn hengitettävään osuuteen: hiukkasiin, joiden halkaisija on alle 10 mikrometriä (PM 10 ). Nämä hiukkaset edustavat vain pientä osuutta koko katupölyn massasta, mutta niiden aiheuttamia terveysriskejä pidetään merkittävinä. PM 10 -kokoluokan hiukkaset tunkeutuvat ihmisen keuhkoihin hengitysilman mukana ja pitkäaikaisen altistumisen on todettu lisäävän riskiä hengityselin- ja sydänsairauksien kehittymiseen. Akuutteja terveyshaittoja voi aiheutua herkille väestöryhmille, joihin kuuluvat lapset, kaikenikäiset astmaatikot ja ikääntyneet sepelvaltimo- tai keuhkoahtaumatautia sairastavat. Viihtyisyyshaittoja kevätpölykauden aikana aiheutuu käytännössä kaikille ulkona liikkujille vilkasliikenteisillä alueilla. Hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) vuorokausiraja-arvotaso on 50 µg/m 3. Varsinainen raja-arvo ylittyy, jos useampana kuin 35 päivänä kalenterivuoden aikana vuorokausikeskiarvo on yli 50 µg/m 3. Hengitettävien hiukkasten raja-arvo on viimeksi ylittynyt Helsingissä vuonna PM 10 -vuosikeskiarvon raja-arvo (40 µg/m 3 ) ei ole koskaan ylittynyt Suomessa. Raja-arvot hengitettäville hiukkasille (PM 10 ). Arvo, määritelmä ja edellinen ylitys pääkaupunkiseudulla 50 µg/m³ Päiväkeskiarvo, enintään 35 ylityspäivää kalenterivuoden aikana Mannerheimintie, Helsinki päivää 40 µg/m³ Vuosikeskiarvo Ei ole koskaan ylittynyt Limit values for respirable particles (PM 10 ). Value, definition and previous exceedance in Helsinki metropolitan area 50 µg/m³ Daily average, may be exceeded on 35 days during a calendar year Mannerheimintie, Helsinki days 40 µg/m³ Annual average Never exceeded The research and demonstrations of the REDUST project focused especially on the respirable portion of street dust: particles with a diameter of less than 10 micro meters (PM 10 ). These particles represent only a small fraction of the total mass of street dust, but the health risks caused by respirable particles are considered significant. PM 10 particles enter human lungs with the breathing air and long-term exposure has been found to increase the risk of respiratory- and cardiovascular diseases. Acute health effects may be caused to sensitive population groups, such as children, asthmatics of all ages and elderly citizens with coronary heart disease or chronic obstructive pulmonary disease. Comfort of outdoor activities is impaired practically for all citizens at busy traffic environments during the street dust period. The daily limit value level for respirable particles (PM 10 ) is 50 µg/m 3. The actual limit value is exceeded if the daily average value is above 50 µg/m 3 during more than 35 days within a calendar years. The limit value for PM 10 has last been exceeded in Helsinki in The annual average PM 10 limit value (40 µg/m 3 ) has never been exceeded in Finland. 5

6 Hankkeen demonstraatiotestien laitteita Equipment of the REDUST demonstrations Hiekoituslaite kuorma-autoalustalla Traction sanding equipment on lorry platform Koko kaistan pölynsidonta pesuautolla Washing lorry used for whole-lane dust binding Painepesevä imulakaisuauto (PIMU) Modern street scrubber Pesuauto kääntyvillä painepesureilla Washing lorry equipped with rotating pressure washers Hankkeen tavoitteet Objectives of the project Euroopan unionin LIFE+ -ohjelman tuella toimineen REDUST-hankkeen tavoitteina oli: Löytää parhaat talvikunnossapidon käytännöt liukkaudentorjunnan, pölynsidonnan ja katujen puhdistuksen menetelmissä hengitettävän katupölyn vähentämiseen, demonstroida niiden päästövähennysmahdollisuuksia ja verrata kustannuksia aiemmin käytössä olleisiin menetelmiin Kehittää ja toimeenpanna strategia PM 10 -kokoluokan katupölyn vähentämiseksi hyödyntäen parannettuja kunnossapidon keinoja Objectives of the European Union LIFE+ funded REDUST project were: To find and demonstrate the best winter maintenance practices in the fields of traction control, dust binding and street cleaning, to accelerate their implementation to reduce levels of respirable (PM 10 ) street dust in urban areas and to compare the costs with current state measures To develop and implement a strategy to reduce levels of respirable (PM 10 ) street dust by means of better winter maintenance practices in urban areas in Finland 6

7 Täsmäpölynsidonta pesuautolla Targeted dust binding with washing lorry Täsmäpölynsidonta liukkaudentorjunta-autolla Traction control lorry used for targeted dust binding Imulakaisukone ja painepesuauto (yhdistelmäpesu) Suction sweeper and pressure washing lorry (combination cleaning) Tutkimusajoneuvo Nuuskija Mobile laboratory Sniffer Hankkeen toimenpiteet Demonstraatio-ohjelma REDUST-hankkeen puitteissa kunnossapidon toimintaa tutkittiin pääkaupunkiseudulla erillisillä demonstraatiotesteillä sekä mittauksilla Helsingin, Espoon ja Vantaan katuverkossa. Testeissä tutkittiin valittujen kunnossapitotoimenpiteiden vaikutusta katupölyn muodostumiseen neljän kevään aikana vuosina erikseen joka vuodelle laaditun demonstraatiosuunnitelman mukaan. Metropolia-ammattikorkeakoulun Nuuskija-tutkimusajoneuvo seurasi kadun pinnasta nousevan katupölyn määrää ennen kunnossapidon toimenpiteitä ja niiden jälkeen. Tuloksia verrattiin samoissa kohteissa oleviin osuuksiin, joilla kunnossapitotoimenpiteitä ei tehty. Project actions Demonstration program Within the REDUST project street maintenance actions were studied in the Helsinki metropolitan area with specific demonstration tests and measurements in the street networks of Helsinki, Espoo and Vantaa. Effects of the chosen street maintenance actions were studied in the tests during four springs (years ) according to a specific demonstration plan drawn up for each year. The mobile laboratory Sniffer, operated by Metropolia University of Applied Sciences, tracked the street dust emissions from street surfaces before and after the maintenance actions. The results were then compared with untreated street sections within the same sites. 7

8 Testejä varten Helsingin Suurmetsäntielle rakennettiin ilmanlaadun seurantajärjestelmä, joka koostui siirrettävästä ilmanlaadun mittausasemasta sekä akkutoimisten PM 10 -hiukkasmittalaitteiden sarjasta. Toisena kohteena käytettiin Vanhaa Porvoontietä Vantaalla, missä mittaukset tehtiin vain tutkimusajoneuvoilla. Useamman vuoden tarkastelujakso oli tarpeen toimenpiteiden tehon osoittamiseksi, koska sää- ja katupölyolosuhteet tyypillisesti vaihtelevat huomattavasti eri vuosien välillä. Hankkeen eri vuosina talvet ja keväät olivatkin hyvin erilaisia. Hankkeessa käytetyistä mittalaitteista osa hankittiin hankkeen EU-rahoitustuella ja osa oli hankkeen toteuttajien omaa laitteistoa. Rahoitustuella hankittiin muun muassa HSY:n ilmanlaadun mittausasemalle ilmanlaatumonitorit ja sääasema sekä Suurmetsäntiellä käytettäväksi viisi akullista PM 10 -monitoria. Nordic Enviconin tutkimusajoneuvo Vectraan hankittiin kaksi TSI DustTrack II -hiukkasmittalaitetta, joita käytettiin muun muassa hankkeen talvirengastesteissä. Testien kunnossapitokalustosta vastasivat hankkeeseen osallistuneet Helsingin, Espoon ja Vantaan kaupungit. Eri vuosina testikäytössä oli imulakaisukoneita, pesuautoja, painepeseviä imulakaisukoneita, erilaisia pölynsidontalaitteistoja sekä hiekoituslaitteita. Testien toteuttaminen edellytti joustavuutta ja nopeaa reagointia kunnossapidolta, sillä eri vuosina testeihin soveltuvia kuivia jaksoja saattoi säätilan vaihtelusta johtuen olla vain muutamia. Katuverkon pölytilanne REDUST-hankkeen aikana Nuuskijan avulla seurattiin myös todellisen kunnossapidon vaikutusta katupölyyn esimerkkitieosuuksilla, eli REDUST-kaupunkireiteillä Helsingissä, Espoossa ja Vantaalla. Kunnossapidon henkilöstö kirjasi kaupunkireiteillä tehdyt toimenpiteet, ja tietoja verrattiin kevätkauden jälkeen Nuuskijan mittaamiin katupölytietoihin. Tarkasteluun lisättiin mm. tiedot liikennemääristä ja sääolosuhteista. Tietojen avulla laadittiin arvio kunnossapidon todellisten toimenpiteiden vaikutuksesta toteutuneisiin katupölymääriin. Myös virallisen ilmanlaadun seurantaverkon tietoja käytettiin tässä yhteydessä. For the demonstrations an air quality monitoring system was set up at Suurmetsäntie in Helsinki. The system consisted of a air quality monitoring station trailer and a series of battery-powered PM 10 particle measurement devices. Vanha Porvoontie in Vantaa was used as another demonstration site and there the measurements were made only by mobile devices. Because weather and street dust conditions vary considerably from year to year, a multi-year project period was required to demonstrate the efficiency of different measures. The actual winter and spring conditions were very different during different years of the project period. Measurement equipment used in the project was partially procured with EU funding. Project funding was used for example to update HSY s monitoring station with air quality monitoring devices and weather station as well as for five battery powered PM 10 monitoring devices used at Suurmetsäntie. Two TSI DustTrack II particle measurement devices were procured for the Nordic Envicon s research vehicle Vectra, and they were used e.g. in the winter tyre testing. The maintenance equipment used in the testing was provided by the Helsinki, Espoo and Vantaa street maintenance departments. During different years the tested equipment included suction sweepers, street scrubbers, different dust binding equipment setups and traction sanding setups. Performing the demonstrations required flexibility and short-notice availability from the maintenance organizations, as due to weather fluctuations during different years there sometimes were only a few suitable dry periods for demonstration testing. Street dust situation in the street network During the REDUST project the effects of the perfomed maintenance measures on street dust emissions were followed up by the mobile laboratory Sniffer on the REDUST city routes in Helsinki, Espoo and Vantaa. Maintenance personnel kept book of measures taken on the city routes and the information was compared with the street dust data gathered by Sniffer. Information regarding traffic volumes and weather conditions were included in the analysis and with this information it was possible to evaluate the effects of actual maintenance measures on realized street dust emissions. Also the official air quality data from the HSY air quality monitoring network was used in this context. 8

9 Analyysit ja strategian kehittäminen Demonstraatio-ohjelman ja katuverkon tietojen perusteella REDUST-hankkeessa analysoitiin eri toimenpiteiden vaikutusta katupölyyn ja niiden kustannustehokkuutta. Toimenpiteiden kustannukset laskettiin katujen pesumenetelmille ja pölynsidonnalle kaupunkien toimittamien tietojen avulla. Analyysien tuloksia käytettiin seuraavien vuosien parannettujen strategisten toimenpiteiden suunnittelussa. Esimerkiksi pölynsidontakertoja ja modernien painepesevien imulakaisukoneiden käyttöä lisättiin hankkeen aikana korkean kunnossapitoprioriteetin katukohteissa, joissa toimenpiteiden havaittiin olevan kaikkein tehokkaimpia sekä päästövähennysten että kustannusten näkökulmasta. Hankkeen lopussa tulokset koottiin työpakettien loppuraportteihin ja parhaat käytännöt -raporttiin. Viestintätoimenpiteet Hankkeen aikana tuloksista viestittiin monille katupölyaihepiirin sidosryhmille. Vuosittaisissa katupölyseminaareissa käytiin läpi hankkeen viimeisimpiä tuloksia kotimaisille ammattiyleisöille. Kahdessa kansainvälisessä tutkimusseminaarissa hankkeen tuloksia esiteltiin myös muista Pohjoismaista ja Baltiasta kotoisin olevalle yleisölle. Hankkeen aikana tehtiin parhaat käytännöt -raportin lisäksi kolme esitettä, joista kaksi oli suunnattu kunnossapidon ammattilaisille ja yksi kaupunkilaisille. Tuloksista kirjoitettiin myös artikkeleita ammattilehtiin, ja hankkeen tutkijat esittelivät tuloksia kansainvälisissä seminaareissa Kreikassa, Ruotsissa ja Italiassa. Suomessa projektihenkilöstö myös jalkautui katupölykausina kaupunkilaisten pariin jakamaan tietoa ja keskustelemaan katupölyn syistä ja haitoista. Hankkeen yhteydessä kehitettiin lisäksi kaupunkilaisia huonosta ilmanlaadusta varoittava tekstiviestipalvelu (Ilmanlaatuviesti). 9 Analysis and strategy development With the information provided by the demonstration program and the measurements on REDUST city routes the effect of different maintenance measures on street dust emissions and the cost efficiency of these measures were evaluated. The cost was calculated for the street cleaning and dust binding maintenance actions. Results of the analysis were applied in the planning of the following year improved strategic maintenance actions. For example the number of dust binding actions and the use of modern street scrubber equipment was increased during the project in high maintenance priority locations, where the actions were found to be most efficient from the cost- and emission reduction point of view. At the end of the project period the results were concluded in the final reports of the project Actions and the best practices report. Communication and dissemination During the project the results were communicated to many street dust stakeholder groups. In annual street dust seminars the latest results were presented to Finnish expert audiences. Two international research seminars were held for Nordic and Baltic audiences. During the project three brochures in addition to the best practices report were produced, two of these were aimed for maintenance professionals and one for the citizens. Articles written by project staff were published in professional magazines and the researchers of the project presented the results in international conferences in Greece, Sweden and Italy. In Finland during the street dust seasons project staff took to public spaces to distribute information and discuss the reasons and effects of street dust with the citizens. During the project a new SMS service called Ilmanlaatuviesti was launched to warn citizens about bad air quality.

10 Hankkeen tulokset Talvirengastestit Rengastesteissä testattiin eri valmistajien ja eri vuosimallien nastallisten ja nastattomien talvirenkaiden (kitkarenkaiden) pölypäästöjä. Tutkimusajoneuvo Vectra mittasi katupölyä renkaan takaa, ja tuloksissa näkyi sekä renkaan muodostama uusi katupöly että tien pinnasta renkaan ja ilmavirran vaikutuksesta nouseva jo aiemmin muodostunut katupöly. Renkaiden välillä oli suurta vaihtelua, mutta yleisesti ottaen nastalliset talvirenkaat muodostivat enemmän uutta pölyä kuin nastattomat kitkarenkaat. Havainnot tukevat aiempien tutkimusten tuloksia, joiden mukaan nastarenkaat toimivat katupölyn lähteenä talvikaudella. Jos kadun pinta on jo hyvin pölyinen, molemmat rengastyypit nostavat pölyä tehokkaasti ilmaan. Alustavat testaukset vuoden 2013 kiristyneiden nastarengassäännösten mukaisilla uudenmallisilla nastarenkailla eivät osoittaneet vähennystä katupölyn muodostumisessa. Toisaalta uusien nastarenkaiden päästöt olivat korkeat myös silloin kun nastat poistettiin, mikä viittaa renkaan materiaalilla ja aerodynamiikalla olevan myös vaikutusta päästöjen muodostumiseen. Tietojen täsmentämiseksi tarvitaan lisää tutkimuksia uusilla nastarengastyypeillä. Results of the project Winter tyre testing In the winter tyre tests dust emissions of studded and studless (friction) winter tyres of different manufacturers and different model years were tested. The research vehicle Vectra measured street dust from behind the tyre and the results included both new street dust formed by the tyre and the already existing street dust rising from the street surface due to tyre contact and air flows. There was significant variation between different tyres, but in general the studded winter tyres caused more dust emissions than the studless winter tyres. The results supported previous observations that studded tyres act as sources for street dust during winter seasons. If the street surface is already very dusty, both winter tyre types will efficiently resuspend the existing dust from the street surface. The initial testing done with new studded tyres manufactured according to tightened 2013 studded tyre regulation did not indicate reduction in street dust emissions. On the other hand the emissions were high even after the studs were removed, which indicated that tyre material and aerodynamics have an effect on emission formation. More research with new studded tyre types is required to further specify the results. 10

11 Hiekoitus REDUST-hankkeen hiekoitustesteissä kokeiltiin eri kokoja laatuluokkien hiekoitusmateriaaleja ja seurattiin niiden vaikutusta lyhytaikaiseen pölynmuodostukseen testitiellä. Hiekoitustoimenpiteet aiheuttivat merkittävää pölyämistä erityisesti, jos hiekoitusmateriaalin laatu oli heikko. Pölyäminen oli vähäisempää märkäseulotulla materiaalilla, josta hienoimmat raekoot (<1 2 mm) oli poistettu. Materiaalin valinnalla ja laadunvarmistuksella voidaan edesauttaa katupölyn vähentämistä. Ilmanlaadun kannalta olisi parasta, jos hiekoitusta voitaisiin korvata muilla liukkaudentorjuntakeinoilla. Pölynsidonta Pölynsidonnalla tarkoitetaan REDUST-hankkeen yhteydessä päällystettyjen katujen kastelua pölyämistä estävillä liuoksilla. Hankkeessa testattiin kalsiumkloridi- ja kaliumformiaattiliuoksia eri levitystekniikoilla. Pölynsidonta tuotti REDUST-demonstraatioissa kaikkein varmimmat tulokset lyhytaikaiseen katupölyn vähentämiseen. Kadun reunoille ja keskiviivan alueelle kohdennettu täsmäpölynsidonta vähensi päästöjä noin 40 % kahden päivän ajan ja koko kaistan pölynsidonta noin 60 % kolmen päivän ajan. Vaikutuksen voimakkuus ja kesto riippuvat aina olosuhteista, kuten säästä, liikennemääristä ja tienpinnan toimenpidettä edeltävästä pölyisyydestä. Pääkaupunkiseudulla käytetään pölynsidontaan pääasiassa kalsiumkloridia. Kaliumformiaattia voidaan puolestaan käyttää biohajoavien ominaisuuksiensa ansiosta myös herkemmillä pohjavesialueilla. Hankkeen tulosten perusteella pölynsidontaa suositellaan tehokkaana keinona katupölypäästöjen vähentämiseen, kun katupölypäästöt aiheuttavat ilmanlaatuongelmia. Toimenpiteiden suunnittelussa tulee kuitenkin huomioida myös suolan käytöstä ympäristöön kohdistuvat muut rasitteet. Näiden mahdollisten sivuvaikutusten merkittävyys riippuu toimenpiteen toteutuspaikasta ja käytetyn aineen ominaisuuksista, levitystavasta ja määrästä. Dramaattisia sivuvaikutuksia ei kuitenkaan ole odotettavissa ainakaan alueilla, joilla suolausta käytetään ennestään liukkaudentorjuntaan, sillä kyse on samankaltaisista aineista pienemmissä määrin. Pölynsidonnassa on tarpeen huomioida myös liikenneturvallisuus, sillä liian suuret ainemäärät voivat liukastaa ajoratoja. Traction sanding Short term street dust emissions of traction sanding materials of different size fractions and quality were studied in the REDUST demonstrations. Traction sanding actions caused significant street dust emissions especially if the quality of the traction sanding material was low. Lower dust emissions were measured for wet sieved traction sanding material from which the finest size fractions (<1 2 mm) were removed. The choice of traction sanding material and quality control help to mitigate street dust emissions. From the air quality point of view it would be best if traction sanding could be replaced with other traction control methods. Dust binding Dust binding in the context of the REDUST project refers to spreading of liquid solutions on paved streets to mitigate street dust emissions. In the project calcium chloride and potassium formate solutions were tested with different spreading tecniques. Dust binding produced the most reliable results for short term reduction of street dust emissions in the REDUST demonstrations. Targeted dust binding to street edges and to the area in the middle of the lanes decreased street dust emissions by approximately 40% during two days after the action and whole lane dust binding by approximately 60% for three days after the action. The dust mitigation power and duration of the action always depend on conditions such as weather, traffic and initial dust load on the street surface. In the Finnish capital area mainly calcium chloride is used for dust binding. Potassium formate may be used also at sensitive ground water areas due to its biodegradable properties. According to the project results dust binding is recommended as an efficient measure to mitigate street dust emissions during times when street dust emissions cause air quality problems. In the planning of potential dust binding actions the environmental burden caused by salt use must also be considered. The significance of potential side effects depends on the action location and properties, spreading technique and amount of dust binding material used. Dramatic side effects are not to be expected at least at areas where salt is already used for traction control purposes, as dust binding materials are often similar substances in smaller quantities. Also traffic safety should be considered, because too large amounts of dust binding solution may make the street slippery. 11

12 Päivittäiset PM 10 päästöt (kg/km) Helsingin keskusta (Mannerheimintie) EI RESUSPENSIOTA: Märkä, jäinen tai luminen katu Katujen puhdistus Pölynsidonta PÖLYPÄÄSTÖ: 10 Päästöarvio Päivämäärä REDUST-hankkeen työpaketissa 3 arvioitiin, että kevätpölykauden aikaan parannetuilla pölynsidonta- ja pesutoimenpiteillä voitaisiin vähentää 25 % vilkkaiden liikennekohteiden katupölypäästöistä. Kuvassa mustat palkit kuvaavat katupölypäästöä ja värilliset osuudet arvioita parannetulla kunnossapidolla vähennetystä pölymäärästä. Daily PM 10 emission per distance (kg/km) Helsinki Centre (Mannerheimintie) NO RESUSPENSION: Wet, icy or snowy street Street cleaning Dust binding Empty row DUST EMISSION: Emission estimate Empty row Date In the final report of REDUST Action 3 it was estimated that it is possible to reduce 25% of street dust emissions during the spring dust period with improved dust binding and street cleaning actions. In the figure black bars indicate street dust emission estimate and coloured sections the estimate of street dust amount reduced with improved maintenance actions. Katujen puhdistus REDUST-hankkeen demonstraatioissa parhaat pesutulokset hengitettävän katupölyn vähentämisessä saatiin menetelmillä, joihin liittyy korkeapaineinen vesipesu. Parhaat tulokset saatiin modernilla painepesevällä imulakaisukoneella. Laitteessa on perinteiseen imulakaisukoneeseen verrattuna lisäksi painepesurit, jotka irrottavat likaa myös tien huokosista. Testattaessa perinteistä imulakaisukonetta ei havaittu vähennyksiä hengitettävän katupölyn päästöissä. Menetelmä perustuu mekaaniseen harjaukseen ja imuun, joka ei syväpuhdista tietä samalla tavalla kuin painepesevät koneet. Perinteinen imulakaisukone näytti kuitenkin toimivan myös hengitettävän kokoluokan katupölyn vähentämisessä, kun laitetta käytettiin yhdessä erillisen painepesuauton kanssa. Karkean materiaalin Street cleaning Best results for respirable street dust mitigation in the REDUST street cleaning demonstration tests were achieved with methods which apply high pressure water washing, such as the modern street scrubber. Compared to traditional suction sweeper the modern street scrubber has additional high pressure washers which reach the dust accumulated in the pores of street surfaces. Reduction in respirable street dust emissions was not recorded for a traditional suction sweeper in the demonstration testing. The method is based on mechanical brushing and suction, which does not deep-clean the street surface like the machines with actual pressure washers. But when the traditional suction sweeper was operated in combination with a separate washing lorry, reductions in respirable 12

13 poistossa perinteisempiä laitteita ja menetelmiä tarvitaan edelleen. Toistaiseksi modernien painepesevien laitteiden kapasiteetti ja saatavuus ovat myös rajoitettuja. Modernien laitteiden käyttö olisi kuitenkin erityisen tärkeää korkean kunnossapitoprioriteetin alueilla, joilla paljon ihmisiä altistuu katupölyn haitoille. Kunnossapidon toimintamallit Hankkeen tutkimuksissa kävi selvästi ilmi, että aikaisin keväällä aloitetut kunnossapitotoimenpiteet ovat kaikkein tehokkaimpia sekä päästöjen vähentämisen että kustannustehokkuuden näkökulmasta. Tehokkain toimintatapa pölynsidonnassa on se, että kunnossapito-organisaatiot itse seuraavat sääennusteita ja katupölytilannetta ja suunnittelevat toimenpiteitä sen mukaisesti. Parhaassa tapauksessa ennakoivalla pölynsidonnalla voidaan paikallisesti estää pahimmat katupölypäivät jo ennalta. Katujen puhdistuksen suunnittelussa kohteiden priorisoinnilla on merkitystä, sillä varsinkin viimeisintä tekniikkaa edustavaa sesonkiluonteista kalustoa on tyypillisesti rajoitetusti saatavilla. Vilkkaasti liikennöityjä ja tiheästi asutettuja kohteita tulisi priorisoida työohjelmissa suurimpien haittojen estämiseksi. street dust emissions were achieved. The older generation equipment will still be required to remove coarser fractions of street dust. Also the availability and capacity of modern street scrubber machines is for the time being limited. Operation with modern equipment is especially important in the high maintenance priority locations, where many people are exposed to the negative effects of street dust. Operation models of maintenance During the REDUST project it was clearly found that the maintenance measures started early on in the spring were the most efficient both from emission reduction and cost perspectives. The most efficient method of operation in dust binding is that the maintenance organizations proactively perform dust binding actions based on weather forecasts and air quality monitoring data. In the best case the anticipatory dust binding actions may locally prevent the worst street dust days altogether. In the planning of street cleaning actions location prioritization is important, because specialized seasonal equipment such as modern street scrubbers have limited availability. Densely populated areas with high traffic volumes should be prioritized in the work programs to minimize the negative effects of street dust. 13

14 Parhaat käytännöt hiekoituksessa PM 10 -katupölyn vähentämiseksi Seulomattoman ja hienojakoisen hiekoitusmateriaalin käyttöä tulisi välttää, sillä ne sisältävät huomattavasti pölyä. Materiaalina tulisi suosia kulutuskestävää hiekoitusmateriaalia, josta hienoimmat raekoot (<1-2mm) on seulottu. Märkäseulontaa tulisi suosia menetelmänä hienoimpien raekokojen poistamiseen. Hiekoitusta tulisi käyttää vain alueilla, joilla sitä erityisesti tarvitaan, kuten risteyksissä, bussipysäkeillä, mäissä ja liikennevaloissa. Vaihtoehtoja hiekoitukselle pitäisi etsiä. Laadunvarmistusta hankinta- ja kunnossapito-organisaatioissa tulisi kehittää siten, että heikkolaatuiset hiekoitusmateriaalierät huomataan nopeasti ja virhe korjataan. Parhaat käytännöt pölynsidonnassa PM 10 -katupölyn vähentämiseksi Kalsiumkloridi (CaCl 2, 10 paino-% liuos) vähentää tehokkaasti katupölypäästöjä asfaltoiduilla teillä. CaCl 2 on tehokkaimmillaan, kun ilman suhteellinen kosteus on korkea. Täsmälevitystekniikkaa kanttikiville, tien reunoille ja kaistojen väliin suositellaan pääasiallisena levitystekniikkana haitallisten sivuvaikutusten vähentämiseksi. Koko kaistan levitystekniikkaa voidaan käyttää tehokkaana työkaluna pahimpina katupölypäivinä. Pölynsidontakäsittelyt tulisi tehdä aikaisin aamulla ennen aamuruuhkaa. Keskellä aurinkoista ja hyvin kuivaa päivää toteutetun pölynsidontakäsittelyn teho saattaa olla heikko. Pölynsidontakäsittelyjen suunnittelussa tulee huomioida paikalliset ympäristöolosuhteet, sillä CaCl 2 aiheuttaa korroosiota metallille ja betonille ja voi vahingoittaa kasveja ja pohjavettä. Kaliumformiaattia (KCOOH) voi käyttää pölynsidontaan pohjavesialueilla. Liikenneturvallisuus tulisi huomioida ja mahdolliset ongelmalliset tieosuudet käsitellä vähennetyillä ainemäärillä tai jättää kokonaan työohjelman ulkopuolelle. Asianmukaisia liikennemerkkejä tai nopeusrajoituksia voidaan harkita tieosuuksille, joilla tarvitaan toistuvia pölynsidontakäsittelyjä. Parhaat käytännöt katujen puhdistuksessa PM 10 -katupölyn vähentämiseksi Moderni painepesevä imulakaisukone (PIMU) vähentää tehokkaasti PM 10 -katupölypäästöjä ja sen käyttöä suositellaan parhaan puhdistusvaikutuksen saavuttamiseksi. Perinteinen imulakaisukone vähentää PM 10 -katupölypäästöjä, kun sitä käytetään yhdessä korkeapaineisen vesipesun kanssa (yhdistelmäpesu). Puhdistustoimenpiteet pitäisi aloittaa mahdollisimman aikaisin keväällä ja kohdentaa hyvin pölyisiin korkean prioriteetin kohteisiin, kuten kaupunkien keskustoihin, parhaan kustannus- ja pölynvähennystehokkuuden saavuttamiseksi. Parhaan mahdollisen pesutuloksen saavuttamiseksi puhdistus modernilla painepesevällä imulakaisukoneella olisi hyvä toistaa myöhemmin keväällä, koska yksi puhdistuskerta ei poista kaikkea PM 10 -pölyä muodostavaa materiaalia tien pinnasta. 14

15 Best practices in traction sanding to reduce PM 10 street dust Avoid non-sieved, fine grained sanding materials as they contain significant amounts of dust. Prefer wear resistant sanding materials from which fine grain sizes (<1-2mm) have been sieved. Prefer wet-sieving as the method to remove finer grain sizes. Use of traction sanding should be targeted only to areas where there is high need for traction; e.g. junctions, bus-stops, hills and traffic lights. Alternatives to sanding should be sought. Quality control of the procurement and maintenance functions should be developed so that inferior quality shipments of traction sanding materials will be quickly discovered and the mistake corrected. Best practices in dust binding to reduce PM 10 street dust Calcium chloride (CaCl 2, 10 weight-% solution) treatments efficiently prevent dust emissions from paved streets. CaCl 2 is most efficient when RH is high. Targeted spreading technique to kerbs, street edges and between the lanes is recommended as the main method for dust binding to minimize negative side-effects. Whole lane dust binding may be used as an efficient tool on the worst street dust days. Dust binding treatments should be performed early in the morning before the rush-hour traffic. Dust binding during a sunny and very dry mid-day may not be as efficient. Consider the local environmental factors before applying dust binding treatments, as CaCl 2 is corrosive for metal and concrete and may harm plants and ground water deposits. Potassium formate may be used for dust binding on areas where ground water deposits are at risk. Traffic safety should be considered and sections where traction problems are foreseen should be treated with decreased solution amounts or be excluded from the work program. Appropriate traffic signs or speed limit reductions may be considered on sections where extensive dust binding treatments are required. Best practices in street cleaning to reduce PM 10 street dust Modern street scrubber efficiently reduces PM 10 street dust emissions and is recommended to be used to achieve the best cleaning results. Traditional vacuum sweeper reduces PM 10 street dust emissions when it is used in combination with high pressure water washing (combination cleaning). Cleaning operations should be started early in the spring and targeted to very dusty high priority locations, such as city centres, to achieve best cost- and dust reduction efficiency. To achieve best cleaning results modern street scrubber treatment should be repeated later in the spring because one cleaning operation does not remove all PM 10 dust forming material from the street. 15

16 Kunnossapidon strategia Kunnossapidon strategialla on mahdollista vaikuttaa ilmanlaatuun liittyvien strategisten ympäristötavoitteiden saavuttamiseen. REDUST-hankkeen työpaketin 4 loppuraportissa ilmanlaadun kehitystä tukevan kunnossapidon strategian osa-alueiksi tunnistettiin seuraavat tekijät: Tavoitteet: kunnianhimoiset mutta realistiset pitkän ja lyhyen aikavälin tavoitteet. Esimerkiksi PM 10 -katupölyn pitoisuuksien vähentäminen kevätkausilla. Keinot tavoitteiden saavuttamiseksi: kunnossapidon käytettävissä on useita työkaluja katupölytilanteen parantamiseksi. REDUST-hankkeen parhaat käytännöt -raportin suosituksissa esitettiin toimenpiteitä liukkaudentorjunnan, pölynsidonnan ja katujen puhdistuksen osa-alueilla. Maintenance strategy It is possible to contribute to the achievement of strategic environmental goals of air quality through the implementation of maintenance strategy. In the final report of Action 4 of REDUST the following factors were identified as parts of maintenance strategy to support air quality improvements: Objectives: ambitious but relevant and correctly set longand short-term objectives. For example reductions of PM 10 street dust levels during spring periods. Tools to achieve the objectives: maintenance organizations have many tools to improve street dust situation. In the best practices report of REDUST recommendations were made regarding traction control, dust binding and street cleaning actions. 16

17 60 Ylityspäivien lukumäärä (kpl) Syksy ( ) Kesä ( ) Kevät ( ) Talvi ( ) Raja-arvo enintään 35 päivänä PM 10 yli 50 µg/m Vuosi PM 10 -vuorokausiraja-arvotason (50 µg/m 3 ) ylityspäivien lukumäärä Helsingin keskustan Mannerheimintien mittausasemalla Palkkien vihreät osat kuvaavat kevätkausien ylityspäivien lukumäärää, jotka johtuvat yleensä katupölystä. 60 Number of exceedance days Autumn (1 October - 31 December) Summer (16 May - 30 Septermber) Spring (15 March - 15 May) Winter (1 January - 14 March) Limit value max 35 days of over 50 µg/m 3 PM Year Number of exceedance days of PM 10 daily limit value level (50 µg/m 3 ) at Mannerheimintie air quality monitoring station in Helsinki Centre during years Green bar sections represent spring time daily limit value exceedances, which are typically caused by street dust. Tavoitteiden saavuttamisen seuranta: tavoitteiden saavuttamisen seuraaminen pitää olla mahdollista strategian tehokkaan toimeenpanon varmistamiseksi. Ilmanlaatuun ja katupölypitoisuuksiin liittyviä tavoitteita voidaan seurata joko ilmanlaadun mittausverkoston avulla tai liikkuvilla katupölyn mittauslaitteistoilla. Measuring the progress towards the objectives: to measure strategic success methods to follow up the progress need to be in place. Goals related to air quality and street dust emissions may be followed through air quality monitoring networks or mobile street dust measurement devices. 17

18 Vaikutukset ilmanlaatuun REDUST-hankkeen aikana katupölytilanne parani Helsingin keskustan mittausasemalla Mannerheimintiellä osana jo pidempään vallinnutta trendiä. REDUST-hankkeen aikana kevätaikaan tapahtuvien hengitettävien hiukkasten (PM 10 ) raja-arvotason (50 µg/m 3 ) ylityspäivien lukumäärä väheni edelleen. Myös Nuuskija-tutkimusajoneuvon mittaukset viittaavat siihen, että katupölypäästöjen trendi Helsingin keskustan mittausreitillä on selvästi laskeva. Parannetuilla kunnossapidon käytännöillä, erityisesti intensiivisellä pölynsidonnalla ja katujen puhdistuksella, uskotaan olleen merkittävä vaikutus katupölytilanteen paranemiseen Helsingissä. Muita tekijöitä laskeneiden pitoisuuksien taustalla ovat myös märkäseulotun hiekoitussepelin käyttö, hiekoituksen vähentäminen, alhaisemmat nopeusrajoitukset Helsingin keskustassa ja nastarenkaiden ominaisuuksien kehittyminen. Vaihtelevat sääolosuhteet vaikuttavat kuitenkin voimakkaasti ilmanlaatuun, ja PM 10 -vuorokausiraja-arvon ylitysriski on edelleen olemassa myös Helsingissä. Jatkossakin on siis tärkeää panostaa edelleen katupölyn torjuntaan, jotta viime vuosien positiivinen kehitys ilmanlaadussa jatkuisi myös tulevina vuosina. Impacts to air quality During the REDUST project street dust situation in the Helsinki Centre monitoring station at Mannerheimintie improved and continued a trend which began before REDUST. The spring time exceedances of the respirable particle (PM 10 ) daily limit value level (50 µg/m 3 ) continued to decline. Also the measurements by the mobile laboratory Sniffer point to a clearly declining trend of street dust emissions in the Helsinki Centre measurement route. Improved maintenance actions, especially intensive dust binding and street cleaning actions, are believed to be significant factors behind the improvements in Helsinki. Other factors affecting the declining concentrations are also the use of wet sieved traction sanding material, reduction of traction sanding, lower speed limits in the Helsinki Centre and development of studded tyre properties. Varying weather conditions have a significant impact on air quality and the risk of exceeding PM 10 daily limit value still exists also in Helsinki. Focusing on street dust mitigation work is important also in the coming years, so that the positive development in air quality may continue. 18

19 Hankkeen tiedot REDUST-hanke toteutettiin vuosina Euroopan Unionin LIFE+ ohjelman rahoitustuella. Hankkeen koko nimi Parhaat talvikunnossapidon käytännöt hengitettävän katupölyn vähentämiseen kaupunkialueilla parhaiden käytäntöjen demonstrointi, strategian kehittäminen ja käyttöönotto Hankekumppanit Helsingin kaupunki Espoon kaupunki Vantaan kaupunki Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Metropolia ammattikorkeakoulu Nordic Envicon Oy Aiemmat REDUST-julkaisut REDUST työpakettien 1 ja 2 loppuraportti: Demonstraatiotestien loppuraportti. Keskeiset tulokset ja johtopäätökset (Elokuu 2014, Englanniksi) REDUST työpaketin 3 loppuraportti: PM 10 -pölypäästöjen arviointi nykymenetelmillä ja arvio päästövähennyksistä parannetuilla menetelmillä. (Lokakuu 2014, Englanniksi) REDUST työpaketin 4 loppuraportti: Talvikunnossapidon strategia käyttökelpoisilla parannetuilla menetelmillä. (Joulukuu 2014, Englanniksi) REDUST Parhaat talvikunnossapidon käytännöt hengitettävän katupölyn vähentämiseen. (Joulukuu 2014, Suomeksi ja Englanniksi) Project information REDUST project was carried out in with funding support from the European Union LIFE+ scheme. Full project name Best winter maintenance practices to reduce respirable street dust in urban areas demonstration of best practices, strategy development and implementation Project partners City of Helsinki City of Espoo City of Vantaa Helsinki Region Environmental Services Authority Metropolia University of Applied Sciences Nordic Envicon Oy Earlier REDUST publications REDUST Actions 1 and 2 Final report: Demonstration test final report. Main results and conclusions. (August 2014) REDUST Action 3 Final report: PM 10 dust emission estimates for current measures and estimation of emission reductions due to additional measures. (October 2014) REDUST Action 4 Final report: Winter maintenance strategy with feasible additional measures. (December 2014) REDUST Best practices in winter maintenance to reduce respirable street dust. (December 2014) 19

20 City of Helsinki Media Bank / Seppo Laakso Helsingin kaupungin ympäristökeskus PL 500, Helsingin kaupunki City of Helsinki Environment Centre P.O.B 500, City of Helsinki