Kadunpuhdistuksen ja kaluston laadunvarmistus

Transkriptio

1 Kadunpuhdistuksen ja kaluston laadunvarmistus Kupiainen K., Pirjola L., Ritola R Sisällys: Johdanto OSA I. Kadun pinnan PM10 puhtaustasovaatimukset ja niiden todentaminen 1. Päästöindeksilaskenta ajoneuvoalustaillle katupölypäästömittausjärjestelmille 2. Pölypäästön tavoitetason määritteleminen 3. Ajoneuvoalustaiset kadun pinnan PM10-päästön mittausjärjestelmät 3.1. Nuuskija-auto 3.2. Henkilöautoalustainen mittausjärestelmä (Opel Vectra, Nordic Envicon) 4. Ajoneuvoalustaisten mittausjärjestelmien vaatimuksia ja vertailumittausten toteutus 5. Tavoitetasojen valvonnan toteuttamistapoja OSA II. Puhdistuskaluston vaikutus PM10 katupölyyn LIITTEET

2 Johdanto KAPU3 hankesuunnitelmassa todetaan hankkeen yhdeksi tavoitteeksi: luoda ohjeistus siitä miten katujen pintojen puhdistumista ja puhdistuskaluston tehokkuutta voisi jatkossa valvoa ja tarkkailla. Tämä raportti esittelee ohjeistusta, menetelmiä ja lähestymistapoja tukemaan ko. valvontatyötä. Raportin ensimmäinen osa keskittyy kadun pinnan PM10 puhtaustasovaatimusten määrittelemiseen ja puhtaustason todentamisen tapoihin ja työkaluihin. Raportin toisessa osassa on koottu mm. KAPU-hankkeiden tulosten pohjalta saatuja kokemuksia puhdistuskaluston ja talvikunnossapidon vaikutuksesta PM10 katupölyyn. KAPU3-hankkeessa on suunniteltu aikaisemman, KAPU1- ja KAPU2-hankkeessa tuotetun tiedon pohjalta päästöindeksi-laskenta, jota voidaan käyttää yhteismitallistamaan jatkossa mahdollisesti käyttöön tulevien eri mitta-ajoneuvojen signaaleja. Lisäksi on suunniteltu ja testattu käytännöt vertailumittausten tekemiseksi eri mitta-ajoneuvojen välillä. Päästöindeksilaskennassa katujen pölypäästötasot on muunnettu NUUSKIJAsignaalista indeksinarvoiksi, joiden perusteella kaupungit voivat määritellä vaatimukset kadun pinnan pölypäästötasoille (indeksin arvo).

3 OSA I. Kadun pinnan PM10 puhtaustasovaatimukset ja niiden todentaminen 1. Päästöindeksilaskenta ajoneuvoalustaselle katupölypäästömittausjärjestelmille Tässä luvussa esitellään päästöindeksin määritelmä ja indeksin arvoihin perustuvat puhtauskriteerit ajoneuvoalustaisille kadun pinnan PM10-päästön mittausjärjestelmille. Puhtauskriteerit ovat suuntaaantavia ja perustuvat KAPU1- ja KAPU2-hankkeissa saatuihin kokemuksiin ja tuloksiin. Näin ollen indeksin määrittelyn kuvauksessa on käytetty Nuuskija-auton mittaustuloksia. Luvussa N esiteltävän mitta-autojen signaalin vertailun avulla vastaavat pitoisuusarvot on mahdollista tuottaa myös muille mitta-autoille. Indeksi arvot, väriskaala ja niitä vastaavat Nuuskija-pitoisuudet on esitetty kuvassa 1. Vuoden 2007 KAPUhankkeen loppuraportissa (Tervahattu ym. 2007) päädyttiin arvioon, että Nuuskija-päästö μg/m 3 saattaisi olla sopiva vaatimustaso päästötasolle, jolloin PM 10 -hiukkasten raja-arvotaso ilmanlaatumittauksissa ei ylittyisi pääasiassa katupölyn vaikutuksesta normaalissa sääolosuhteessa. Näin ollen indeksin määrittelyssä on päädytty ratkaisuun, että arvo 100 kuvaa kadun pinnan puhtaustasoa kevätpuhdistusten jälkeen, jolloin Nuuskijalla mitattu päästötaso on ollut (1000) μg/m 3 (Tervahattu ym. 2007, Kupiainen ym. 2009). Näiltä osin tutkimuksia kannattaa kuitenkin jatkaa erilaisissa katuympäristöissä ja päästötilanteissa. Muilta osin indeksi on määritelty siten, että Nuuskijalla mitattu PM 10 -pitoisuus jaettuna 20:llä palauttaa indeksin arvon. Indeksi Indeksin väri Conc. (ug/m) Määritelmä Erittäin märkä tai puhdas tienpinta Kesäaikainen puhdas tien pinta Tienpinta kevätpuhdistusten jälkeen Toimenpiteitä vaaditaan Toimenpiteitä vaaditaan Toimenpiteitä vaaditaan >600 >12000 Toimenpiteitä vaaditaan Kuva 1. Indeksin arvo, väriskaala, vastaava Nuuskija-pitoisuus ja määritelmä. 2. Pölypäästön tavoitetason määritteleminen Katujen puhdistusta valvovan tahon vastuulla on määrittää, mihin pölypäästön tavoitetaso asetetaan ja miten pitkältä katuosuudelta tavoitteen toteutumista tarkkaillaan tai vaaditaan. Tässä luvussa on esitetty erilaisia tapoja asettaa tavoite ko. määritystyön tueksi. Tavoitetaso voi myös vaihdella kohteen mukaan ja esimerkiksi ilmanlaadun kannalta herkemmissä kohteissa vaatimukset voivat olla tiukemmat. Tavoitetasolle voi harkita asetettavaksi myös aikaporrastusta. Esimerkiksi maalis-huhtikuulla vaaditaan puhdistuksen tavoitetasoksi indeksin arvo 150, toukokuun puoleen väliin 100 ja kesäkuussa alle 50. Esimerkkitapoja katu- tai katuosuuskohtaisen tavoitetason määrittelemiseksi:

4 Tapa 1. Määritellään katuosuuden pituus, jolle tavoitetaso vaaditaan: Katu on jaettu 500 metrin jaksoihin. Yksittäisen jakson keskiarvon on saatava indeksin arvo 100 tai alle. Koko katuosuuden tai jollakin muulla kuin etäisyysperusteisesti määritellyn osuuden, esim. kortteliväli, kesiarvon on saatava indeksin arvo 100 tai alle. Tapa 2. Laatukontrollin läpikäyneen mittausaineiston yksittäisille mittausarvoille määritellään jokin yläraja tai tavoitetaso Yksittäiset mittausarvot eivät saa ylittää indeksinarvoa 100. Tämä on varsin tiukka tavoite ja vaatii myös aineiston käsittelyltä poikkeavien arvojen tarkkaa tulkintaa. Koko katuosuudella 75 prosenttia yksittäisistä mittausarvoista tulee saada indeksinarvon 100 tai alle (sisältää oletuksen, että mittausarvoja on tarpeeksi) KAPU-raporteissa on tulosten esittelemisessä sovellettu tapaa 1 (Tervahattu ym ja Kupiainen ym. 2009). Aineisto on käsitelty siten, että yksittäisistä Nuuskija-autolla mitatuista pitoisuusarvoista on laskettu katu- tai katuosuuskohtaiset keskiarvot. Tuloksia on esitetty sekä katukeskiarvoina että päällystetyypin perusteella jaettujen katuosuuksien keskiarvoina. Molemmissa tavoissa mukana on ollut hyvinkin eri mittaisia katuja. 3. Ajoneuvoalustaiset kadun pinnan PM10-päästön mittausjärjestelmät Kadunpinnan PM 10 -päästön mittaukseen on kehitelty monenlaisia laitteita ja mittausjärjestelmiä. Ajoneuvoalustaisten mittauslaitteiden etuna on niiden kyky tehdä mittauksia aikaan ja paikkaan sitomatta, muuttuvissa olosuhteissa, laajoilla alueilla, ja suoraan katujen pinnoilta, jolloin niillä päästään mittaamaan mm. katujen puhdistus- ja kunnossapitotoimien merkitystä ja tehokkuutta. Seuraavassa on lyhyt kuvaus Suomessa, Yhdysvalloissa ja Ruotsissa kehitellyistä ja testatuista ajoneuvoalustaisista PM10- mittauslaitteista, joiden pääpiirteet ja toimintaperiaatteet ovat hyvin samankaltaiset Nuuskija-auto Metropolian ammattikorkeakoulussa suunniteltu ja kehitetty Nuuskija-auto on liikkuva ilmanlaadun tutkimuslaboratorio. Mittausjärjestelmä ja laitteet on asennettu diesel-käyttöiseen VW LT 35 pakettiautoon. Nuuskijalla voidaan mitata pakokaasuperäisiä kaasu- ja hiukkaspäästöjä, hiukkasten kokojakaumaa sekä auton renkaan nostattamia katupölypäästöjä, erikoisvahvuutena ovat onlinemittaukset todellisissa liikennetilanteissa (Pirjola et al., 2004; 2006; 2009; 2010).

5 Kuva 2. Katupölypitoisuutta mitataan Nuuskijan vasemman takarenkaan takaa, mittalaitteita ja tietokoneet. Nuuskijan vasemman takarenkaan nostattama katupöly kerätään pyörän takana olevaan kartiomaiseen suuaukkoon (20 cmx20 cm). Näyte imetään auton katolla olevan pumpun avulla putkistoon, josta se haarautetaan PM10 pitoisuutta mittaaville laitteille TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) ja DustTrak sekä hiukkasten kokojakaumaa ja kokonaislukumäärä-pitoisuutta mittaavalle laitteelle ELPI (Electrical Low Pressure Impactor). ELPIn avulla saadaan laskettua myös massapitoisuuden kokojakauma, jos hiukkasten tiheys tunnetaan ja hiukkasten tilavuutta approksimoidaan pallolla. Lisäksi taustapitoisuutta mitataan auton etupuskurin yläpuolelta toisella DustTrak:lla ja ELPI:llä. Sekä ELPIn että DustTrakin aikaresoluutio on 1 sekunti, kun taas TEOM on hitaampi ja tallentaa 30 s liukuvaa keskiarvoa 10 s välein. Nuuskija-auton katolla on sääasema. GPS:n avulla saadaan tallennettua paikkatiedot ja auton nopeus. Mittarenkaalla on huomattava merkitys pölyemissioon. Nastarenkaat kuluttavat enemmän tien pintaa, mutta VIEME-projektissa tehtyjen tutkimusten mukaan likaisilla kadunpinnoilla kitkarenkaat nostattavat pölyä ilmaan enemmän kuin nasta- ja kesärenkaat (VIEME loppuraportti 2008; Pirjola et al., 2010). Nuuskijan mittarenkaana on KAPU-mittauksissa käytetty vuodesta 2007 lähtien pelkkää Nuuskijan omaa kitkarengasta. Pölyn resuspensioon vaikuttaa myös renkaan ikä. Nuuskijan kitkarengas Nokian Hakkapeliitta CQ 225/70/R15 vaihdettiin uuteen Nokian Hakkapeliitta CR 225/70/R15 keväällä Vanhalla renkaalla oli ajokilometreja kertynyt useita kymmeniä tuhansia. KAPU3-hankkeessa tehtiin vertailumittausket, joiden tarkoituksena oli selvittää uuden ja vanhan mittarenkaan pitoisuusero ja pohtia keinoja miten se tulisi huomioida tulosten käsittelyssä ja jatkotutkimuksissa. Helsingin KAPU-reitti ajettiin vaihtopäivänä ensin vanhalla, sitten uudella ja vielä kerran vanhalla renkaalla. Tulokset osoittivat, että reitin keskiarvopitoisuus (PM10) uudella renkaalla oli n. 30% suurempi kuin vanhalla (kuva 3, vasemmalla). Testi toistettiin , kun uudella renkaalla oli ajettu n km. Rengas oli ikääntynyt ja systemaattisia eroja eri kaduilla ei vanhaan renkaaseen verrattuna ollut enää havaittavissa (kuva 3 oikealla). Johtopäätöksenä todettiin, että noin 5000 km sisäänajo uudelle kitkarenkaalle on tarpeen, joskin mittaukset kannattaa vielä toistaa korkeammilla kadunpinnan pölytasoilla. Jatkossa kannattaa selvittää myös standardoidun melumittarenkaan käyttökelpoisuutta pölymittauksiin. KAPU Helsinki Rengasvertailu Helsinki PM10 (ug/m3) Uusi/Vanha 1,32 Vanha kitkarengas Uusi kitkarengas Vanha kitkarengas Vanha (µg/m3) y = x R² = Uusi (µg/m3) Kuva 3. Mittarengasvertailun tulokset (vasen kuva) ja (oikea kuva)

6 3.2. Henkilöautoalustainen mittausjärestelmä (Opel Vectra, Nordic Envicon) Vectraan rakennettu mittausjärjestelmä perustuu TRAKER-mittausmenetelmään. Mittaus suoritetaan vasemman eturenkaan takaa nousevasta ilmavirtauksesta, joka imetään suulakkeen kautta mittausputkistoon ja mitataan Dust Trak-mittalaitteella. Lisäksi auton etupuskurin alle on sijoitettu toinen putkisto, joka tuo edestä imettävää ilmavirtaa toiselle mittalaitteelle (Dust Trak), jolla mitataan taustailman pienhiukkasmäärää. Auton katolla on puhallin, joka synnyttää virtauksen putkistoon. Ilmavirran tulee olla laminaarinen (hiukkaset etenevät tasaisissa rinnakkaisissa kerroksissa), ja näytteenoton kohdalla isokineettinen (näytteenottoputki asetetaan samansuuntaisesti näytevirtauksen kanssa, ja virtausnopeudet säädetään samansuuruisiksi), jolloin minimoidaan hiukkasten häviö putkistossa ennen näytteenottoa ja varmistetaan näytteiden laatu. Mittausdata tallennetaan laitteiden omiin muisteihin ja siirretään mittausajon päätteeksi autoon sijoitetulle kannettavalle tietokoneelle. Tietokoneeseen on yhdistetty myös GPS-paikannin. Vectraan rakennetun mittauslaitteiston etuja ovat vertailtavuus henkilöauton renkaiden synnyttämän päästön kanssa (vrt. Nuuskija) sekä helppo ja nopea mittalaitteiden asennus ja purku. Kuva 5. Opel Vectraan asennettu ajoneuvoalustainen mittauslaitteisto. Kuva sivuputkituksesta ja kuljettajan puoleisien eturenkaan taakse asennetusta näytteenottoputkesta. 4. Ajoneuvoalustaisten mittausjärjestelmien vaatimuksia ja vertailumittausten toteutus Ajoneuvoalustaisissa katupölyn mittausjärjestelmissä käytettävien mittalaitteiden on oltava jatkuvatoimisia ja varustettuna riittävän tiheällä aikaresoluutiolla. Esimerkiksi Nuuskijassa on käytetty sekä TEOMmittalaitetta, jossa katupölymittauksissa on 30 sekunnin liukuvaa keskiarvoa tallennettu 10 sekunnin välein, että DustTrak-mittalaitetta, jossa mittausarvot tallennetaan joka sekunti ja aineistosta voidaan laskea haluttuja parametrejä (esim. katukohtaisia keskiarvoja). Laitteistojen on todettu soveltuvan hyvin katupölyn mittauksiin. Mittauksissa käytettävä rengas on dokumentoitava mallin, iän ja käyttökilometrien osalta. Nuuskijassa on päädytty käyttämään kitkarengasta, jota ennen käyttöönottoa verrataan aikaisempaan mittarenkaaseen.

7 Vierintämelun tutkimuksiin on kehitetty standardirengas, jonka soveltuvuutta pölymittauksiin tulee selvittää. Mikäli katupölypäästöjen määritykseen käytetään useampia mitta-autoja, pitoisuusarvoja on hyvä pyrkiä yhteismitallistamaan tässä raportissa esiteltyjen tapojen avulla. Vertailuprosessin tutkimiseksi ja demonstroimiseksi henkilöautoalustaiselle Opel Vectra mittauskalustolle on tehty vertailumittauksia Nuuskija-auton kanssa keväällä ja syksyllä Vertailumittausten tavoitteena on määritellä Vectran mittausjärjestelmällä saaduille pitoisuuksille vastaavuus Nuuskija-pitoisuuden kanssa ja edelleen päästöindeksin kanssa. Näin Nuuskijalla ja Vectralla saatuja mittaustuloksia voidaan suoraan verrata. Pitoisuusarvojen yhteismitallistamisen vaiheet: i. Vertailu voidaan esittää esimerkiksi Nuuskijan TEOM-laitteen tapauksessa 30 sekunnin liukuvina keskiarvoina, tallennettuna 10 sekunnin välein. Yhteismitallistamisen taso riippuu toisaalta vertailtavien laitteiden käyttämistä aikaresoluutioista. ii. Mittausarvot yhdistetään paikkatietoaineiston perusteella paikan mukaan (lähimpien pisteiden katsotaan vastaavan toisiaan) ja määritetään vertailufunktio. Paikkakorjauksen jälkeen vertailu voidaan tehdä joko kohdan (i) aineiston perusteella tai käyttää katu-/katuosuuskeskiarvoja. iii. Vertailufunktion perusteella määritetään päästöindeksin arvot. KAPU3-hankkeen puitteissa vertailuaineistoa on kerätty kolmessa mittauksessa: Helsingissä, Porvoossa ja Helsingissä. Toistaiseksi syvällisin analyysi on tehty Porvoossa tehtyjen mittausten aineistolle. Kuvassa 4 on esitetty 30 sekunnin liukuvat keskiarvot (vasen) sekä katukeskiarvojen (oikea) vastaavuuskuvaajat. Kuvien perusteella nähdään, että niiden perusteella päädyttäisiin erilaiseen indeksin määritelmään. Toisaalta mikäli Porvoon katukeskiarvoista poistetaan Mauno Eerikäisentien arvot (Kuva 5), vastaavat 30 sekunnin ja katukeskiarvojen kuvaajat enemmän toisiaan. Porvoon vertausmittaukset tehtiin kesällä ja suurella osalla kaduista vallitsikin jo kesäaikainen päästötaso (Nuuskija-pitoisuutena n ja alle). Näin ollen erityisesti korkeammilla päästötasoilla (esim. Helsingin mittaus ) vastaavuutta tulee selvittää lisää. Huhtikuun 2010 Helsingissä tehdyn mittauksen osalta vertailutyö on kuitenkin vielä kesken Nuuskija-Vectra 30s liukuvat keskiarvot, Porvoo Nuuskija-Vectra katukeskiarvot, Porvoo Vectra µg/m y = x R² = Vectra µg/m y = x R² = Nuuskija µg/m Nuuskija µg/m3

8 Kuva 4. Nuuskijan ja Vectran Porvoossa tehtyjen vertailumittausten tuloksia. Vasemmalla 30 sekunnin liukuvat keskiarvot ja oikealla katukeskiarvot Nuuskija-Vectra katukeskiarvot, Porvoo Vectra µg/m y = x R² = Nuuskija µg/m3 Kuva 5. Nuuskijan ja Vectran Porvoossa tehtyjen vertailumittausten katukeskiarvot ilman Mauno Eerikäisentien lukuja. 5. Tavoitetasojen valvonnan toteuttamistapoja Tavoitetason valvonta voidaan järjestää siten, että tilaajataso itse omistaa kaluston, totetuttaa valvontamittaukset ja analysoi tulokset. Tämä voi käytännössä ainakin aluksi olla vaikea toteuttaa laitteiston huoltoon, käyttöön ja mittaustulosten käsittelyyn tarvittavan erikoisosaamisen vuoksi. Valvonta voidaan myös ulkoistaa riippumattomalle taholle, joka hoitaa vastuut tilaajatahon tilauksesta ja toteuttaa kohteen valvonnan tai toimittaa tulokset tilaajataholle.

9 OSA II. Puhdistuskaluston vaikutus PM10 katupölyyn Raportin osa II tarkoituksena on koota tietoa puhdistuskaluston (ml. pölynsidonta) vaikutuksesta PM10 katupölyn pitoisuuksiin ja päästöihin. Tähän osioon on koottu tuloksia kotimaisista KAPU-hankkeista sekä kansainvälisestä tutkimuskirjallisuudesta. Kansainvälisen tutkimuskirjallisuuden käsittely tukeutuu pitkälti Nordic Envicon Oy:n vuonna 2007 tekemään lausuntoon Helsingin kaupungin ilmansuojelun toimintaohjelman katupölyä koskeviin kohtiin (Kupiainen & Tervahattu, Asiantuntijalausunto: Helsingin ilmansuojelun toimintaohjelmassa esitettävien katupölyä torjuvien toimenpiteiden vaikutusarviointi. Nordic Envicon Oy ). Kadun puhdistukseen käytettävät laitteistot voidaan jakaa imulakaisukalustoon sekä pesu- ja harjauskalustoon (Mustonen 1997). Perinteisten imulakaisulaitteiden toimintaperiaatteena on kostuttaa kadunpinnassa oleva materiaali lietteeksi, jonka harjakoneisto ohjaa imusuuttimille. Puhaltimella aikaansaatavan imun aiheuttama alipaine vetää lietteen kadun pinnasta jätekonttiin, jossa olevalle levylle liete osuu ja putoaa kontin pohjalle painovoiman vaikutuksesta. Puhdistunut imuilma jatkaa matkaansa puhaltimelle, josta se voidaan ohjata pois laitteistosta tai joissakin ratkaisuissa osin takaisin kadunpintaan (ilman kierrätys). Kostutus kuuluu usein olennaisena osana laitteiston toimintaperiaatteeseen, joten konetta voidaan käyttää veden kanssa ainoastaan +0 ºC ylemmissä lämpötiloissa. Kostutuksen tehtävänä on myös liettää hienompi pöly, ettei se vaurioita puhallinta. Kostutuksen haittana voi olla se että se voi sitoa hienompaa pölyä kadun pintaan, jolloin sitä ei saada kerättyä pois. On kehitetty myös laitteistoja, jotka eivät vaadi kostutusta. Niiden etuna on käytettävyys myös pakkasella. Kuivatekniikoiden haasteena puolestaan on pölyn leviämisen estäminen laitteiston ulkopuolelle katuympäristöön. Isommat lakaisulaitteet (jätesäiliön koko 5-6 m3) toimivat yleensä kuoma-auton alustalla. Harjauskalustossa harjat ohjaavat kadulle kertynyttä karkeaa ainesta esim. hiekkaa mekaanisesti keräystilaan. Käytössä olevia tekniikoita ovat esimerkiksi harjakoneet tai esim. traktorin etukauhan tilalle asennettava lisälaite (hiekannostokauha tai keräävä harjakauha), joka kerää materiaalin pois. Kuivaharjausta ei nykyään pääsääntöisesti tehdä sen pölyävyyden takia, vaan katu kostutetaan etukäteen tai harjakalustoon sisältyy kostutuslaitteisto. Katujen pesuun tarkoitettua kalustoa on olemassa erikokoista ja ne sisältävät yleensä vesisäiliön sekä painepesujärjestelmän. Painepesujärjestelmissä voi olla eroja suuttimien määrässä, niiden suuntauksessa ja käytettävässä paineessa. Pesussa käytettävän veden määrä voi myös vaihdella. Tutkimuksia puhdistuslaitteistojen tehokkuuksista näkyvän pölyn poistamisessa Laitteistojen tehoon puhdistaa kadun pintaa vaikuttavat esimerkiksi poistettavan materiaalin ja puhdistettavan pinnan ominaisuudet kuten huokoisuus. Tutkimuksissa on havaittu, että nykyisin käytössä oleva puhdistuskalusto voi tehokkaasti poistaa näkyvää hiekkaa ja irtoainesta kadun pinnasta, mutta tehokkuus pienemmissä kokoluokissa on selvästi heikompi. Sutherland (2003) havaitsi, että tienpinnan 2-0,5 mm irtoainespitoisuus väheni imulakaisun vaikutuksesta yli 80 prosenttia, mutta alle 0,063 mm hienoaines enää 49 prosenttia (vrt. kokonaisleijuman, eli nk. TSP-hiukkasten yläraja on noin 0,030 mm, US EPA, ). Kadunpinnan irtoaineksen massasta noin 10-15% on arvioitu olevan alle 0,1 mm kokoluokassa (Vaze & Chiew 2002). Bris ym. (1999) mukaan irtoainespitoisuudet olivat korkeimmillaan

10 kadun reunassa, reunakiven vieressä, sitten kadulla ja alhaisimmillaan jalkakäytävällä. Liukkaudentorjunta vaikuttaa irtoaineksen ja pölyn jakautumiseen kadun poikkisuunnassa. Tutkimuksia laitteiston tehokkuuksista hengitettävien hiukkasten poistossa Kaluston suunnitteluperiaatteena on ollut lähinnä näkyvän lian ja irtoaineksen poisto ja vasta viime aikoina pienemmät, hengitettävän kokoluokan hiukkaset ovat tulleet ajankohtaiseksi. Tähän on vaikuttanut lähinnä yhdyskuntien ilmanlaatuongelmat, minkä vuoksi laitteistojen tehoihin puhdistaa PM10 hiukkasia on alettu yhä enemmän kiinnittää huomiota. Tutkimuksissa on havaittu laitteistojen puhdistusvaikutuksen vaihtelevan suuresti. Gustafsson ym. (2007) on esittänyt, että harjauksella ei pystytä vaikuttamaan hengitettävän pölyn määriin, mutta imulakaisu- ja painepesulaitteistoilla se on mahdollista. KAPU-projektissa tutkittiin mm. painepesun vaikutusta kadunpinnalta mitattavaan PM10-päästöön Helsingissä ja havaittiin, että pesun jälkeen päästöt olivat % alhaisempia kuin pesua ennen. Vaikutus oli suurin heti toimenpiteen jälkeen. Lisäksi todettiin, että suihkujen määrällä ja suuntaamisella sekä paineen lisäämisellä voi olla mahdollista tehostaa pesun vaikutusta. Norman & Johansson (2006) tutkivat harjauksen ja painepesun ilmanlaatuvaikutuksia Tukholmassa ja havaitsivat, että harjaus ei vaikuttanut tienvarressa mitattuihin PM10-pitoisuuksiin. Pitoisuudet tutkimusalueella olivat jopa korkeampia kuin vertailualueella. Sen sijaan painepesu vähensi PM10-pitoisuuksia osana tutkituista päivistä yli 10 %, toisaalta joinakin päivinä havaittiin myös pitoisuuden kasvua. Keskimääräinen PM10 pitoisuuden alenema 21 päivän aikana oli 6 % ja esimerkiksi ilmanlaadun PM10 vuorokausiraja-arvon numeroarvo ylittyi tutkimusalueella kahtena päivänä vähemmän kuin vertailualueella. Tekijät toteavat, että osa pitoisuuksien alenemasta voi olla seurausta pesun kostuttavasta vaikutuksesta pikemminkin kuin pölyn poistumisesta kaduilta (Norman & Johansson 2006). Düring ym. (2004) havaitsivat Berliinissä keskimäärin 6 % alempia PM10 vuorokausikeskiarvoja päivinä jolloin katuja painepestiin, mutta toteavat ettei vaikutusta ole havaittavissa, koska alenema ei ollut tilastollisesti merkitsevä. John ym. (2007) tutkivat painepesun vaikuttavuutta Duisburgissa ja havaitsivat, että PM10 vuorokausikeskiarvoja voitiin vähentää keskimäärin 2-3 μg/m3. Näin ollen, oikein ajoitettuna, painepesulla pystyttäisiin välttämään 6-9 % PM10 vuorokausirajaarvon ylityspäivistä tutkitulla kaduilla (70-80 ylityspäivää vuosina 2004 ja 2005) (John ym. 2007). Chow ym. (1990), Kuhns ym. (2003) ja Fitz (1998) ovat tutkineet imulakaisun vaikuttavuutta Yhdysvalloissa ja havainneet, ettei puhdistuksella ollut vaikutusta kadunvarressa mitattuihin PM10-pitoisuuksiin, mutta että tulosten perusteella ei voida tehdä johtopäätöksiä koko kaluston osalta. Tutkijoiden mukaan tutkitut laitteistot päästivät selvästi hienompaa pölyä ympäristöön. Tämä viittasi siihen, ettei imusuulakkeiden imuteho tai imujärjestelmän suojat ole olleet riittäviä estämään pölyä leviämästä. Myös poistoilman suodatuksessa on voinut ollut puutteita. Uudemmassa kalustossa on kiinnitetty huomiota näihin näkökohtiin, mutta kalustojen puhdistustehokkuudet hengitettävien hiukkasten kokoluokassa voivat vaihdella suuresti (Fitz & Bumiller 2000). KAPU-projektissa havaittiin isoilla imulakaisulaitteistoilla selvempiä vähenemiä kadun pinnan PM10- päästötasossa kuin keskisuurella laitteistolla, mutta imulakaisun yhteydessä kadut myös painepestiin. Käytännön puhdistustyössä eri kalustotyyppejä käytetään usein samanaikaisesti. Esimerkiksi Helsingin keväisessä hiekanpoistossa käytetään harjausta, imulakaisua ja painepesua samassa yhteydessä. Lisäksi puhdistuksen ohella voidaan käyttää myös pölynsidontaa. KAPU-projektissa havaittiin Helsingin toimenpiteiden vähentävän kadun pinnan PM10-päästötasoa merkittävästikin, mutta erityisesti

11 alkukeväästä puhdistuksen vaikutus oli lyhytaikainen, vain noin 1-2 päivää, minkä jälkeen päästötaso oli palannut puhdistusta edeltävälle tasolle tai jopa sen yli. Kevään edetessä toimenpiteiden vaikuttavuusaika piteni. Päästötasojen alenemisen syinä eriteltiin KAPU-projektissa pintojen kostumisen ja pölynsidonnan päästöjä alentava vaikutus sekä pölyn ja irtoaineksen poistuminen katuympäristöstä. Tulokset osoittavat, että viime kädessä katujen puhdistuksen tehokkuus riippuu paitsi käytettävän laitteiston tehokkuudesta myös puhdistuksen toistojen tiheydestä. Tarvittava määrä puhdistuksen toistoja riippuu puolestaan katuja likaavien pölyn lähteiden voimakkuuksista. Alkukeväästä pölyä vielä vapautuu tehokkaasti, joten kadut nopeastikin voivat likaantua puhdistusta edeltävälle tasolle tai sen yli. Huomioitavaa on kuitenkin, että KAPUprojektissa tutkituilla menetelmillä kertapuhdistuksella ei saatu katujen pölyisyyttä alennettua kesäiselle puhtaustasolle. Taiwanissa Chang ym. (2005) havaitsivat kadun imulakaisun ja pesun yhdistelmän vähentävän tienvarressa mitattuja TSP-pitoisuuksia %. Pitoisuudet nousivat aluksi hetkellisesti voimakkaasti, mutta laskivat sitten ja asettuivat puolen tunnin jälkeen noin 70 % tasolle verrattuna tilanteeseen ennen puhdistusta. Puhdistustoimenpiteiden vaikutus kesti 3-4 tuntia. Trondheimissä (Trondheim kommune & Statens vegvesen 2005) on käytössä imulakaisun ja MgCl2-pölynsidonnan (20 %-liuos, levitysmäärä n. 15 g/m2) yhdistelmä, jolla on saatu katuolosuhteissa alennettua PM10-vuorokausikeskiarvoa keskimäärin %, riippuen kohteesta. Noin 2 % alenema on havaittu myös PM2.5-hiukkasille. Toimenpiteet tehdään katujen pintojen ollessa kuivia, yöaikaan (alkaen n. klo 2.30), koska silloin suurin osa leijuvasta pölystä on laskeutunut katujen pinnoille. Toimenpiteen pitoisuuksia alentavan vaikutuksen on arvioitu kestävän maksimissaan 1-2 päivää riippuen tuuliolosuhteista sekä ilman kosteudesta ja lämpötilasta. Trondheimissä pölynsidonta on voinut vaikuttaa hiukkaspitoisuuksien alenemiseen paljoltikin, joten vaikutusta ei voi yksilöidä vain käytettyyn puhdistuskalustoon. Imulakaisulaitteistojen tehokkuutta arvioidessa on kiinnitettävä huomiota paitsi niiden tehoon poistaa pölyä kadun pinnalta, myös pölyn määrään koneen poistoilmassa. Olemassa olevissa laitteistoissa ilmavirran ja poistoilman puhdistaminen on toteutettu poistamalla pölyä ilmavirrasta perustuen esimerkiksi puhaltimen yhteydessä olevaan syklonipyörteeseen, jonka vaikutuksesta suurempi pöly poistuu ilmavirrasta. Poistoilman puhdistuminen voi perustua myös ilmavirtauksen hidastumiseen jätekontissa, jolloin suurikokoinen pöly voi ehtiä laskeutua pois ilmavirrasta. Puhaltimen imemän ilman pölyisyyttä on myös torjuttu kostuttamalla irtomateriaali lietemäiseksi, mikä sitoo pienempiä pölypartikkeleita pinnoille. Nämä menetelmät eivät välttämättä ole tehokkaita poistamaan hengitettävän kokoluokan hiukkasia ilmavirrasta. Uusia tekniikoita imulakaisulaitteistoihin Uusimpia teknisiä ratkaisuja katujen pinnan puhdistuksessa ovat nk. pesevät imusuulakkeet. Imusuulakkeessa yhdistetään tehokas painepesu ja voimakas imu lähellä toisiaan, jolloin pesu poistaa lian ja pölyn tien pinnasta ja voimakas imu saman tien imee lietteen koneen sisään. Schillingin (2005) mukaan tuloksena on hyvin puhdas pinta. Laitteisto on kehitetty lentokenttien kiitoratojen päällystystöiden yhteydessä tehtäviin puhdistustoimenpiteisiin ja teollisuustilojen puhtaanapitoon, mutta kokemukset katujen puhdistuksessa toistaiseksi puuttuvat (Shilling, 2005). Kuivana tapahtuvan imulakaisun avulla voisi katujen puhdistusta tehdä myös pakkaskeleillä, mutta Euroopan markkinoilla olevien laitteistojen vaikutuksista hengitettäviin hiukkasiin ei ole tällä hetkellä tietoa. Hengitettävän pölyn määrän minimoimiseksi puhdistuslaitteistojen poistoilmassa on kehitteillä puhdistuslaitteistoihin asennettavia

12 aerosolisuodattimia (esimerkiksi sykloni-, kuitu- ja sähkösuodattimia). Tällaisilla laitteistoilla on teoriassa mahdollista saavuttaa massana mitattuna jopa yli 90 % puhdistustehokkuuksia poistoilman hengitettävien hiukkasten päästöissä riippuen tekniikasta, mutta usein ne vaativat myös suuria ilmamääriä sekä tilaa ja näin ollen väistämättä suurentavat koko puhdistuslaitteiston kokoa ja samalla nostavat myös laitteistojen hintaa. KAPU-hankkeissa saatuja kokemuksia puhdistuskaluston vaikutuksesta PM10 katupölyyn Yksi KAPU-hankkeiden tavoitteista on selvittää markkinoilla olevien laitteiden soveltuvuutta PM10 katupölyn vähentämiseen tähtäävissä toimenpiteissä. Hankkeen puitteissa koottiin tietoja kansainvälisestä tutkimuskirjallisuudesta eri tyyppisten laitteistojen kyvystä vähentää PM10 katupölyä. Näitä tuloksia vertailtiin hankkeen puitteissa tehtyihin mittauksiin. KAPU-hankkeissa saatiin uutta kotimaista tietoa erilaisista laitteistoista ja kadunpuhdistuksen käytännöistä, mutta varsinaisten laitekohtaisten suositusten tekemiseksi tulee tutkimuksia jatkaa. Tähän selvitykseen on koottu KAPU1- ja KAPU2-raporttien pohjalta tuloksia katujen puhdistusmenetelmistä, -käytännöistä ja -kalustosta. Mukana on jonkin verran myös muista lähteistä koottua tietoa menetelmistä, joilla voi olla katupölypitoisuuksia alentava vaikutus. KAPU-hankkeen ensimmäinen vaihe keskittyi nykyään yleisesti käytössä olevien puhdistusmenetelmien tutkimiseen. Yleisenä johtopäätöksenä todettiin, että kertapuhdistuksella kaduista ei saada kesäpuhtaita, vaan se vaatii puhdistusten toistoja ja laajojen alueiden puhdistamista. Näyttäisi siltä, että puhdistuminen tapahtuu pikemminkin katualueittain, kuin kaduittain. Alkukeväästä pölyä vapautuu ja kulkeutuu vielä muualta jo puhdistetuille alueille (jälkilikaantuminen). Loppukeväästä puhdistamattomat kadut pyrkivät puhdistumaan samalle tasolle kuin puhdistetut lähikadut (itsepuhdistuminen), kun tuuli ja liikenne nostaa pölyä kadunpinnasta ilmaan ja kuljettaa sitä pois. Pölyä kulkeutuu pois katuympäristöstä myös sateiden ja valumavesien mukana. Itsepuhdistumista tehostanee myös sateet. KEVÄTAIKAINEN KUNNOSSAPITO KADUILLA NÄKYVÄSTI PÖLYÄ PÖLYNSIDONTA Vuonna 2006 (KAPU1-raportti) on tutkittu pölynsidonnan vaikutusta Nuuskijan mittaamiin pölypitoisuuksiin. Tutkimus on tehty ennen hiekanpoistoja katupölykauden alussa, jolloin katuja ei vielä ole päästy puhdistamaan. Pölynsidontaan käytettiin CaCl 2 -liuosta. Käsitellyillä kaduilla huomattiin Nuuskijalla mitattuna selvät päästötasojen laskut, keskimäärin 69 %. Osa alenemasta johtuu kalsiumkloridi-liuoksen kosteuttavasta vaikutuksesta, ja pitkäaikaisempi seuranta osoittaa, että pitoisuudet nousevat hiljalleen käsittelyä edeltävälle tasolle. Kalsiumkloridi-käsittelyllä voidaan alentaa päästötasoa, mutta vaikutus on ajallisesti rajoittunut. Kastelu pidättää pölyn hyvin kadun pintaan, ja kalsiumkloridin käytöllä voisi olla merkitystä etenkin katupölykauden alkuvaiheessa, jolloin katuja ei ole vielä päästy puhdistamaan. Mahdollisesti myös jälkilikaantumisvaiheessa pölypitoisuuksia voisi alentaa sitomalla pölyä kadun pintaan. Pölynsidonta on riippuvainen ilmankosteudesta, ja käsittelyn teho heikkenee ilman suhteellisen kosteuden ollessa alhainen. Kalsiumkloridi-liuos on käyttökelpoinen katupölykauden alkuvaiheessa myös siitä syystä, että lämpötilojen ollessa vielä alhaisia, katuja ei voida kastella pelkällä vedellä. Keväällä 2007 Espoossa kehitetyllä CaCl 2 -täsmälevityslaitteella saatiin lupaavia tuloksia kalsiumkloridin käytöstä. Täsmälevityslaitteella voidaan välttää ajoradan liukkaus ja käyttää riittävän väkevää liuosta, ja se mahdollistaa levityksen useammin kuin levitettäessä liuos koko ajoradalle. KAPU2- ja 3-hankkeissa

13 katureiteiltä saadut tulokset viittaavat siihen, että myös täsmälevittimillä saadaan alennettua päästötasoja. Mittauksia olisi hyvä kuitenkin tehdä myös olosuhteissa, joissa muiden vaikuttavien tekijöiden vaikutus on minimoitu. Vaihtoehtoja CaCl 2 :lle Tukholmassa tehty tutkimus katupölyn vähentämiseen tähtäävistä menetelmistä (Norman ym. 2006) käsittelee CMA:n (calcium magnesium acetate, 25 % liuoksena) käyttöä pölynsidonnassa. Tutkimuksessa vertailtiin CMA:lla käsitellyn ajoradan (80 % pinta-alasta käsitelty), pestyn ja käsittelemättömän ajoradan välisiä eroja PM 10 -pitoisuuksissa. Keskimääräinen päiväkohtainen pitoisuuden alenema CMA:lla käsitellyillä kaduilla 21 päivän aikana oli 35 %, alenema vaihteli 15 % ja 60 % välillä verrattuna käsittelemättömään kadunpätkään. Iltapäivää kohti pitoisuuksien alenema ei ollut enää yhtä suuri. Tämän arvioitiin johtuvan CMA:n haihtumisesta ja renkaiden mukana tapahtuvasta poistumasta tien pinnalta. Pitoisuuksien lasku tehostui jonkin verran jos CMA:ta lisättiin useampana päivänä peräkkäin. Pölynsidontaan käytetyillä kemikaaleilla voi olla ympäristölle haitallisia vaikutuksia, tai ne voivat mm. alentaa kitkavaikutusta ja näin ollen vaarantaa ajoturvallisuutta (Gustafsson ym. 2010). Ruotsissa on tehty tutkimus, jossa pölynsidonnassa on erilaisten kloridi-suolojen ja CMA:n lisäksi käytetty sokeriliuosta, ja vertailtu erilaisten kemikaalien käyttökelpoisuutta useammalla mittarilla. Tulokset eivät osoita suuria eroja erilaisten kemikaalien kyvyssä sitoa pölyä, ja näin ollen tuloksissa on päädytty antamaan suosituksia pölynsidontaan käytettävästä aineesta sijainti- ja tapauskohtaisesti. KATUJEN KEVÄINEN HIEKANPOISTO (KOSTUTUS, HIEKANNOSTO, IMULAKAISU, PAINEPESU) KAPU1-raportissa esitellään kevätaikaisen hiekanpoiston testauksen tuloksia Suutarilassa keväällä Testissä oli mukana kolme eri imulakaisukonetta, ja testin aikana tehtiin seuraavat toimenpiteet: auraus, irtoaineksen poisto harjaamalla (+kostutus) sekä imulakaisu ja kadun painepesu. Tulokset mitattiin Nuuskija-autolla. Imulakaisun ja painepesun jälkeen selvin päästötason alenema havaittiin alueella, jossa oli käytössä iso, alustalla toimiva imulakaisukone. Koneen etuosaan asennetun painepesujärjestelmän suuttimien määrään, pesun suuntaukseen ja paineeseen oli kiinnitetty erityistä huomiota. Muilla alueilla havaittiin päästötason alenemista jonkin verran jo hiekanpoiston jälkeen. Kokonaispölypäästöjen väheneminen oli kuitenkin suurempaa alueella, jossa oli käytetty isoa kalustoa (vs. keskisuurella kalustolla tehty pesu). Samaisella alueella pitoisuustaso oli vielä 5 päivää puhdistuksen jälkeen 50 prosenttia alhaisempi kuin ennen puhdistusta, verrattuna muihin alueisiin, joissa pääosin oli palattu puhdistusta edeltäville tasoille. KAPU 1-raportissa esitetään johtopäätös, jonka mukaan hiekanpoistolla ja katujen pesulla on päästötasoja alentava vaikutus. Hiekanpoisto kostuttaa kadun pintaa, poistaa irtoainesta ja pölyä, ja parhaimmillaan vähentää pölyn muodostumista ja suspensiota. Vuosina 2006 ja 2007 Helsingissä tehdyn tutkimuksen (KAPU1-raportti) mukaan hiekanpoistolla saavutettava puhdistumisen kesto riippuu kuitenkin siitä, missä vaiheessa katupölykautta puhdistus tapahtuu. Alkukeväällä, hiekanpoistojen vasta alettua, mm. puhdistamattomilta kaduilta, katujen varsilta ja lumipenkoista edelleen vapautuva pöly ( jälkilikaantuminen ) saattaa aiheuttaa pitoisuuksien palautumisen normaalille tasolle, tai jopa yli sen, hyvinkin nopeasti. Myöhemmin keväällä, kun puhdistukset ovat olleet käynnissä jonkin aikaa,

14 jälkipölyyntyminen vähenee, ja pitoisuuksien palautuminen normaalille tasolle hiekanpoiston jälkeen on hitaampaa. Loppukeväällä, hiekanpoistojen loppuvaiheessa, jälkipölyyntymisen määrä on vähentynyt, ja pitoisuudet eivät enää nouse puhdistusta edeltävälle tasolle. KEVÄTAIKAINEN KUNNOSSAPITO HIEKANPOISTOJEN JÄLKEEN HARJAUS JA PAINEPESU Katujen harjapuhdistuksen ja pesun osalta tultiin Tukholmassa tehdyn tutkimuksen (Norman ym. 2006) osalta siihen johtopäätökseen, ettei lakaisemisella päästä tilastollisesti merkittäviin PM 10 -tason vähenemiin. Tosin harjauksella voisi pitemmällä tähtäimellä olla merkitystä, kun kaduilta poistetaan irtoainesta. Katujen pesu tuotti Tukholmassa hieman alentuneita PM 10 -lukemia (keskimäärin 6 % 21 päivän ajanjakson aikana), jotka mitattiin lähinnä yön aikana suoritettua pesua seuraavana aamuna. Tämä johti myös päätelmään, että pitoisuuden alenema saattaisi olla seurausta pikemminkin katujen pinnan kosteuttamisesta. Niinikään Tukholmassa tehdyn tutkimuksen mukaan tehostetulla katureunojen painepesulla, on vain marginaalinen vaikutus PM 10 -tason laskuun. (Norman M. & Johansson C ) KAPU1-hankkeen puitteissa, vuonna 2006 Helsingissä tehtiin kokeilu, jossa hiekanpoistojen jälkeen katujen puhdistusta jatkettiin painepesulla. Lyhyellä aikavälillä menetelmällä saavutetaan pölyä sitova vaikutus, mutta pitemmällä aikavälillä painepesulla ei ollut vaikutusta. Tosin mittauskohteessa kadun pinnan PM10 päästö oli alhaisella, kesäisellä tasolla. PIMU- KALUSTO (l. pesevällä imusuulakkeella varustettu kalusto) Alkukeväällä 2008 ja 2009 (KAPU2-raportti) testattiin Vantaalla kevätpuhdistuksen yhteydessä uudempaa tekniikkaa, nk. pesevää imusuulaketta (PIMU). Imusuulakkeessa yhdistyy tehokas painepesu ja voimakas imu lähellä toisiaan. Puhdistustoimien seurauksena PM 10 -päästötaso puolittui verrattuna puhdistusta edeltävään tilanteeseen, ja säilyi suurin piirtein samana usean päivän ajan. Tämä viittaisi siihen, että päästötason alenema ei ole seurausta kadunpinnan kostuttamisesta, vaan sen todellisesta puhdistumisesta. Vuonna 2009 PIMU-kalustoa testattiin jälleen. Vuoden 2008 ja 2009 testauksien aikaan olosuhteet erosivat siten, että yleinen päästötaso vuonna 2009 oli alhaisempi kuin vuonna Vuoden 2009 alhaisemmilla päästötasoilla ei saavutettu suhteellisesti niin suuria päästövähenemiä kuin vuoden 2008 korkeammilla päästötasoilla. Tulokset kuitenkin osoittavat, että PIMU-kalustolla pystytään aikaansaamaan matalampia PM 10 -päästötasoja myös alhaisella lähtötasolla. Tosin loppukeväisellä/kesäisellä, alle µg/m 3 Nuuskija-pitoisuuden päästötasolla ei ole tehty mittauksia. Vuonna 2009 tehtiin myös vertaileva tutkimus PIMU- ja perinteisen imulakaisukaluston välillä. Saadun aineiston perusteella ei kuitenkaan voitu tehdä selkeää eroa eri laitteilla saavutettaviin puhdistustehoihin. Imevän harjakaluston (Dulevo) poistoilman suodatus Imulakaisukoneiden tehokkuutta arvioitaessa huomioitavaa on myös pölyn määrä koneen poistoilmassa. KAPU2-hankkeessa testattiin myös Dulevo-kaluston poistoilman pölyn suodatustehokkuuksia eri suodatustekniikoilla. Tutkitut suodattimet olivat Dulevon vakioasennussuodatin ja Gore-suodatin. Laitteet

15 ja erilaiset suodattimet testattiin elokuussa 2008 (kesäaikainen kadun pinnan puhtaustaso) ja huhtikuussa 2009 (kevätpölykausi). Molempien vuosien testitulosten perusteella kävi ilmi, että Gore-suodattimella voidaan saavuttaa parempia tuloksia poistoilman suodattamisessa, vähentää poistoilman PM 10 -pitoisuuksia ja näin ollen vähentää Dulevo-kalustolla tehtävien toimenpiteiden aikaista ilmanlaatuvaikutusta. KEMIALLINEN PESU Keväällä 2007 Vantaalla toteutettiin kokeilu, jossa osaa puhdistettavien katujen pesusta tehostettiin kemiallisesti MäntyEko-vedenpehmennyskemikaalilla. Tehdyssä tutkimuksessa ei havaittu etua kemikaalin käytöstä katuosuuksilla, sen sijaan jalkakäytävien pesussa saavutettiin mäntyöljypohjaisella liuoksella hyvä pesuteho. KAPU1-raportissa todetaan pesuaineen mahdollisesti soveltuvan paremmin orgaanisen lian, kuin mineraalipitoisen katupölyn poistamiseen. Mikäli kemiallisen pesun tutkimusta jatketaan, puhdistustehoa täydentäviä toimenpiteitä sekä koejärjestelyitä tulee kehittää. NASTARENKAIDEN KÄYTÖN RAJOITTAMINEN KAPU-projektin yhteydessä ei ole varsinaisesti tutkittu nastarenkaiden käytön vaikutusta katupölyn määrään. Nastarenkaat kuitenkin kuluttavat tien pinnan kiviainesta ja lisäävät siitä syntyvän hengitettävän pölyn määrää katuympäristössä. On myös esitetty (Lampinen A. 1993), että nastarenkaiden aiheuttama päällysteen kuluminen on moninkerroin suurempaa märällä tienpinnalla kuin kuivalla. Kun kadun pinnalla on aikaisemmin muodostunutta, resuspendoituvaa PM10 pölyä, talvirenkaiden havaittiin nostavan pölyä kadunpinnasta enemmän kuin kesärenkaiden. VIEME-hankkeessa havaittiin lisäksi, että hyvin korkeilla kadun pinnan katupölymäärillä kitkarenkaat nostivat enemmän PM10 pölyä kuin nastarenkaat, tosin tutkimuksessa mitattiin vain yhden valmistajan renkaita. Hankkeessa ei tutkittu, mitkä olivat pääasiallisia syitä kadunpinnan korkeille pölypitoisuuksille. Tukholmassa tehdyn tutkimuksen (Norman ym. 2006) mukaan tehokkain tapa pitkällä tähtäimellä vähentää katuympäristön PM 10 -pitoisuuksia on ollut rajoittaa nastarenkaiden käyttöä. Tehokkailla harjaus- ja pesumenetelmillä on saavutettu vain marginaalisia tuloksia (<10 %), kun taas katukuilujen osalta, päiväaikaan ja kuivilla katuosuuksilla, 10 % pienemmällä nastarenkaiden osuudella on saavutettu 10 µg/m 3 vähenemä PM 10 -pitoisuudessa (viikko keskiarvo). Päällysteestä ja muista lähteistä, esimerkiksi talvihiekoituksesta peräisin olevan pölyn lähdeosuuksien määrittäminen on haastava tutkimustehtävä. Mineraalikoostumusten perusteella tehtävä erottelu, joka on onnistunut koeolosuhteissa, ei välttämättä toimi katuolosuhteissa, koska esimerkiksi hiekoituksessa ja päällysteessä käytettyjen materiaalien koostumukset ovat usein hyvin samankaltaisia. Muihin materiaalien ominaisuuksiin perustuvat määritykset voisivat olla mahdollisia, mutta näiltä osin on tarvetta mittausmenetelmien kehitykselle. HIEKOITUSMATERIAALIN MÄÄRÄ, LAATU JA RAEKOKO Hiekoitussepelin materiaalivalinnoista ja määrien optimoinnista on kerätty tietoa (Kupiainen & Tervahattu 2007). Keinoja vähentää hiekoituksen ilmanlaatuvaikutusta on pyrkiä vähentämään talvihiekoituksen

16 käyttöä ja sen määriä sekä pyrkiä käyttämään mahdollisimman pölytöntä materiaalia, esimerkiksi käyttämällä pesuseulottua materiaalia ja kehittämällä hiekoitushiekan pesun ja seulonnan laatua. Taulukkoon 1 on koottu Helsingin ilmansuojelun toimintaohjelmassa esitettävien katupölyä torjuvien toimenpiteiden vaikutusarviointia varten tehdystä arviointiraportista hiekoitusta koskevia tutkimustuloksia viitteineen. Taulukko 1. Tutkimustuloksia hiekoituksen pölyvaikutuksista. Lähde: Kupiainen & Tervahattu 2007: Asiantuntijalausunto: Helsingin ilmansuojelun toimintaohjelmassa esitettävien katupölyä torjuvien toimenpiteiden vaikutusarviointi. Toimenpide Vaikutus Tutkimus Pesuseulonta 0/6mm -> 1/6mm Pesuseulonta 1/6mm -> 2/6mm Hiekoitussepelin lujuusominaisuuksien parantaminen Vähentämällä hiekoituksen määrää vähensi 20% kokonaispölynmuodotusta koeradalla (levitysmäärä 250 g/m2) vähensi 20-25% PM10 pölynmuodotusta koeradalla (levitysmäärä 300 g/m2) Hyvän lujuusominaisuuden murske (Koskenkylän louhos) vähensi pölynmuodostusta 30 % verrattuna heikompaan Rappukallion murskeeseen koeradalla (levitysmäärä 250 g/m2). Vastaavat tulokset saatiin sekä 0/6 että 1/6mm raekoilla. Lujuuskestävämmillä kiviaineksilla (Malmgårdin graniitti LA-luku 15, STT-luku 5,2 ja Diabaasi LA-luku 16, STT-luku 11,26) havaittiin % alhaisempi PM10-muodostuminen verrattuna heikompaan kiviainekseen (Ämmässuon graniitti LA-luku 42, STT-luku 20,7). Testaukset tehtiin koeradalla, murskeen levitysmäärä 1000g/m2 raekoko 2/6mm. Kokonaispölyn muodostuminen lisääntyi heti hiekoituksen jälkeen 3-6- kertaiseksi Mallaskadun tunnelissa (raekoko 1/6mm, levitysmäärä 250 g/m2) PM10-pölyn muodostuminen lisääntyi heti hiekoituksen jälkeen 15- kertaiseksi Nuuskijalla tehdyissä kuivan ja lumettoman kelin tiemittauksissa (raekoko 1/6mm, levitysmäärä 500 g/m2). PM10-pölyn muodostuminen lisääntyi heti hiekoituksen jälkeen 1,4- kertaiseksi tienvarsimittauksissa lumisella kelillä. PM10-pölyn muodostuminen oli 2,5 tuntia hiekoituksen jälkeen 1,75- kertainen ajoneuvomittauksissa kuivalta tieltä (levitysmäärä 150 g/m2). Vaikutus kesti 8 tuntia tai 2500 ajoneuvo-ohitusta. PM10-pölyn muodostuminen oli hiekoituksen jälkeen n. 2- kertainen ja oli sillä tasolla kaksi päivää hiekoituksen jälkeen (ajoneuvomittaukset). Pölyn muododstumisessa havaittiin huippu pian hiekoituksen jälkeen, jonka jälkeen päästö/muodostuminen alkoi laskea lineaarisesti. Päästötaso oli laskeutunut hiekoitusta edeltävälle tasolle 4-8 tuntia. Mustonen & Valtonen 2000 KAPRO-hanke (esim. Kupiainen 2007) Mustonen & Valtonen 2000 KAPRO-hanke Mustonen & Valtonen 1998 Kupiainen ym Kantamaneni ym Kuhns ym Gertler ym Kuhns ym Kupiainen ym. 2007

17 KIRJALLISUUS: Bris ym A street deposti sampling method for metal and hydrocarbon conamination assessment. The Science of the Total Environment 235, Chang Y. ym Effectiveness of street sweeping and washing for controlling ambient TSP. Atmospheric Environment 39, Chow ym Evaluation of Regenerative-air Vacuum Street Sweeping on Geological Contributions to PM10. Journal of the Air & Waste Management Association 40(8), Düring I. ym Auswertungen der Messungen des Blume während der Abspülmassnahme am Abschnitt Frankfurter Allee 86. Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG, Dezember Fitz D.R Evaluation of Street Sweeping as a PM10 Control Method. Final Report January 29, Prepared for the MSRC, SCAQMD.28 Fitz D.R. & Bumiller K Determination of PM10 Emission from street sweepers. Journal of the Air & Waste Management Association 50, Gertler A. ym A Case Study of the Impact of Winter Road Sand/Salt and Street Sweeping on Road Dust Reentrainment. Atmospheric Environment 40, Gustafsson ym Åtgärder mot partiklar underlag till regeringsuppdrag. VTI PM, Version 8.0. Skapat John, A.C. ym Effectiveness of Street Cleaning for Reducing Ambient PM10 Concentrations. European Aerosol Conference 2007, Salzburg, Abstract T19A047. Kantamaneni R. ym The Measurement of Roadway PM10 Emission Rates Using Atmospheric Tracer Ratio Techniques. Atmospheric Environment 30, Kuhns H. ym Vehicle Based Road Dust Emission Measurement Part: II Effect of Precipitation, Wintertime Road Sanding, and Street Sweepers on Inferred PM10 Emission Potentials from Paved and Unpaved Roads. Atmospheric Environment 37, Kupiainen K. Stojiljkovic A Mannerheimintien PM 10 -hiukkasten koostumus ja lähteet raja-arvon ylityspäivinä Helsingin kaupungin rakennusviraston julkaisut 2009:9. Kupiainen & Tervahattu 2007: Asiantuntijalausunto: Helsingin ilmansuojelun toimintaohjelmassa esitettävien katupölyä torjuvien toimenpiteiden vaikutusarviointi. Kupiainen K., Pirjola L. & Tervahattu H Effect of Tire Studs and Traction Sanding on Emissions of Road Dust. Proceedings of the 8th International Symposium on Cold Region Development. Tampere, Finland, September 25-27, 2007, Lampinen A Kestopäällysteiden urautuminen. VTT julkaisuja 781. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Espoo Mustonen J Katupölyn vähentäminen talvikunnossapidon keinoin. Nykytilaselvitys. Helsingin kaupungin rakennusviraston katuosaston selvityksiä 1997:3.

18 Mustonen J. & Valtonen J Mallaskadun katupölytutkimus. Helsingin kaupungin rakennusviraston katuosaston selvityksiä 1998:3. Espoo Mustonen J. & Valtonen J Katujen kunnossapitotyöntekijöiden pölyaltistuksen vähentäminen katujen pölynpoistotyössä. Teknillinen korkeakoulu. Espoo. Norman M. & Johansson C Studies of some measures to reduce road dust emissions from paved roads in Scandinavia. Atmospheric Environment 40, Pirjola, L., Parviainen, H., Hussein, T., Valli, A., Hämeri, K., Aalto, P., Virtanen, A., Keskinen, J., Pakkanen, T., Mäkelä, T., Hillamo, R Sniffer a novel tool for chasing vehicles and measuring traffic pollutants. Atmospheric Environment 38, Pirjola, L., P. Paasonen, D. Pfeiffer, T. Hussein, K. Hämeri, T. Koskentalo, A. Virtanen, T. Rönkkö, J. Keskinen, T.A. Pakkanen and R.E. Hillamo Dispersion of particles and trace gases nearby a city highway: mobile laboratory measurements in Finland. Atmospheric Environment, 40, Pirjola, L, Kupiainen, K.J., Perhoniemi, P., Tervahattu, H. and Vesala, H Non-exhaust emission measurement system of the mobile laboratory SNIFFER. Atmospheric Environment 43, Pirjola, L., Johansson, C., Kupiainen, K., Stojiljkovic, A., Karlsson, H., and Hussein, T Road dust emissions from paved roads measured using different mobile systems. J. Air & Waste Manage. Assoc. (accepted). Schilling J.G Street Sweeping Report No.1, State of Practice. Prepared for Ramsey-Washington Metro Watershed District ( North St.Paul, Minnesota. June Sutherland R.A Lead in Grain Size Fractions of Road-Deposited Sediment. Environmental Pollution 121, US EPA AP-42, Fifth Edition, Volume I, Chapter 13: Miscellaneous Sources. Sweeney, Mark.; Etyemezian, Vic.; Gillies, John.; MacPherson, Torin.; McDonald, Eric.; Nikolich, George.; Nickling, William. Calibration of a New Type of Wind Tunnel (PI-SWERL) With Dust Emission Data From a Conventional Straight-Line Wind Tunnel American Geophysical Union, Fall Meeting Torvinen, Heikki Insinöörityö: Henkilöautoon sijoitettu katupölyn mittauslaitteisto. Metropolia Ammattikorkeakoulu. Helsinki. Trondheim kommune & Statens vegvesen Bedre lufkvalitet i Trondheim. Utredning av tiltak og forslag til tiltakspakker for bedre lokal luftkvalitet. Oktober Vaze J. & Chiew H.S Experimental Study of Pollutant Accumulation on an Urban Road Surface. Urban Water 4, Vierintämelun vähentäminen - VIEME-tutkimus- ja kehittämishankkeen loppuraportti (toim. Heikki Tervahattu). Liikenne- ja viestintäministeriön julkaisuja 4/2008. ELEKTRONISET LÄHTEET:

19 DuBois, David; Kavouras, Ilias; Doraiswamy, Prakash; Xu, Jin. Bernalillo County PM10 Emission Inventory for Desert Research Institute, Division of Atmospheric Sciences, Las Vegas. Saatavilla World Wide Webistä: Gustafsson ym. Effekter av dammbindning av belägda vägar. VTI rapport Vägverket/ Ruotsin tiehallinto. (cited ). Saatavilla World Wide Webistä: Jonsson, Per; Blomqvist, Göran; Gustafsson, Mats. Wet Dust Sampler: Technological Innovation for Sampling Particles and Salt on Road Surface. (cited ). Saatavilla World Wide Webistä: Langston R Presentation: MOBILE SAMPLING METHODOLOGY AS AN ALTERNATIVE TO TRADITIONAL AP-42 SILT MEASUREMENTS. (cited ). Saatavilla World Wide Webistä: Langston R., James D., Fitz D., Etyemezian V.. Presentation: THE PREFERRED ALTERNATIVE METHOD FOR MEASURING PAVED ROAD DUST EMISSIONS FOR EMISSIONS INVENTORIES: Mobile Technologies vs. The Traditional AP-42 Methodology. (cited ). Saatavilla World Wide Webistä: Sweeney, Mark; Etyemezian, Vic; Macpherson, Torin; Nickling, William; Gillies, John; Nikolich, George; McDonald, Eric. Comparison of PI-SWERL with dust emission measurements from a straight-line field wind tunnel Journal of Geophysical Research, Volume 113. Saatavilla World Wide Webistä:

20 LIITE 1. LIIKKUVIA KADUNPINNAN PM10-PÄÄSTÖN MITTAUSJÄRJESTELMIÄ TRAKER ja SCAMPER TRAKER (Testing Re-entrained Aerosol Kinetic Emissions from Roads) mittausjärjestelmä kehitettiin Yhdysvalloissa tarpeeseen saada edustavampia ja sekä paikallisesti että ajallisesti täsmällisempiä tuloksia katupölyn synnystä. TRAKER mittausjärjestelmä on rakennettu pakettiautoon, joka mittaa PM10-pitoisuutta kolmen siihen asennetun sensorin avulla. Kaksi sensoreista on molempien eturenkaiden takana, ja yksi etupuskurin takana mittaamassa taustaa. Ajettaessa renkaiden takana ja puskurin takana olevista suulakkeista virtaava ilma analysoidaan Dust Trak-mittalaitteilla yhden sekunnin intervallein. GPS-paikannin nauhoittaa sijainnin lisäksi nopeuden, kiihtyvyyden ja suunnan. Mittaukset tehdään reaaliajassa ajoneuvon ollessa liikkeessä, ja systeemi on automatisoitu. Kuva 3. Yhdysvalloissa kehitelty ajoneuvoalustainen TRAKER II- mittausjärjestelmä. Sensorit löytyvät molempien eturenkaiden takaa. Lähde: Langstone et al The Preferred Alternative Method for Measuring Paved Road Dust Emissions for Emission Inventories. Mobile Technologies vs. The Traditional AP-42 Methodology. TRAKERin lisäksi Yhdysvalloissa, Kalifornian yliopistossa (University of California in Riverside), on samaan tarkoitukseen kehitelty SCAMPER-mittausjärjestelmä (System for Continuous Aerosol Measurement of Particulate Emissions from Roadways), joka on konseptiltaan samanlainen kuin TRAKER. Erona SCAMPER mittaa pölypäästöä ajoneuvon takaa, kun TRAKER mittaa päästön eturenkaan takaa.