Katubulevardien ilmanlaatu- ja terveyshaittaselvitys

Transkriptio

1 Katubulevardien ilmanlaatu- ja terveyshaittaselvitys Nykytila

2

3 1 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Opastinsilta 6 A Helsinki puhelin faksi Lisätietoja: Anu Kousa, puhelin anu.kousa@hsy.fi Pvm:

4 2 Sisällys Osa 1 Ilmanlaatu katubulevardeissa Lähtötiedot... 3 Katukuilumalli... 3 Katubulevardin rakenne... 4 Autoliikennetiedot... 6 Päästökertoimet... 6 Sää ja taustapitoisuudet Ilmanlaatuvaikutukset... 7 Laimenemisen esteiden vaikutus... 7 Liikennemäärän ja nopeuden vaikutus... 7 OSA II Liikenteen ilmansaasteista aiheutuvat terveyshaitat katukuiluissa Katukuilujen ominaisuuksien vaikutus terveyshaittoihin Terveyshaitat suunnitteilla olevia katubulevardeja vastaavissa katukuiluissa...11 Yhteenveto ja johtopäätökset...13 Lähdeluettelo...14

5 3 Osa 1 Ilmanlaatu katubulevardeissa Tekijät: Anu Kousa, Liisa Matilainen HSY HSY:n on arvioinut katubulevardien ilmanlaatua Helsingin kaupunkisuunnitteluviraston yleiskaavatyötä varten vuonna Autoliikenteen vaikutuksia tutkittiin päästö- ja leviämismallien avulla. Liikenteen vaikutusta arvioitiin OSPM-katukuilumallilla, joka on kehitetty tieliikenteen päästöjen leviämisen arviointiin katukuilussa. Mallituksen avulla arvioitiin ilmanlaatuvaikutuksia erilaisissa katubulevardivaihtoehdoissa. Tässä työssä tarkasteltiin liikennemäärän, ajonopeuden ja katubulevardin leveyden vaikutuksia typpidioksidin (NO 2 ) ja pienhiukkasten (PM 2,5 ) pitoisuuksiin. 1 Lähtötiedot Katukuilumalli Tanskalainen katukuilumalli OSPM (The Operational Street Pollution Model) on kehitetty tieliikenteen päästöjen leviämisen arviointiin katukuilussa (Hertel ja Berkowicz. 1989; Berkowicz, 2000). Katukuilumaisessa ympäristössä katua ympäröivät rakennukset estävät liikenteen päästöjen leviämistä ja siten heikon laimenemisen vuoksi ilman epäpuhtauksien pitoisuudet voivat katukuilussa kohota korkeiksi. Katukuilumallilla voidaan arvioida liikennemäärän, erilaisten ajoneuvojakaumien ja ajonopeuden vaikutuksia ilmanlaatuun kadun molemmilla puolilla sekä eri korkeuksilla. Mallilla voidaan tarkastella katukuilun rakenteen, kuten rakennusten korkeuden, kadun leveyden ja rakennusmassan yhtenäisyyden ilmanlaatuvaikutuksia. Katukuilumallilla ei voi arvioida rakennusten sisäpihoille muodostuvia pitoisuuksia. Parhaiten malli soveltuu katukuiluille, joissa rakennusten korkeus on sama kuin kadun leveys. Katukuilumallilla voidaan laskea typpidioksidin, hiilimonoksidin, bentseenin, hengitettävien hiukkasten, pienhiukkasten ja otsonin pitoisuudet. Malli sisältää typen oksidien, otsonin ja hapen muutunnan perusreaktiot. Myös suoran typpidioksidin osuus pakokaasuissa voidaan antaa mallin lähtötiedoissa kaikille ajoneuvotyypeille ja euroluokille erikseen. Lähtötietoina malli tarvitsee tiedot katurakenteesta, autoliikenteestä, meteorologiasta ja taustapitoisuuksista. Katurakenteesta tarvitaan tiedot rakennusten korkeuksista, kadun leveydestä, mahdollisista aukoista katurakenteessa (risteävien katujen leveys) sekä kadun ilmansuunta. Autoliikennetiedot sisältävät ajoneuvotyyppien jakauman, autoliikenteen määrän ja ajonopeuden ajalliset vaihtelut. Näiden tietojen ja päästökertoimien avulla saadaan laskettua autoliikenteen päästöt ja niiden ajallinen vaihtelu. Tarvittavat yhden vuoden tunnittaiset meteorologiset tiedot ovat tuulen nopeus ja suunta, lämpötila, suhteellinen kosteus, globaali säteily ja sekoituskerroksen korkeus. Taustapitoisuudeksi katukuilumalli tarvitsee joko mitatut tai mallinnetut kaupunkitaustapitoisuudet. Malli laskee ilman epäpuhtauksien pitoisuuksia kahteen laskentapisteeseen, jotka sijaitsevat rakennusten julkisivun vieressä vastakkaisilla puolilla katua.

6 4 Katubulevardin rakenne Mallinnettujen katukuilujen rakenne on esitetty taulukossa 1 ja kuvassa 1. OSPM ei kykene huomioimaan katukuilun kasvillisuuden, raitiovaunujen tms. mahdollista vaikutusta. Taulukko 1. Katubulevardien rakenne. korkeus 1 korkeus 2 leveys suunta m m m Bulevardi etelä-pohjoinen Bulevardi itä-länsi Bulevardi lounas-koillinen Bulevardi kaakko-luode

7 5 Bulevardi 1 (B1) Bulevardi 2 ja 3 (B2 ja B3) Bulevardi (B4) 4 Kuva 1. Havainnekuva katubulevardeista.

8 6 Autoliikennetiedot Liikennemäärinä käytettiin keskimääräisiä arkivuorokausiliikennemääriä , ja ajoneuvoa arkivuorokaudessa. Autoliikenteen ajoneuvotyyppien jakaumana oli Mäkelänkadun vuoden 2013 ajoneuvojakauma, jossa raskaan liikenteen osuus oli 5 %. Dieselkäyttöisten henkilöautojen osuus henkilöautokannasta arvioitiin olevan 35 %. Liikenteen ajallisen vaihtelun pohjana on käytetty Mäkelänkadun ajallista vaihtelua vuonna Bulevardien ajoneuvomäärät ja nopeudet on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Bulevardien ajoneuvomäärät ja nopeus. keskimääräinen arkivuorokausiliikenne ajon/vrk Bulevardi Bulevardi Bulevardi Bulevardi nopeus km/h 30, 50, 60 30, 50, 60 30, 50,60 30, , 50, 60 30, 50,60 30, , Päästökertoimet Päästökertoimina pakokaasupäästöille käytettiin HBEFA:n (version 3.1) päästökertoimia ( HBEFA:ssa (The Handbook Emission Factors for Road Transport) on päästökertoimet eri ajoneuvojen euro-luokille ja myös ruuhkaiselle liikenteelle. Suoran typpidioksidin (NO 2 ) osuus typenoksidipäästöstä vaihtelee huomattavasti pakokaasujen puhdistustekniikasta ja ajoneuvoluokasta riippuen ja sillä on suuri vaikutus typpidioksidipitoisuuksiin. Katupölyn päästökertoimet perustuvat HSY-alueella tehtyihin mittauksiin ja mallituksiin. Sää ja taustapitoisuudet Mallinnuksessa on taustapitoisuuksina käytetty on HSY:n Kallion kaupunkitausta-aseman tuntipitoisuuksia vuodelta Sääaineisto on myös samalta vuodelta (Ilmatieteen laitos, 2013).

9 7 2 Ilmanlaatuvaikutukset Laimenemisen esteiden vaikutus Ilmansaasteiden pitoisuudet kasvavat huomattavasti, kun liikenneväylä muutetaan avoimesta kuilumaiseksi. Päästöjen laimeneminen voi heikentyä myös puiden tai muiden esteiden vuoksi. Kuva 2. Typpidioksidin vuosipitoisuudet avoimen väylän ja katukuilun varrella. Liikennemäärän ja nopeuden vaikutus Liikennemäärän lisääntyessä myös ilmansaasteiden päästöt ja pitoisuudet kasvavat. Liikennemäärän kasvaessa myös ruuhkaisuus lisääntyy, joka edelleen lisää päästöjä ja siten kasvattaa pitoisuuksia. Mallilaskelmien perusteella typpidioksidin vuosiraja-arvo (40 µg/m 3 ) on vaarassa ylittyä katubulevardeilla, erityisesti, kun liikenteen määrä kasvaa ja liikenne ruuhkautuu. Kuva 3. Nopeuden ja liikennemäärän vaikutus typpidioksidin vuosipitoisuuksiin. Punaisella viivalla on merkitty typpidioksidin vuosiraja-arvo (40 µg/m 3 ). Pienhiukkasten päästöjen arvioinnissa on suuria epävarmuuksia. Mallitetut pakokaasu- ja katupölypäästöt ovat aliarvioita ja siten myös mallitetut pitoisuudet ovat todennäköisesti aliarvioituja. HSY:n Hämeentien,

10 8 Mäkelänkadun ja Tööölöntullin katukuilumittauksissa pienhiukkasten vuosipitoisuudet olleet tasoa 12 µg/m 3. Pienhiukkasten WHO:n ohjearvo (10 µg/m 3 ) on vaarassa ylittyä suunnitelluilla katubulevardeilla. Kuva 4. Nopeuden ja liikennemäärän vaikutus pienhiukkasten vuosipitoisuuksiin. Taulukko 3. Liikenteen määrän kasvun vaikutus NO 2 -vuosipitoisuuteen. Nopeus km/h 30k ajon/vrk NO 2- pitoisuuden 45k ajon/vrk kasvu 70k ajon/vrk % + 12 % % + 11 % % + 11 % Kun liikennemäärä kasvaa ajoneuvosta ajoneuvoon, typpidioksidin pitoisuus kasvaa noin 11 %. Kun liikennemäärä kasvaa edelleen ajoneuvosta ajoneuvoon, pitoisuus kasvaa noin 11 %. Taulukko 4. Nopeuden hidastumisen prosentuaalinen vaikutus NO 2 -vuosipitoisuuteen. Liikennemäärä ajon/vrk 60 km/h NO 2- pitoisuuden 50 km/h kasvu 30 km/h % + 16 % % + 16 % % + 17 % Autoliikenteen pakokaasujen päästöt ovat alhaisimmillaan ajoneuvon optiminopeusalueella sujuvassa liikenteessä. Optiminopeusaluetta suuremmilla tai pienemmillä nopeuksilla päästöt kasvavat. Lisäksi kun ruuhkaisuus lisääntyy, päästöt kasvavat edelleen päästökerroinmallin mukaan. Kun nopeusrajoitus alenee 60 km/h:sta 50 km/h:ssa, NO 2 -pitoisuus kasvaa noin 4 % OSPM-katukuilumallilla arvioituna. Kun nopeusrajoitus alenee edelleen 50 km/h:sta 30 km/h:aan, NO 2 -pitoisuus kasvaa noin. 16 %.

11 9 OSA II Liikenteen ilmansaasteista aiheutuvat terveyshaitat katukuiluissa Tekijät: Virpi Kollanus, Timo Lanki THL Päivi Aarnio HSY Helsingin seudun ympäristöpalvelut (HSY) ja Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL) ovat vuosina selvittäneet yhteistyönä liikenteen ilmansaastepäästöistä aiheutuvaa terveysriskiä erityyppisissä tieja katuympäristöissä. Terveysriskin suuruutta ja siihen vaikuttavia tekijöitä on mallinnettu avoimessa ja kuilumaisessa katuympäristössä. Tässä esitetään projektin tuloksia katukuilujen osalta. Katukuilujen ominaisuuksien vaikutusta liikennepäästöistä aiheutuviin terveyshaittoihin vertaillaan ensin yleisellä tasolla. Sen jälkeen tarkastellaan terveysvaikutusten suuruusluokkaa pääkaupunkiseudulle suunniteltuja katubulevardeja vastaavissa katukuiluskenaarioissa. Tutkimushankkeessa arvioitiin liikenteen vaikutusta tien välittömässä läheisyydessä asuvien pitkäaikaiseen pienhiukkasaltistumiseen (PM 2,5, aerodynaamiselta läpimitaltaan alle 2,5 µm olevat hiukkaset). Pienhiukkasaltistumisen arviointi kuilumaisessa katuympäristössä perustui HSY:n tekemiin mallinnuksiin. Terveysvaikutusten osalta tarkasteltiin pitkäaikaisesta pienhiukkasaltistumisesta aiheutuvaa kuolleisuusriskiä (ei-tapaturmainen kuolleisuus). Arvio kuolleisuusvaikutusten suuruudesta pohjautuu laajaan Eurooppalaiseen väestötutkimukseen pienhiukkasaltistumisen ja kuolleisuuden välisestä tilastollisesta yhteydestä (Beelen ym. 2014). 1 Katukuilujen ominaisuuksien vaikutus terveyshaittoihin Kuvissa 1 ja 2 on esitetty liikenteen pienhiukkaspäästöistä aiheutuvien terveyshaittojen muutos kuilumaisessa katuympäristössä kun katukuilun liikennemäärä, nopeusrajoitus ja kuilun leveys muuttuvat. Tavoitteena on kuvata eri tekijöiden ja niiden yhteisvaikutusten suuntaa ja suhteellista merkitystä terveyshaittojen muodostumisessa. Haittojen suhteellista lisääntymistä tarkasteltaessa tulee kuitenkin muistaa, että ilmansaasteista yksilöille koituva absoluuttinen terveysriski on pieni. Nopeusrajoituksen osalta arviointiin sisältyy varsinaisen ajonopeuden lisäksi myös oletus liikenteen ruuhkautumisesta alhaisilla nopeuksilla ajettaessa.

12 10 Kuva 1. Liikennemäärän ja nopeusrajoituksen vaikutus liikenteen pienhiukkaspäästöistä aiheutuvien terveyshaittojen lisääntymiseen katukuilussa, jonka leveys on 40 metriä. Terveyshaittojen määrän lisääntymistä tarkastellaan suhteessa skenaarioon, jossa katukuilun liikennemäärä on ajoneuvoa arkivuorokaudessa ja nopeusrajoitus 55 km/h. Kuva 2. Liikennemäärän ja kuilurakenteen leveyden vaikutus liikenteen pienhiukkaspäästöistä aiheutuvien terveyshaittojen lisääntymiseen katukuilussa, jossa nopeusrajoitus on 40 km/h. Terveyshaittojen määrän lisääntymistä tarkastellaan suhteessa skenaarioon, jossa katukuilun liikennemäärä on ajoneuvoa arkivuorokaudessa ja leveys 40 m. Katukuiluissa ilmansaastepitoisuudet laimenevat korkeussuunnassa. Liikennepäästöjen pitkäaikaisaltistumisesta aiheutuvia terveyshaittoja voidaan siis vähentää myös rakentamalla katutasoon liiketiloja asuntojen sijaan. Katukuilussa, jonka varrella olevien rakennusten korkeus on 20 metriä (5 kerrosta), asukkaiden keskimääräistä altistumista ja siten myös terveysvaikutuksia voitaisiin vähentää tällä tavoin noin 10 %. Arvio perustuu mittauksiin liikenteen typenoksidipitoisuuksien (NO X ) vertikaalisesta laimenemisesta katukuilussa (SLB-analys 2013).

13 11 Ilmansaasteille altistumista voidaan vähentää myös rakennusten tuloilmanoton järkevän sijoittamisen sekä tuloilman suodatuksen avulla. Näiden tekijöiden vaikutusta ei kuitenkaan arvioitu tässä hankkeessa. 2 Terveyshaitat suunnitteilla olevia katubulevardeja vastaavissa katukuiluissa Kuolleisuusvaikutuksia tarkasteltiin erikseen neljässä katukuilussa, jotka vastaavat ominaisuuksiltaan suunnitteilla olevia katubulevardeja. Kunkin katubulevardin osalta terveysvaikutuksia vertailtiin liikennemäärän ja nopeusrajoituksen osalta erilaisissa skenaarioissa. Katukuilun liikenteestä (pakokaasu- ja katupölypäästöt) asukkaille aiheutuvan pitkäaikaisen pienhiukkasaltistumisen kuolleisuusvaikutus eri bulevardeilla on esitetty kuolleisuusriskin suhteellisena lisääntymisenä (kuva 3) sekä ennenaikaisten kuolemantapausten määränä (taulukko 1). Terveysriskiä katukuilumaisessa asuinympäristössä on myös verrattu tilanteeseen, jossa asutus sijaitsisi katukuilun sijasta liikennemäärältään vastaavan mutta avoimessa ympäristössä olevan sujuvan liikenteen (nopeusrajoitus 80 km/h) väylän läheisyydessä. Avoimella tieympäristöllä tarkoitetaan tietä, jonka varrella olevat rakennukset eivät estä liikenteen ilmansaastepäästöjen laimentumista tien laitamilla, kun etäisyys tiehen kasvaa. Avoimessa tieympäristössä rakennusten etäisyys tien keskiviivasta on oletettu samaksi kuin kuilumaisessa katuympäristössä. Sekä katukuilumaisen että avoimen tieympäristön osalta kuolleisuusvaikutusten vertailukohtana on tilanne, jossa asutus ei sijaitse tien välittömässä läheisyydessä (rakennusten etäisyys tiestä vähintään 200 metriä, asukkaiden pienhiukkasaltistuminen tavanomaisella kaupunkiympäristön taustapitoisuustasolla). Avoimen tieympäristön osalta pienhiukkasaltistumisen arviointi perustuu THL:n laatimaan malliin, joka kuvaa kuinka tien liikenteestä aiheutuva hiukkasten pitkäaikaispitoisuus muuttuu, kun tien ja tarkastelupisteen välinen kohtisuora etäisyys kasvaa. Malli pohjautuu Kehä III:lla tehtyihin ilmansaastemittauksiin. Mallin rajoitus on, ettei sen avulla pystytä tarkastelemaan ajonopeuden vaikutusta liikenteestä aiheutuviin hiukkaspitoisuuksiin.

14 12 Kuva 3. Nopeusrajoituksen ja liikennemäärän vaikutus liikenteen pienhiukkaspäästöistä aiheutuvaan kuolleisuusriskiin suunnitteilla olevia katubulevardeja vastaavissa katukuilussa (ks. Osan 1 kuva 1 ja taulukko 1), sekä vertailu tilanteeseen, jossa asuinrakennukset sijaitsevat avoimessa tieympäristössä. Taulukko 1. Liikenteen pienhiukkaspäästöistä aiheutuvat ennenaikaiset kuolemat (1000 asukasta kohden 10 vuoden aikana) suunnitteilla olevia katubulevardeja vastaavissa katukuilussa, sekä vertailu tilanteeseen, jossa asuinrakennukset sijaitsevat avoimessa tieympäristössä. Bulevardi 1 Bulevardi 2 ja 3 Bulevardi 4 Tieympäristön rakenne, Liikenteen määrä (ajoneuvoa/vrk) nopeusrajoitus Katukuilu, 30 km/h Katukuilu, 50 km/h Katukuilu, 60 km/h Avoin rakenne, 80 km/h Katukuilu, 30 km/h Katukuilu, 50 km/h Katukuilu, 60 km/h Avoin rakenne, 80 km/h Katukuilu, 30 km/h Katukuilu, 50 km/h Katukuilu, 60 km/h Avoin rakenne, 80 km/h

15 13 Yhteenveto ja johtopäätökset Liikenteen ilmansaastepäästöistä aiheutuu merkittävä terveysriski vilkasliikenteisen tien läheisyydessä asuville. Avoimen väylän muuttuminen kuilumaiseksi nostaa lähiliikenteestä aiheutuvia ilmansaastepitoisuuksia huomattavasti. Siten myös asukkaiden altistuminen ilmansaasteille ja siitä aiheutuvat terveyshaitat ovat kuilumaisessa katuympäristöissä korkeampia kuin avoimessa tieympäristössä. Suunnitelmien mukaisilla katubulevardeilla terveysriskit olisivat liikenteen nopeudesta ja sujuvuudesta riippuen 2-5 kertaa korkeampia kuin avoimessa ympäristössä olevan sujuvan liikenteen (nopeusrajoitus 80 km/h) väylän läheisyydessä. Liikennemäärien kasvaessa sekä liikenteen hidastuessa ja ruuhkautuessa katukuilujen typpidioksidin (NO 2 ) ja pienhiukkasten (PM 2,5 ) pitoisuudet sekä niistä lähiympäristön asukkaille aiheutuva terveysriski kasvavat voimakkaasti. Tehokkain keino vähentää katukuilujen ilmansaasteiden pitoisuuksia onkin liikennemäärien vähentäminen. Myös liikenteen sujuvuuden varmistaminen on tärkeää. Liikenteen ilmansaasteista katukuilun asukkaille aiheutuvaa terveysriskiä voidaan alentaa myös kasvattamalla katukuilun leveyttä sekä kaavoittamalla katutasoon asuntojen sijasta liiketiloja. Lisäksi ilmansaastepitoisuuksiin voidaan vaikuttaa ajoneuvokannan muutoksilla (euroluokat, henkilöautot / pakettiautot / kuorma- ja rekka-autot / linja-autot). Liikenteen ilmansaasteista aiheutuvan terveysriskin suuruusluokan hahmottamista helpottaa riskin vertailu muihin elinympäristöstä aiheutuviin terveysriskeihin. Liikenteen päästöistä katubulevardien asukkaille aiheutuva kuolleisuusriski on esimerkiksi huomattavasti suurempi kuin tapaturmaisen liikennekuoleman riski Suomessa keskimäärin (0,4 kuolemaa / 1000 asukasta / 10 vuotta) ja jopa samaa suuruusluokkaa kuin passiivisesta tupakoinnista aiheutuva kuolleisuusriski (4 kuolemaa / 1000 altistunutta / 10 vuotta). Liikennekuoleman riski perustuu Tilastokeskuksen aineistoon vuosilta ja passiivisen tupakoinnin kuolleisuusriski tutkimukseen eri ympäristöaltisteiden tautitaakasta Suomessa (Hänninen ym. 2010). Riskivertailuihin tulee kuitenkin suhtautua varovaisesti, sillä liikennepäästöistä ja passiivisesta tupakoinnista aiheutuva riski perustuu laskennallisiin arvioihin, ja niihin liittyy epävarmuuksia. Vertailussa tulee myös huomioida, että tapaturmaisista liikennekuolemista aiheutuva elinvuosien menetys on keskimäärin korkeampi kuin ilmansaasteista aiheutuneissa kuolemissa, sillä ilmansaasteiden osalta riski kohdistuu pääasiallisesti iäkkäisiin henkilöihin. Tässä selvityksessä on esitetty liikenteen ilmansaastepäästöjen terveysvaikutuksia ainoastaan lisääntyneen kuolleisuuden osalta. Ilmansaasteista aiheutuu kuitenkin myös huomattava määrä muita terveyshaittoja, esimerkiksi sydän- ja verisuonitautien pahenemista, hengityselinten sairauksia sekä keuhkosyöpätapauksia.

16 14 Lähdeluettelo Beelen R, Raaschou-Nielsen O, Stafoggia M, ym. Effects of long-term exposure to air pollution on natural-cause mortality: an analysis of 22 European cohorts within the multicentre ESCAPE project. Lancet 2014;383(9919): Berkowicz, R., OSPM - A parameterised street pollution model. Environ. Monit. and Assessment,. 65(1-2): p Hertel, O. & Berkowicz, R., Modelling Pollution from Traffic in a Street Canyon. Evaluation of Data and Model Development, National Environmental Research Institute (NERI), DMU LUFT-A129, Roskilde, Denmark, ISBN , 77 p. Hänninen O, Leino O, Kuusisto E, ym. Elinympäristön altisteiden terveysvaikutukset Suomessa. Ympäristö ja Terveys-lehti 3:2010, 41 vsk. SLB-analys. Vertikal variation av luftföroreningshalter i ett dubbelsidigt gaturum uppmätta halter av kväveoxider vid Sveavägen, Stockholm. SLB analys, Miljöförvaltningen i Stockholm, SLB 11:2013, ISSN