LAHDEN LIIKENNEPÄÄSTÖJEN LEVIÄMINEN JA VERTAILU KEHÄTIEN ERI LINJAUKSILLA. Enwin Oy

Transkriptio

1 LAHDEN LIIKENNEPÄÄSTÖJEN LEVIÄMINEN JA VERTAILU KEHÄTIEN ERI LINJAUKSILLA Enwin Oy

2 Selvityksen sisältö Lahden katuverkon ja eteläisen kehätien vaihtoehtoisten linjausratkaisujen liikennepäästöjen vaikutus ilmanlaatuun Lahdessa. Liikenteen päästöistä mallinnettiin typenoksidipäästöjen (NOx) ja suorien hiukkaspäästöjen (PM10) leviäminen. Mallinnukset tehtiin nykyverkolla v liikennetiedoilla (NYKY 2000) ja v liikennetiedoilla eri kehätien linjausvaihtoehdoilla NYKY 2020, RENKOMÄKI 2020, LAUNE

3 Ilmanlaadun raja- ja ohjearvot Typen oksidit Hengitettävät hiukkaset 3

4 Raja-arvot vs. ohjearvot Ilmanlaadun raja-arvot määrittelevät suurimmat hyväksyttävät ilman epäpuhtauksien pitoisuudet, joita ei saa ylittää Ohjearvot ilmaisevat ilmansuojelutyön päämääriä ja ilmanlaadun tavoitteita ja ne on tarkoitettu ensi sijassa ohjeeksi viranomaisille. Ohjearvot eivät ole luonteeltaan sitovia, vaan niitä sovelletaan mm. alueidenkäytön, kaavoituksen, rakentamisen ja liikenteen suunnittelussa ja ne tulee ottaa huomioon ympäristölupaa koskevassa lupaharkinnassa. 4

5 Raja-arvot Raja-arvoja annetaan sekä terveydellisin perustein että kasvillisuuden ja ekosysteemin suojelemiseksi Typpidioksidille on voimassa siirtymäajan raja-arvot vuoden 2009 loppuun Valtioneuvoston asetus ilmanlaadusta (711/2001) Uudet NO 2 -raja-arvot voimaan v alusta Hengitettävien hiukkasten (PM10) uudet raja-arvot voimaan v alusta 5

6 Raja-arvot Taulukko 1. Typpidioksidin siirtymäajan ilmanlaadun raja-arvot. Lähde: VnA 711/2001 Aine Raja-arvo Tilastollinen määrittely (20 0 C, 1atm) Typpidioksidi (NO 2 ) 200 µg/m 3 vuoden tuntiarvojen 98. prosenttipiste (voimassa v loppuun) Taulukko 2. Uudet ilmanlaadun raja-arvot (NO 2, PM 10 ) terveyshaittojen ehkäisemiseksi. Lähde: VnA711/2001 Aine Keskiarvon laskenta-aika Raja-arvo, µg/m 3 (293 K, 101,3 kpa) Hiukkaset (PM 10 ) 24 tuntia 50 µg/m 3 * Sallittujen ylitysten määrä kalenterivuodessa 35 Ajankohta, jolloin pitoisuuksien viimeistään tulee olla raja-arvoa pienemmät kalenterivuosi Typpidioksidi (NO 2 ) 1 tunti 40 µg/m µg/m kalenterivuosi 40 µg/m 3 *Tulokset ilmaistaan ulkoilman lämpötilassa ja paineessa. Taulukko 3. Ilmanlaadun typen oksidien (NOx) raja-arvo kasvillisuuden ja ekosysteemin suojelemiseksi. Lähde: VnA 711/2001 Aine Keskiarvon laskenta-aika Raja-arvo, µg/m 3 (293 K, 101,3 kpa) Ajankohta, jolloin pitoisuuksien viimeistään tulee olla raja-arvoa pienemmät Typen oksidit (NOx = NO+ NO 2 ) kalenterivuosi 30 µg/m

7 Ohje-arvot Ilmanlaadun ohjearvoilla (VNp 480/1996) ilmaistaan ilmansuojelutyön päämääriä ja ilmanlaadun tavoitteita Ohjearvojen tarkoituksena on ehkäistä ilman epäpuhtauksista aiheutuvat terveydelliset haitat ja luonnon vaurioituminen sekä vähentää viihtyisyyshaittoja. Ohjearvot eivät ole sitovia, mutta ne otetaan yleensä huomioon mm. kaavoituksessa ja liikenteen suunnittelussa 7

8 Ohjearvot Taulukko 5. Ilman laadun ohjearvot (hiukkaset, NO 2 ). Lähde: Vnp 480/1996 Aine Ohjearvo Tilastollinen määrittely (20 0 C, 1atm) Hiukkaset, kokonaisleijuma (TSP) 120 µg/m 3 vuoden vuorokausiarvojen 98. prosenttipiste 50 µg/m 3 vuosikeskiarvo Hengitettävät hiukkaset (PM 10 ) 70 µg/m 3 kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo Typpidioksidi (NO 2 ) 150 µg/m 3 70 µg/m 3 kuukauden tuntiarvojen 99. prosenttipiste kuukauden toiseksi suurin vuorokausiarvo Esimerkiksi aineiston 99.prosenttipiste on se pitoisuusarvo, jota pienempiä tai yhtä suuria pitoisuusarvoja on aineistossa 99%:ia. 8

9 Malli ja mallin lähtötiedot Malli Sää Maasto Päästöt 9

10 Malli ISCST/AERMOD-leviämismalli US EPA:n matemaattis-fysikaalinen ISCST/AERMOD kaupunkimalli useiden päästölähteiden yhteisvaikutus ulkoilmaan pistelähteet, aluelähteet, viivalähteet, kasat yms. huomioi maaston vaikutukset säätiedot esim. 1-3 vuoden ajalta tuntiarvoina 10

11 Tunnittaiset säätiedot v Mallin lähtötiedot yhdistetty aineisto, HKI-Vantaa ja Lahden Vesku 11 tuulen suunta, nopeus, ilman lämpötila, pilvisyys, ym. laskennalliset leviämisluokat ja sekoituskorkeudet Reseptoripisteet (x,y,z) maaston korkeusmalli Maanmittauslaitos 200 m välein, lisäksi pääteiden varsille n. 50 metriä tien keskilinjan molemmin puolin metrin välein Päästölähteiden koordinaatit ja päästöt Liikennemäärät ( henkilöautot, raskasliikenne) ja laskennalliset päästökertoimet 11

12 Päästöjen leviäminen tuulitietojen perusteella W Päästöjen leviämissuunnat v tuulitietojen perusteella 5% 4% 3% 2% 1% 0% N E W Tuulen nopeus Lahdessa v päästöjen leviämissuuntiin. N 80% 60% 40% 20% E 0% <2 m/s 2-3 m/s 4-6 m/s >6 m/s S S 12

13 Tuulen nopeusjakauma Tuulen nopeusjakauma v % 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% tyyni m/s 13

14 Liikenteen päästöjen arviointi Keskimääräinen vuorokausiliikenne (KVL) ja henkilöautojen ja raskaan liikenteen osuudet sekä tieosuuksien kaistamäärät tiedot Strafica Oy:ltä Liikenteen päästökertoimet VTT:n LIISA 2003 järjestelmästä Suomen tieliikenteen pakokaasupäästöt - LIISA 2003 laskentajärjestelmä Tutkimusraportti RTE 2814/04, Espoo henkilöautot ja raskas liikenne v ja v

15 Päästökertoimien muodostuminen Lahden katusuoritejakaumat eri autotyypeille henkilöautot, pakettiautot, linja-autot, kuorma-autot ilman perävaunua ja perävaunulliset kuorma-autot Henkilöautoihin laskettiin myös pakettiautot Eri autotyyppien päästökertoimet valittiin pääkatujen keskimääräisistä kertoimista (LIISA 2003) Lisäksi huomioitiin ns. ikäkerroin (=auton vanhenemisesta aiheutuva lisäpäästö) Hiukkasten osalta tulee muistaa, että kyse on liikenteen suorista hiukkaspäästöistä, pakokaasupäästöistä NOx-päästöt on mallissa käsitelty NO 2 :na ja liikenteen suorat hiukkaspäästöt PM 10 :nä 15

16 Katusuoritejakaumat Taulukko 5. Katusuoritejakauma Lahdessa v ja Kaikista autoista Kevyet ajoneuvot Kevyet ajoneuvot (Lähde: Liisa 2003). v v Henkilöautot 84.3 % 88 % 88 % Pakettiautot 11.3 % 12 % 12 % Raskaat ajoneuvot v Raskaat ajoneuvot v Linja-autot 1.5 % 46.6 % % Kuorma-autot 2.1 % 37.3 % % Perävaunulliset kuormaautot 0.86 % 16 % 17.8 % Taulukko 6. Laskelmissa käytetyt henkilöautojen katusuoriteosuudet Ei-kat-autot 25 % - Kat-autot 57 % 78.5 % Diesel-autot 18 % 21.5 % 16

17 Mallinnustulokset NO 2 17

18 Lasketut pitoisuudet NO 2 NO 2 -tuntipitoisuuden ohjearvoon (OA 150 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet kuukauden tuntiarvojen 99. prosenttipistepitoisuus - vertailuarvoina vuoden korkeimmat tuntiarvojen 99. prosenttipistepitoisuudet NO 2 -vuorokausipitoisuuden ohjearvoon (OA 70 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet kuukauden 2. korkein vuorokausiarvo vertailuarvona vuoden 2. korkeimmat vrk-arvot 18

19 Lasketut pitoisuudet NO 2 NO 2 - tuntipitoisuuden siirtymäkauden raja-arvoon (RA 200 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet raja-arvo koskee vuoden tuntiarvojen 98. prosenttipistepitoisuutta vertailuarvoina vuoden tuntiarvojen 98. prosenttipistepitoisuudet / NYKY 2000 NO 2 -tuntipitoisuuden uuteen raja-arvoon (RA 200 µg/m 3, sallitaan 18 ylitystä vuodessa) verrannolliset pitoisuudet raja-arvo tulee voimaan vuonna 2010 vertailuarvoina vuoden 19. korkeimmat tuntipitoisuudet NO 2 -pitoisuuden vuosiraja-arvoon (RA 40 µg/m 3, voimaan 2010) ja NOx:n vuosiraja-arvoon kasvillisuuden suojelemiseksi (RA NOx 30 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet 19

20 Mallinnustulosten lukeminen Aluejakaumakuvat eivät esitä ajallisesti yhtenäistä tilannetta, vaan pitoisuuksien suurimmat arvot esiintyvät todennäköisesti eri laskentapisteissä eri ajankohtina vuoden aikana. 20

21 NYKY 2000 ja NYKY 2020 vertailu NO 2 ohjearvoihin verrattavat pitoisuudet HUOM. Raja-arvoihin verrattavat pitoisuudet on esitetty raportissa 21

22 NYKY 2000 ja NYKY 2020 NO 2 -tuntiohjearvoon (150 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet NYKY 2000 NO 2 -pitoisuus voi ylittää tuntiohjearvon ajoittain vilkasliikenteisissä risteyksissä Kaupunkialueella korkeimmat tuntipitoisuudet µgno 2 /m 3 ( % ohjearvosta) Päästöt pienenevät v. 2020; ajoneuvojen päästövähennystekniikka ja lainsäädäntö, päästönormit NYKY 2020 tuntipitoisuudet ovat n % tuntiohjearvosta eli µgno 2 /m 3 Pohjakartta Maanmittauslaitos lupanro 671/MYY/05. 22

23 NYKY 2000 ja NYKY 2020 NO 2 -vuorokausiohjearvoon (70 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet NYKY 2000 päästöillä vrk-ohjearvon (70 µgno 2 /m 3 ) ylittäviä pitoisuuksia voi esiintyä useissa paikoissa keskustassa ja risteysalueilla NYKY 2020 vrk-ohjearvoon verrannolliset pitoisuudet n % vrkohjearvosta eli µgno 2 /m 3 Liikenteen NO 2 -päästöjen ilmanlaatuvaikutukset pienenevät yli puoleen v mennessä, jos päästöjen vähennystekniikan käyttöönotto tapahtuu ennustetusti 23

24 RENKOMÄKI 2020 ja LAUNE 2020 vertailu NO 2 ohjearvoihin verrattavat pitoisuudet HUOM. Raja-arvoihin verrattavat pitoisuudet on esitetty raportissa 24

25 RENKOMÄKI 2020 ja LAUNE 2020 NO 2 -tuntiohjearvoon (150 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet Pitoisuudet % tuntiohjearvosta eli µgno 2 /m 3 RENKOMÄKI 2020 lähes samanlainen kuin NYKY 2020, mikä johtuu siitä, että keskustan liikennemäärissä ei suuria eroja LAUNE 2020 linjaus näkyy kuvassa pitoisuusalueena µgno 2 /m 3 (13-27 % ohjearvosta) 20 µgno 2 /m 3 pitoisuusalue hieman supistuu keskustassa ja nykyisellä VT 12 Laune 2020 linjauksessa Pohjakartta Maanmittauslaitos lupanro 671/MYY/05 25

26 RENKOMÄKI 2020 ja LAUNE 2020 NO 2 -vuorokausiohjearvoon (70 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet Pitoisuudet ovat samaa tasoa, % ohjearvosta (15-40 µgno 2 /m 3 ) Vuorokausiarvoissa näkyy Launeen linjaus µg/m 3 eli % ohjearvosta Pohjakartta Maanmittauslaitos lupanro 671/MYY/05 26

27 NO 2 -mallinnusten vertailu v VT 12 nykyisellä linjauksella Lahden keskustassa Typpidioksidin tuntiohjearvoon (150 µg/m3) verrannolliset korkeimmat pitoisuudet VT12 risteysalueilla eri tielinjausvaihtoehdoissa v tuntiarvo (µg NO2/m3) Pullapojat Mytäjäinen Rautatieas. Joutjärvi / Pekanmäki ohjearvo 150 µg/m3 NYKY 2020 RENKOMÄKI 2020 LAUNE

28 NO 2 -mallinnusten vertailu v VT 12 nykyisellä linjauksella Lahden keskustassa Typpidioksidin vuorokausiohjearvoon (70 µg/m3) verrannolliset korkeimmat pitoisuudet VT12 risteysalueilla eri tielinjausvaihtoehdoissa v vrk-arvo (µgno2/m3) Pullapojat Mytäjäinen Rautatieas. Joutjärvi / Pekanmäki ohjearvo 70 µg/m3 NYKY 2020 RENKOMÄKI 2020 LAUNE

29 Mallinnustulokset PM10 HUOM. Suorien pakokaasupäästöjen ilmanlaatuvaikutukset 29

30 Lasketut pitoisuudet PM10 PM10-vuorokausipitoisuuden ohjearvoon (OA 70 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet ohjearvo koskee kuukauden 2. korkeinta vuorokausiarvoa vertailuarvona vuoden 2.korkeimmat vrk-arvot PM10-vuorokausipitoisuuden raja-arvoon (RA 50 µg/m 3, sallitaan 35 ylitystä vuodessa) verrannolliset pitoisuudet vertailuarvoina vuoden 36. korkeimmat vuorokausipitoisuudet PM10-pitoisuuden vuosiraja-arvoon (RA 40 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet HUOM. Lähtötietoina on ajoneuvojen SUORAT pakokaasuista tulevat hiukkaspäästöt 30

31 Mallinnustulosten lukeminen Aluejakaumakuvat eivät esitä ajallisesti yhtenäistä tilannetta, vaan pitoisuuksien suurimmat arvot esiintyvät todennäköisesti eri laskentapisteissä eri ajankohtina vuoden aikana. 31

32 NYKY 2000 ja NYKY 2020 vertailu PM 10 ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet 32

33 NYKY 2000 JA NYKY 2020 PM10 vrk-ohjearvoon (70 µg/m 3 ) verrannolliset pitoisuudet Ajoneuvojen suorat hiukkaspäästöt eivät pienene tekniikan ja normien kehittyessä samassa suhteessa kuin NOx-päästöt Henkilöautoliikenteen kasvu, ei erityisen suurta päästövähennystä henkilöautoissa, raskaan liikenteen hiukkaspäästöt pienenevät Suorista hiukkaspäästöistä aiheutuvat pitoisuudet alhaisia verrattuna ohjearvoon, korkeimmillaankin alle 10 % PM10- vuorokausiohjearvosta Katupöly ja hiekoitushiekka (=epäsuorat hiukkaspäästöt) merkittävä PM10 lähde Pohjakartta Maanmittauslaitos lupanro 671/MYY/05 33

34 RENKOMÄKI 2020 ja LAUNE 2020 vertailu PM 10 34

35 RENKOMÄKI 2020 JA LAUNE 2020 PM10 vrk-ohjearvoon verrannolliset pitoisuudet Suorien hiukkaspäästöjen aiheuttamat pitoisuudet samaa tasoa kuin nykyverkolla, maksimissaan <10% ohjearvosta Pohjakartta Maanmittauslaitos lupanro 671/MYY/05 35

36 Yhteenveto mallinnuksesta 36

37 Yhteenveto 1/2 Tässä mallinnuksessa oli mukana tieliikenteen päästöt, ei pistelähteiden, kuten teollisuuden päästöjä Nykytilanteessa (NYKY 2000) autoliikenteen aiheuttamat typenoksidipitoisuudet Lahden keskustassa ovat merkittävät ja ohjearvon ylittäviä tunti- ja vuorokausipitoisuuksia voi ajoittain esiintyä ruuhkaisimmilla tieosuuksissa ja risteyksissä. Ilmanlaadun raja-arvot eivät kuitenkaan keskustassa ylity. Autojen päästötekninen kehittyminen ja uusien päästönormien voimaatulo tulee vähentämään tieliikenteen aiheuttamia ilmanlaatuvaikutuksia v.2020 Lahdessa enemmän kuin kehätien linjausvaihtoehtojen erot. 37

38 Yhteenveto 2/2 RENKOMÄKI 2020 linjausvaihtoehto ei muuta merkittävästi keskusta-alueen ulkoilman epäpuhtauspitoisuuksia verrattuna nykyiseen linjaukseen vuoden 2020 liikenne- ja päästötiedoilla LAUNE 2020 linjausvaihtoehdossa typpidioksidin ohjearvoihin verrannolliset pitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa kuin NYKY 2020 ja RENKOMÄKI 2020 vaihtoehdoissa, mutta LAUNE 2020 vaihtoehdossa keskusta-alueen ja nykyisen vt 12 linjan ulkoilman NO 2 -pitoisuudet hieman alenevat liikenteen vähentymisen seurauksena verrattuna NYKY 2020 JA RENKOMÄKI 2020 vaihtoehtoihin Samalla LAUNE 2020 linjauksen mukaisesti syntyy uusi vaikutusalue, missä pitoisuudet ovat kuitenkin edelleen alle ohjearvojen 38

39 Johtopäätökset Leviämisselvityksen tulosten perusteella tarkastellut Valtatie 12:n linjausvaihtoehdot vuoden 2020 arvioiduilla tieliikenteen päästöillä eivät poikkea niin merkitsevästi toisistaan, että niitä voitaisiin asettaa suoraan paremmuusjärjestykseen ilmanlaatuvaikutusten perusteella. Suunnittelussa huomioitavat ilmanlaadun ohjearvot eivät ylity v liikenteen päästötiedoilla. Mallinnuksen mukaan liikennepäästöjen ilmanlaatuvaikutukset v eivät ole este minkään esitetyn linjausvaihtoehdon toteuttamiselle. Linjausvaihtoehtojen valinta onkin tehtävä muiden muuttujien kuten katuverkon ruuhkautumisen ja meluvaikutusten sekä uuden tielinjauksen arvioidun käyttöasteen perusteella. 39

40 Mallin epävarmuuden arviointi NO 2 :n ja NOx:n mallintamisen sallittu epävarmuus (VNA 711/2001, Liite 4) tuntiarvoille %, 24 tunnin arvoille 50 % ja vuosiarvoille 30 %. Hiukkasten mallintamisen vuosiarvojen sallittu epävarmuus on 50 %. Tässä selvityksessä tehtyjen mallinnusten suurimmat epävarmuustekijät liittyvät liikenteen lähtötietojen epävarmuuteen: liikennemäärien tulevaisuuden kehitykseen Lahdessa, henkilö- ja raskaan liikenteen osuuksiin sekä toisaalta autojen yksikköpäästötietojen kehittymiseen (päästökertoimet). Malliin ei ole lisätty taustapitoisuuksia eikä kaukokulkeuman osuutta, mikä mm. hiukkasissa voi olla nykyisin ajoittain merkittävää (Itä-Eurooppa, Venäjä), mutta voi uuden tekniikan käyttöönoton myötä vähentyä v mennessä. NO 2 -vuosipitoisuus tausta-asemilla on ollut 3-4 µg/m 3. Taustan on oletettu sisältyvän mallin lähtötietojen (liikennetiedot, päästökertoimet) 40 epävarmuuteen eikä sitä ole erikseen malliin lisätty.

41 Mallin epävarmuuden arviointi Laaja liikennemalli ei ota huomioon ns. katukuiluefektiä eikä se mallinna mm. liikennevalojen aiheuttamia lyhyiden tyhjäkäyntitilanteiden vaikutuksia. Hiukkasmallissa ei ole huomioitu liikenteen epäsuoria hiukkaspäästöjä, koska niiltä osin luotettavia lähtötietoja ei vielä ole olemassa. Tekesin FINE-ohjelmassa on meneillään hanke, jossa mitataan katupölypäästöjä auton renkaan vierestä. Liikennemalleissa lähtötietoihin liittyvät epävarmuudet ovat yleensä suuremmat kuin piippulähdemalleissa, koska lähtötiedot perustuvat pääasiassa ennusteisiin ja arvioihin eikä kohteiden mittauksiin NYKY 2000 typpidioksidin mallinnuksen tuloksia on verrattu Lahden vuoden 2003 ilmanlaadun mittaustuloksiin (mm. Vesku 11 keskustassa), miltä osin ne ovat suuruusluokaltaan yhtäpitäviä Vuoden 2020 eri kehätien linjausvaihtoehtojen mallinnukset on tehty lähtötietojen osalta samojen periaatteiden mukaisesti, joten ne ovat keskenään vertailukelpoisia. 41

42 Mallin verifiointi Mitatut v /Mallinnetut Tuntiohjearvoon (OA 150 µg/m3, 99.prosenttipiste) verrannolliset korkeimmat arvot vuodessa µg/m Mitatut Mallinnetut 20 0 Laune Kisapuisto Vesku 11 Mallin tulos 8-27 % alempi kuin mitattu. Mallissa tässä vaiheessa vain tieliikenne, ei pistelähteistä. 42