KATUPÖLYN TORJUNTA POHJOISMAISSA KEINOJEN KRIITTINEN ARVIOINTI Kaarle Kupiainen Nordic Envicon Oy / SYKE Ilmansuojelupäivät 2012 1 Esityksen sisältö Taustaa Pölynsidonta Katujen puhdistus Pölyn muodostumisen vähentäminen nastarenkaat ja talvihiekoitus Katupölylähteet katuympäristössä Tukholman Hornsgatan ja nastarengaskiellon vaikutukset PM10 pitoisuuksiin i ii Ilmansuojelupäivät 2012 2 1
Pohjoismaiden erityispiirteet (PM10) Matalammat taustapitoisuudet Katupölypäästöillä merkittävä rooli Korkeammat karkeiden hiukkasten (PM2.5-10) pitoisuudet Korkeat pitoisuudet keväisin Katupöly = materiaalien kulumisessa muodostuneita hiukkasia, pääosa massasta karkeissa hiukkasissa Ilmansuojelupäivät 2012 3 Kuva: Katuympäristön PM10 (Kiesewetter 2012) Karkeiden hiukkasten vuodenaikaisvaihtelut valikoiduissa Euroopan kaupungeissa Ilmansuojelupäivät 2012 4 2
KATUPÖLYN MUODOSTUMINEN JA PÄÄSTÖT KATUYMPÄRISTÖSSÄ Pölyä tulee ilmavirtausten mukana PÖLY ILMASSA Pölyä poistuu ilmavirtausten mukana PÖLYN SYNTY Hiekkaa ja maaperän pölyävää ainesta kulkeutuu katuympäristöön Suora päästö resuspensio Tien pinnan olosuhteet PÖLYVARASTO PÄÄLLYSTEESSÄ Kosteus sekä lumi ja jää sitovat pölyä Hulevedet, roiskeet puhdistavat päällystettä Ilmansuojelupäivät 2012 5 Katupölyn torjunta kolme tietä Resuspensiopäästöjen torjunta pölynsidonta Resuspensiopäästöjen torjunta aikaisemmin muodostuneen pölyn poistaminen katuympäristöstä (katujen puhdistus) Muodostumisen vähentäminen renkaat, hiekoitus Ilmansuojelupäivät 2012 6 3
Resuspensiopäästöjen torjunta pölynsidonta Toimintaperiaate: Kosteus sitoo pölyhiukkasia toisiinsa sekä päällysteen pintaan, jolloin ne eivät nouse ilmaan Vesi haihtuu suhteellisen nopeasti katujen pinnoilta; kuivina aikoina katujen pölypäästöt moninkertaiset verrattuna kosteisiin pintoihin Haihtumista voidaan hidastaa lisäämällä veteen lisäaineita, esim. CaCl2 Pohjoismaisissa tutkimuksissa pölynsidonnan vaikuttavuus on todettu hyväksi, jopa 20-40% vähenemiä saavutettu PM10- vuorokausikeskiarvoille Tehokas käyttö vaatii tarvittaessa toistoja ja laajojen alueiden käsittelyjä Täsmälevittimillä sidonta-ainetta ainetta voidaan kohdistaa ongelmakohtiin Pölynsidonta ei ratkaise lopullisesti koko ongelmaa, sillä pöly jää katuympäristöön ja ennen pitkää vapautuu jälleen Ilmansuojelupäivät 2012 7 Aikaisemmin muodostuneen pölyn poistaminen katuympäristöstä katujen puhdistus Laitteistoilla on eroja: Harjakalusto ja pienempi imulakaisukalusto soveltuu karkean aineksen poistoon Suurempi imulakaisukalusto soveltuu paremmin hienoaineksen poistoon, suora vaikutus PM10 epäselvä. Painepesulla vaikutusta myös PM10 (KAPU-loppuraportti, ruotsalaiset ja saksalaiset tutkimukset) Painepesun ja imun yhdistävät laitteistot (PIMU) osoittaneet mittauksissa vähentävän tienpinnan PM10 päästöä erityisesti kevätpölykauden alun korkeilla päästötasoilla Euroopassa suunnitteilla PM10 standardeja puhdistuslaitteistoille Ilmansuojelupäivät 2012 8 4
Pesevä imusuulake (PIMU) Ilmansuojelupäivät 2012 9 KAPU ja REDUST projekteissa Nuuskija-autolla mitatut tien pinnan PM10 päästövähenemät PIMU-kalustolle jälkeen Pää ästömuutos (%) puhdistuksen (max 2 päivää) 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % KAPU REDUST Linear (KAPU) Linear (REDUST) Linear (All data) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Nuuskija TEOM päästö (µg/m 3 ) Lähde: Deliverable product of the REDUST LIFE09 ENV/FI/000579 Action 1 and 2. Description of first and second year demonstration tests, main results and conclusions to support mid-term reporting Ilmansuojelupäivät 2012 10 5
PM10 pölyn muodostuminen nastarenkailla ja talvihiekoituksesta it k t Katupölyn lähteet Tukholman Hornsgatanilla Ilmansuojelupäivät 2012 11 Nasta-tie-kontaktissa päällysteestä irtoaa (kivi)ainesta Kulutuksen osa-alueet: (1) Isku, pistovoima (2) Hierto (3) Raapaisu Kulumamäärät maantienopeuksilla (Lampinen 1993, Mäkelä 2000, Unhola 2004) 1980-luku 78 µg/nastaisku 2000-luku n. 40 µg/nastaisku (n. 10 g/vkm) Katunopeuksilla kuluma selvästi alhaisempi Kaarle Kupiainen 12 6
Lähde: Denby ym. 2012 Ilmansuojelupäivät 2012 13 Nastarenkaan PM 10 suhteessa nastattomiin renkaisiin suora päästö nasta/kitka 60 57 50 40 Mitattuun nasta vs nastaton suhdelukuun vaikuttaa päällysteen pinnalla oleva aikaisemmin muodostunut pöly Nasta/nastaton suhdeluku pienenee kadun pinnan taustapölyn määrän lisääntyessä Resuspensio peittää nastarenkaan suoran päästön Koerata (30 km/h tai alle) nasta/kitka kitka (mg/km) mg/km KAPU rengasvertailu, Helsinki 1.11.2005 ja 2.5.2006 60 5.0 10 kesä/nasta Nuuskija pitoisuus (mg/m3) 50 4.0 nasta/kesä 8 40 3.0 kesärengas (Nuuskija pitoisuus) 6 30 30 2.0 4 20 20 1.0 2 10 0 13 10 VTI VTI Sköldvik Sköldvik Sköldvik simulaattori simulaattori simulaattori III simulaattori II simulaattori II (Gustaffson (Gustaffson (Kupiainen, (Kupiainen ym. (Kupiainen ym. Kaarle ym. 2010) Kupiainen ym. 2010) 2007) 2005) 2005) 14 4 2 10 0 0.0 Hämeentie 06 Pääskylänkatu 05 Kaivokatu 06 Mannerheimintie 05 Kaivokatu 05 Hämeentie 05 Siltasaarenkatu 06 Hakaniemenkatu 06 Kaisaniemenkatu 05 Sörnäisten rantatie Haartmaninkatu 05 Hakaniemenkatu 05 Sörnäisten rantatie Topeliuksenkatu 05 Runeberginkatu 05 Siltasaarenkatu 05 Pääskylänkatu 06 0 7
Pölyn muodostuminen talvihiekoituksesta ent (µg/m 3 ) PM10 road increm 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Location1 no sanding Location2 sanding Location3 sanding 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 Hour (24.5.2011) vasen kuva: hiekoituksen vaikutus PM10 Nuuskija-päästöön lokakuussa 2005; oikea kuva: hiekoituksen aiheuttama PM10 pitoisuuden lisäys tienvarressa, Helsingin Suurmetsäntiellä toukokuussa 2011 (REDUST-hanke) Hiekoitus voi aiheuttaa merkittäviä PM10 lisäyksiä katuympäristöön, mutta mikä on kokonaisvaikutus ilmanlaatuun? Sama koskee nastarenkaita Kaarle Kupiainen 15 PM10 lähteitä Tukholman Hornsgatanilla talvikaudella 2010-2011 arvioituna NORTRIP-mallilla Lähde: Denby ym. 2012 Vaikutus PM10 vuosikeskiarvoon: Tiekuluma 45% Hiekoitus 16% (keskittyen kevätpölykaudelle) Suola noin 1% Muut kulumatuotteet ja pakokaasut yht noin 30% Mallin parametrisaatiossa vielä kehitettävää! Ilmansuojelupäivät 2012 16 8
Tukholman Hornsgatanin nastarengaskielto Ruotsissa Vägverket esitti 2006, että taajamien ilman hiukkaspitoisuuksia voidaan parhaiten alentaa vähentämällä nastarenkaiden määrää. Vägverketin asiantuntija-arvion mukaan, vähentämällä Tukholmassa nastarenkaiden nykyinen 70 %:n osuus puoleen (30-40 %:iin) voitaisiin keskusta-alueen PM 10 -pitoisuuksia alentaa 20-25% Tukholmassa alkoi 1.1.2010 kokeilu, jossa ilmanlaadun kannalta pahimmalla katuosuudella (Hornsgatan) kielletiin nastarenkailla ajo Kaarle Kupiainen 17 Hornsgatanin nastarengaskiellon vaikutukset Nastarengasliikenteen osuus Hornsgatanilla laski n. 70%:sta (2007-2009) 40%:iin 2010 ja edelleen 33%:iin 2011, samanaikaisesti Ruotsissa lyhennettiin nastarengaskautta 2:lla viikolla Liikennemäärä Hornsgatanilla laski n. 15% (vuosikeskiarvo) Kevätkauden (1.1.-31.5.) keskimääräinen PM10 pitoisuuden arvioitiin NORTRIP mallilla laskeneen suhteessa tilanteeseen ilman kieltoa pääasiassa liikennemäärän ja nastarenkaiden käyttöasteen muutosten seurauksena. Lähde: Johansson ym. 2011. Vad dubbdäcksförbudet på Hornsgatan har betytt för luftkvaliteten. SLB 2:2011. Miljövaltningen i Stockholm, Juni 2011 Kaarle Kupiainen 18 9
Johtopäätöksiä Pölynsidonta edelleen tehokkain akuutissa PM10 pölyntorjunnassa Kadunpuhdistus nykykalustolla (pl. PIMU) ei tehokas akuutissa PM10 pölyntorjunnassa. Yhteispohjoimaisen yhteistyön seurauksena eri katupölylähteiden, ml. nastarenkaiden ja hiekoituksen, osuuksia pystytään mallintamaan nykymenetelmin Mallikehitystä tulee jatkaa parametrisaatioiden ja validoinnin osalta luotettavien tulosten varmistamiseksi Ilmansuojelupäivät 2012 19 Kiitoksia mielenkiinnosta! Ilmansuojelupäivät 2012 20 10