Vägbeläggningars damningsbenägenhet

Transkript

1 VTI rapport 711 Utgivningsår Vägbeläggningars damningsbenägenhet Mats Gustafsson Göran Blomqvist Anders Gudmundsson Per Jonsson Erik wietlicki

2

3 Utgivare: Publikation: VTI rapport 711 Utgivningsår: 211 Projektnummer: 5528 Dnr: 24/ Linköping Projektnamn: Vägbeläggningars damningsbenägenhet Författare: Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Anders Gudmundsson, Per Jonsson, Erik wietlicki Uppdragsgivare: Trafikverket tel: Vägbeläggningars damningsbenägenhet Referat (bakgrund, syfte, metod, resultat) max 2 ord: edan 25 gäller en miljökvalitetsnorm för inandningsbara partiklar (PM 1 ) i verige, baserad på ett EG-direktiv. I verige är vägdamm en viktig lokal källa till överskridanden av normen, vilket uppmärksammat dubbdäcksanvändningens negativa effekter, men även initierat forskning och utveckling rörande andra sätt att minska bildning och spridning av vägdamm till vår omgivningsluft. Mer än 1 ton beläggning nöts bort varje säsong. En del av detta slitagematerial är redan från början inom den inandningsbara fraktionen, medan övrigt material har potential att malas ner av trafiken till fraktioner under 1 µm. Att minska vägbeläggningars damningsbenägenhet är därför en tänkbar åtgärd som studerats i föreliggande projekt. Åtta vägbeläggningar av AB-typ (asfaltsbetong, stenrik) har provats i VTI:s provvägsmaskin avseende partikelbildning för att utröna dels inverkan av största stenstorlek, dels inverkan av stenmaterialets egenskaper. om komplement för att analysera inverkan av olika stenmaterials tekniska egenskaper användes data från ytterligare nio beläggningar testade inom andra projekt. Resultaten visar att större största stenstorlek generellt ger upphov till lägre partikelemissioner och att stenmaterialets kulkvarnsvärde är ett användbart mått för att uppskatta ett stenmaterials damningsbenägenhet. Inom beläggningar med 11 mm största stenstorlek kan kulkvarnsvärdet förklara 7 % av variationen i PM 1 vid 5 km/h. Resultaten är dock inte entydiga, vilket tyder på att vissa material kan vara känsligare ur damningsbenägenhetssynpunkt för förändringar i största stenstorlek än ändra. Grundämnesanalys visar att partiklar större än ca 1 µm helt domineras av element från stenmaterialet i beläggningen. vavel, som kan tänkas härröra ur däck och/eller bitumen utgör oftast en betydande andel av partiklarna under 1 µm, medan zink, som kan härledas till däckgummit, återfinns i relativt små mängder främst i de grövre fraktionerna. pecialtester inom den norska delen av projektet visar att ökad dubbdäcksandel ökar partikelbildningen och att odubbade vinterdäck och sommardäck som testas på en av de norska beläggningarna resulterar i ca 15 gånger lägre PM 1 -koncentrationer än vid dubbdäcksanvändning och en högre andel fina partiklar. Vid alla tester med dubbdäck bildas även ultrafina partiklar. ällan är ännu okänd, men tester med porfyrbeläggningarna resulterar i högre halter än för kvartsit- och mylonitbeläggningarna. Nyckelord: PM1, vägbeläggning, asfalt, kulkvarn, Los Angeles, kvartsit, porfyr, mylonit, partiklar IN: pråk: Antal sidor: venska 62

4 Publisher: Publication: VTI rapport 711 Published: 211 Project code: 5528 Dnr: 24/ E Linköping weden Project: Vägbeläggningars damningsbenägenhet Author: Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Anders Gudmundsson, Per Jonsson, Erik wietlicki ponsor: wedish Transport Administration tle: Dust formation propensity of road pavements Abstract (background, aim, method, result) max 2 words: ince 25 weden has an environmental quality standard for inhalable particles (PM 1 ), based on an EC directive. In weden, road dust is an important local source of norm exceedance, which has highlighted the negative effects of studded tyres, but also initiated research and development for other ways to reduce the formation and distribution of road dust to our ambient air. More than 1 tons of road pavement is worn each season. ome of this material is PM 1 from the start, while other material has the potential to be ground down by the traffic to PM 1. Reducing road pavement dust formation propensity is therefore a potential measure studied in this project. Eight surfaces of MA-type (stone mastic asphalt) were tested in the VTI road simulator for particle formation to determine both the impact of the largest stone size and the influence of rock material properties. As a complement to analyze the impact of technical properties of different stone materials, data from nine additional pavements tested in other projects were used. The results show that larger largest stone size generally leads to lower particulate emissions and that the stone material Nordic ball mill value is a useful measure for estimating a stone material dust formation propensity. In the pavements with 11 mm largest stone size, the Nordic ball mill value can explain 7% of the variation in PM 1 at 5 km/h. The results are not conclusive, suggesting that some material may be more sensitive for changes in the largest stone size than others. Elemental analysis shows that particles larger than about 1 micron are completely dominated by elements originating in the aggregates of the pavement. ulfur, which may originate from tyres and/or bitumen is usually a significant contribution to particles below 1 micron, while zinc, which can be traced to tyre rubber, is found in relatively small amounts mainly in the coarser fractions. pecial tests in the Norwegian part of the project show that increased studded tyre percentage increases particle formation and that when non-studded winter tires and summer tires are tested on one of the Norwegian pavements, this results in about 15 times lower PM 1 concentrations than with use of studded tyres and a higher proportion of fine particles. In all tests with studded tyres also ultrafine particles are formed. The source is still unknown, but tests with the porphyry pavements result in higher concentrations than for quartzite and mylonite pavements. eywords: PM 1, road pavement, asphalt, MA, Nordic ball mill, Los Angeles, quartzite, porphyry, mylonite IN: Language: No. of pages: wedish 62

5 Förord Föreliggande projekt initierades 26, som ett resultat av intresset för att hitta lämpliga åtgärder mot emissionerna av partiklar vid dubbdäcksslitage. tor kunskap fanns både hos norska och svenska vägmyndigheter om faktorer som inverkar på det totala slitaget, men indikationer fanns på att man inte direkt kunde översätta dessa samband till bildningen av inandningsbara partiklar. Mer kunskap behövdes och ett samarbetsprojekt mellan Norge och verige initierades genom att länderna var för sig finansierade ett antal studier i VTI:s provvägsmaskin med norska respektive svenska beläggningar. Det norska projektet var först ut och har tidigare avrapporterats i två PM. Dessa resultat har i denna rapport kombinerats med resultaten från de svenska undersökningarna. Under åren har även studier gjorts med ett antal andra beläggningar som finansierats av andra projekt. För att öka underlaget har data från dessa försök även använts i rapportens syntes. Projektet har samfinansierats av tatens vegvesen i Norge och Trafikverket i verige. Projektledare på VTI har varit Mats Gustafsson och kontaktpersoner på tatens vegvesen och Trafikverket har varit Nils Uthus respektive Martin Juneholm. Författarna vill tacka Tomas Halldin för ovärderlig expertis och för driften av provvägsmaskinen. Vi vill även tacka Fredrik Hellman, VTI, för att ha läst och kommenterat manuset. Medförfattaren Per Jonsson arbetar numera på WP. Linköping juni 211 Mats Gustafsson projektledare VTI rapport 711 Omslag: Mats Gustafsson, VTI

6 valitetsgranskning Intern peer review har genomförts i juni 211 av Fredrik Hellman. Mats Gustafsson har genomfört justeringar av slutligt rapportmanus Tf. generaldirektör ent Gustafson har därefter granskat och godkänt publikationen för publicering Quality review Internal peer review was performed in June 211 by Fredrik Hellman. Mats Gustafsson has made alterations to the final manuscript of the report on 3 June 211. Deputy Director General ent Gustafson examined and approved the report for publication on 1 July 211. VTI rapport 711

7 Innehållsförteckning ammanfattning... 5 ummary Bakgrund yfte Metod Provvägsmaskin Däck Beläggningar Partikelmätning Grundämnessammansättning Urval av beläggningsparametrar för jämförelser med partikelgenerering Extra försök inom den norska delen av projektet Resultat oncentrationsutveckling torleksfördelningar Grundämnessammansättning hos PM Extra försök inom den norska delen av projektet Beläggningsrelaterade parametrars inverkan på partikelbildning och aerosolens egenskaper Diskussion lutsatser... 6 Referenser VTI rapport 711

8 VTI rapport 711

9 Vägbeläggningars damningsbenägenhet av Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Anders Gudmundsson *, Per Jonsson och Erik wietlicki * VTI Linköping ammanfattning edan 25 gäller en miljökvalitetsnorm för inandningsbara partiklar i verige, baserad på ett EG-direktiv. Normen använder masskoncentrationen av partiklar mindre än 1 µm (PM 1 ). I verige är vägdamm en viktig lokal källa till överskridanden av normen, vilket uppmärksammat dubbdäcksanvändningens negativa effekter, men även initierat forskning och utveckling rörande andra sätt att minska bildning och spridning av vägdamm till vår omgivningsluft. Dubbdäcken själva avger små mängder partiklar, men deras nötning av vägbeläggningar är en viktig källa till inandningsbara partiklar i väg- och gatumiljöer i verige. Även vinterns sandanvändning sliter på vägbeläggningarna och bildar inandningsbart damm. Vägbeläggningarna har under årtionden utvecklats för att tåla så mycket slitage som möjligt, vilket inneburit att de blivit mer stenrika och innehåller allt slitstarkare stenmaterial. Parallellt har dubbarna i dubbdäcken anpassats för att slita mindre på beläggningar genom att dubbvikt och utstick reglerats. Trots detta nöts mer än 1 ton beläggning bort varje säsong. En del av detta slitagematerial är redan från början inom den inandningsbara fraktionen, medan övrigt material har potential att malas ner av trafiken till fraktioner under 1 µm. I föreliggande studie har åtta vägbeläggningar av AB-typ (asfaltsbetong, stenrik) provats i VTI:s provvägsmaskin avseende partikelbildning för att utröna dels inverkan av största stenstorlek, dels inverkan av stenmaterialets egenskaper. Tre beläggningar med största stenstorlekarna 8, 11 och 16 mm av porfyr och kvartsit, samt två beläggningar med största stenstorlekarna 8 och 11 mm av mylonit ingick i testet. Partikelhalter, partikelstorleksfördelningar och partiklarnas sammansättning studerades. om komplement för att studera olika stenmaterials tekniska egenskaper användes data från ytterligare nio beläggningar testade inom andra projekt. Resultaten visar att större största stenstorlek generellt ger upphov till lägre partikelemissioner och att stenmaterialets kulkvarnsvärde är ett användbart mått för att uppskatta ett stenmaterials damningsbenägenhet. Inom beläggningar med 11 mm största stenstorlek kan kulkvarnsvärdet förklara 7 % av variationen i PM 1 vid 5 km/h. Resultaten är dock inte entydiga. Den provade kvartsiten verkar inte avge påtagligt mer partiklar vid mindre största stenstorlek, vilket tyder på att vissa material kan vara känsligare ur damningsbenägenhetssynpunkt för förändringar i största stenstorlek än ändra. Partiklarnas storleksfördelning förskjuts mot något finare fraktioner då största stenstorlek ökar. Grundämnesanalys visar att partiklar större än cirka 1 µm helt domineras av element från stenmaterialet i beläggningen. isel utgör den största andelen följd av kalcium, kalium och järn i olika proportioner beroende på stenmaterial. vavel, som kan tänkas härröra ur däck och/eller bitumen utgör oftast en betydande andel av partiklarna under 1 µm, medan zink, som kan härledas till däckgummit, återfinns i relativt små mängder främst i de grövre fraktionerna. * Lunds tekniska högskola VTI rapport 711 5

10 I några specialtester inom den norska delen av projektet studerades hur dubbdäcksandelen påverkar partikelbildning och partikelegenskaper samt tester med odubbade vinterdäck och sommardäck på en av beläggningarna. Ökad dubbdäcksandel ökar partikelbildningen, särskilt vid de högre hastigheterna 5 och 7 km/h. Då odubbade däck finns med i testerna förskjuts partiklarnas storleksfördelning mot grövre fraktioner. Odubbade vinterdäck och sommardäck som testades på en av de norska beläggningarna resulterade i cirka 15 gånger lägre PM 1 -koncentrationer än vid dubbdäcksanvändning och en högre andel fina partiklar. Vid alla tester med dubbdäck bildas även ultrafina partiklar. ällan är ännu okänd, men tester med porfyrbeläggningarna resulterar i högre halter än för kvartsit- och mylonitbeläggningarna. Högre hastighet ökar halterna av ultrafina partiklar, men största stenstorlek verkar inte påverka halterna av denna fraktion. 6 VTI rapport 711

11 Dust formation propensity of road pavements by Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Anders Gudmundsson *, Per Jonsson and Erik wietlicki * VTI (wedish National Road and Transport Research Institute) E Linköping weden ummary ince 25 an environmental quality standard for inhalable particles, based on an EC directive, is implemented in weden. The standard uses the mass concentration of particles smaller than 1 microns (PM 1 ). In weden, road dust is an important local source of exceedances of the standard, which has highlighted the negative effects of studded tyre use, but also initiated research and development for other ways to reduce the formation and dispersion of road dust to our ambient air. tudded tires themselves emit small amounts of particles, but their abrasion of road surfaces is a major source of inhalable particles in the road and street environments in weden. Also the use of winter gritting wears road surfaces and produces inhalable dust. Road surfaces has for decades been developed to withstand as much wear as possible, implying higher content of rock and more durable rocks. In parallel, tyre studs have been adapted to tear less on road pavements by regulations concerning stud weight and protrusion. Despite this, more than 1 tons of road pavement is worn each season in weden. ome of this material is within the inhalable fraction, while most is coarser but with the potential to be ground by the traffic into fractions smaller than 1 microns. In this study, eight road pavements of the MA-type (stone mastic asphalt) were tested in the VTI road simulator concerning particle formation in order to determine both the impact of the pavements largest stone size and the influence of rock material properties. Three pavements with the largest stone sizes 8, 11 and 16 mm of porphyry and quartzite respectively, and two pavements with the largest stone sizes 8 and 11 mm of mylonite were included in the test. Particle concentrations, particle size distributions and particle composition were studied. As a supplement to study the influence of technical properties of various stone materials, data from nine additional pavements tested in other projects were used. The results show that a higher largest stone size generally gives rise to lower particulate emissions and the Nordic ball mill value of stone materials is a useful measure for estimating a stone material dust formation propensity. In the coatings with 11 mm largest stone size, the Nordic ball mill value explains 7% of the variation in PM 1 at 5 km/h. The results are not conclusive, though. The tested quartzite pavements do not seem to emit significantly more particles with decreasing maximum stone size, suggesting that some rock materials may be more sensitive to largest stone size than others. Particle size distribution is shifted to slightly finer fractions with increasing largest stone size. Element analyses show that particles larger than about 1 micron are completely dominated by elements originating in the pavement rock aggregates. ilica predominates followed by calcium, potassium and iron in various proportions depending on the rock material. ulphur, which might originate in tyres and/or pavement binder, usually forms a significant percentage of particles below 1 micron, while zinc, which can be traced to tire rubber, is found in relatively small amounts in the coarser particle fractions. * Lund University of Technology VTI rapport 711 7

12 pecial tests in the Norwegian part of the project studied how the share of studded tires affects particle formation and properties, as well as tests using non-studded winter tires and summer tires on one of the pavements. Increased studded tire percentage increases particle formation, especially at the higher speeds of 5 and 7 km/h. When nonstudded winter tires were included in the tests, the particle size distribution shifted towards coarser fractions. Non-studded winter tires and summer tires were tested on one of the Norwegian pavements and resulted in about 15 times lower PM 1 concentrations than when using studded tires and a higher proportion of fine particles. In all tests with studded tires also ultrafine particles were emitted. The source is still unknown. Tests with the porphyry pavements resulted in higher ultrafine particle concentrations than for quartzite and mylonite pavements, while higher speed increased the levels of ultrafine particles. The largest stone size, on the other hand, did not seem to affect concentration levels of ultrafine particles. 8 VTI rapport 711

13 1 Bakgrund Inandningsbara icke-avgasrelaterade partiklar (PM 1 partiklar mindre än 1 µm) från vägtrafik har rönt stort forskningsintresse under senare år. digare forskning har visat att slitagepartiklar från interaktionen mellan däck och beläggning är en starkt bidragande källa till uppmätta halter av PM 1 i gaturummet. Bakomliggande orsaker kan härledas till användandet av dubbdäck som är aggressiva ur partikelgenereringssynpunkt (Gustafsson m. fl., 25) och problemet är därför säsongsberoende. ärskilt sen vinter och tidig vår åtföljs av höga halter då upptorkning ger förutsättningar för uppvirvling av partiklar som bildats under föregående vintersäsong (Gustafsson, 23; Johansson m. fl., 24). För att åtgärda höga halter av PM 1 infördes en miljökvalitetsnorm 25 som följer EUdirektiv (F, 21). Enligt normen får årsmedelkoncentrationen av PM 1 ej överstiga 4 µg m -3, medan dygnskoncentrationen 5 µg m -3 inte får överstigas mer än 35 dygn om året. I juli, 21 infördes en ny norm, där även PM 2,5 (partiklar mindre än 2,5 µm) regleras (F, 21). Riksdagen har även antagit delmål för miljökvalitetsmål som innebär en skärpning av tillåtna halter PM 1 : 21 skall årsmedelkoncentrationen understiga 35 µg m -3. Dessutom har delmål om årsmedelkoncentrationen 12 µg m -3 för PM 2,5 tillkommit (Naturvårdsverket, 27). Ett ökat fokus på fina partiklar (PM 2,5 eller ännu mindre) kan utläsas av detta då misstankar riktats mot mindre partiklars hälsoeffekter. Dels har de visats utgöra en viktig del av PM 1 som regleras av miljökvalitetsnormen, dels då kunskapen om dessa partiklars egenskaper och hälsoeffekter varit bristfällig. Under senare år har såväl epidemiologiska som toxiska undersökningar försökt särskilja effekterna av å ena sidan slitagepartiklar och/eller grova partiklar (PM 1-2,5, det vill säga partiklar mellan 2,5 och 1 µm) och å andra sidan fina (PM 2,5 ) och/eller avgaspartiklar. Epidemiologiska data pekar på att de grövre slitagepartiklarna främst har en negativ effekt på luftvägssjukdomar, medan fina partiklar har en starkare koppling till hjärtkärlsjukdom och för tidig död (Brunekreef och Forsberg, 25). Inom EMFO (Emissionsforskningsprogrammet) genomfördes även en litteraturstudie med fokus på såväl toxikologi som epidemiologi hos trafikrelaterade partiklar (ehlstedt m. fl., 27). Man konstaterade bland annat att ett prioriterat forskningsområde där kunskapen i nuläget är för liten är just betydelsen av vägdamm och olika slitagekomponenter för hälsoeffekter och att behov föreligger av ökade kunskaper om trafikrelaterade partiklars kemiska karakteristika med betydelse för hälsoeffekter. Bildningen av slitagepartiklar från vägar påverkas i hög grad av vägbeläggningens egenskaper. Det totala slitaget av en beläggning styrs främst av dess konstruktion, stenmaterialets egenskaper och största stenstorlek. Ett rimligt antagande är att samma faktorer även påverkar bildningen av partiklar i den inandningsbara fraktionen (PM 1 ). digare studier i laboratorie och fält har påvisat stora skillnader i PM 1 -emission från olika beläggningar, men då samtidigt skillnader funnits avseende såväl konstruktion som stenmaterial har det inte varit möjligt att identifiera betydelsen av enskilda beläggningsegenskaper. För att undersöka detta måste en variabel i taget ändras. I föreliggande studie har totalt 8 beläggningar med tre olika stenmaterial och tre olika största stenstorlek därför studerats. VTI rapport 711 9

14 2 yfte yftet med föreliggande projekt har varit att studera hur beläggningars stenmaterial och största stenstorlek inverkar på produktion och egenskaper hos inandningsbara partiklar vid dubbdäcksslitage och att identifiera viktiga parametrar som kan användas för att bedöma vägbeläggningars damningsbenägenhet. 1 VTI rapport 711

15 3 Metod 3.1 Provvägsmaskin Projektet genomfördes med hjälp av VTI:s provvägsmaskin (PVM) (Figur 1). För att studera slitagepartiklarna separat, utan inblandning av partiklar från avgaser och andra antropogena och naturliga källor, krävs att partiklarna kan genereras och provtas i en miljö där andra källor är minimerade. Detta kunde åstadkommas genom att mätinstrumenten placerades i den slutna hallen runt VTI:s provvägsmaskin, som vanligtvis använts för att studera slitage av olika typer av vägbeläggningar och däck. Provvägsmaskinen består av en cirkelrund,5 m bred bana med en omkrets av 16 m som kan beläggas med valfri vägbeläggning. Maskinen roterar kring en centralt placerad vertikal axel på vilken sex hjulaxlar är monterade. På dessa kan olika typer av däck monteras. Fyra av axlarna är i drift och drivs av elmotorer. Vid provning sänks hjulen ner mot banan till önskat axeltryck ställts in och hjulen driver sedan maskinen att rotera. Hastigheten kan varieras steglöst upp till 7 km h -1. I hastigheter över 5 km h -1 kan en excenterrörelse kopplas in vilket gör att hjulen inte kör i samma spår utan rör sig över nästan hela banbredden. Beläggningsslitaget i provvägsmaskinen är accelererat ca 3 4 ggr i förhållande till vanlig väg på grund av den snäva roterande rörelsen. orrelationen med slitage på vanlig väg är dock hög. Figur 1 Provvägsmaskinen. 3.2 Däck Då beläggningar testas i PVM används ett referensdubbdäck (Nokian Hakkapeliitta 4). Däckets status och dubbutstick mäts mellan varje test för att kontrollera att egenskaperna är jämförbara inför varje nytt försök. Under försöket med inverkan av dubbdäcksandel på en av de norska beläggningarna användes ett odubbat vinterdäck av Nordisk typ, Nokian Hakkapeliitta Ri på de axlar av PVM som inte hade dubbdäck. Före de egentliga testerna körs däcken in för att likna ett nytt, men inkört däck. Inkörning av däcken i PVM utfördes enligt VTI:s standardrutiner, som skiljer sig åt VTI rapport

16 mellan däcktyperna. För dubbdäck är det viktigt att dubben sätter sig ordentligt, medan det för samtliga däcktyper handlar om att, under normala temperaturförhållanden, slita bort den tunna skyddsfilm och de gummistrån som är kvar från tillverkningen innan testerna körs. Följande inkörningsrutiner användes: För dubbdäck: Beläggning och däck kyls över natten till minusgrader. ylanläggningen ska vara igång under inkörningen. Inkörningen utförs på torr beläggning Hjullast: 45 kg. Lufttryck: 2,5 bar örschema 1. 2 km h -1 1 tim utan excenterrörelse 2. 3 km h -1 1 tim utan excenterrörelse 3. 5 km h -1 4 tim med excenterrörelse 4. 6 km h -1 2 tim med excenterrörelse Beläggningstemperaturen bör ej överstiga C under inkörning. För nordiska odubbade vinterdäck: Beläggning och däck kyls över natten till minusgrader. ylanläggningen ska vara igång under inkörningen. Inkörningen utförs på torr beläggning. Hjullast: 45 g. Lufttryck: 2,5 bar. örschema: 1. 5 km h -1 1 tim med excenterrörelse 2. 7 km h -1 1 tim med excenterrörelse Beläggningstemperaturen bör ej överstiga C under inkörning. 3.3 Beläggningar Beläggningar testade inom projektet De beläggningar som provats inom föreliggande projekt är alla av typen AB (asfaltsbetong stenrik) som även kallas skelettasfalt. Beteckningen på de motsvarande norska beläggningarna är A. Tre stenmaterial har använts: kvartsit från Dalbo, mylonit (Durasplitt) och porfyr från Gustafs. vartsiten och porfyren har provats med tre olika största stenstorlek, 16, 11 och 8 mm, medan den norska myloniten har provats med två största stenstorlekar 11 och 8 (se Tabell 1). Tabell 1 Provade beläggningar inom projektet. vartsit (Dalbo) Mylonit (Durasplitt) Porfyr (Gustafs) AB8 X X X AB11 X X X AB16 X X vartsit: AB16 tillverkades i Hornsberg i tockholm (PEAB, ). Den är tillverkad enligt samma recept som beläggningen på Hornsgatan i tockholm. tenmaterial större än 8 mm (63 %) utgjordes av kvartsit från Dalbo i Dalsland (finkornig 12 VTI rapport 711

17 ljus kvartsit med lokala inslag av granit, glimmerrika metasediment och grönsten). Materialet mindre än 8 mm kom från täkten i Löten (bergtäkt, Ekerö, tockholmsgranit). AB11 och AB8 tillverkades av kanska av samma stenmaterial vartsiten från Dalbo har ett kulkvarnsvärde på ca 6. ulkvarnsvärdet är ett mått på stenmaterialets nötningsresistens. Ju lägre kulkvarnsvärde, desto högre nötningsresistens. ulkvarnsvärde 6 klassificeras som hög nötningsresistens. Förutom ballaststenen består beläggningen även av filler (stenmjöl), bitumen, som är en råoljeprodukt, och tillsatser som till exempel vidhäftningsmedel. AB8 AB11 AB16 Figur 2 vartsitbeläggningar använda i försöken. Mylonit: beläggningen är en norsk A-beläggning (motsvarar AB) FIB 11 Durasplitt m/lyngåsgrus (NCC Roads A, 4/8-6) med stenmaterial 8 11 mm (52 %), 2 4 mm (2 %) och 2 mm (16 %) vilket utgörs av mylonit från Tau, sand 8 mm (5 %) utgjordes av Lyngåsgrus och 7 % var filler. ulkvarnsvärdet är ca 7. AB8 AB11 Figur 3 Mylonitbeläggningar använda i försöken. VTI rapport

18 Porfyr: stenmaterialet är från täkten Gustafs i Dalarna och består av kubiserad åsgrus, kulkvarn på 8/11 är under 4 och 11/16 är under 5, LA är kring 12, korndensiteten 2,65 och porfyrinnehållet 6 65 %. ubiseringen ger ett flisighetsindex (FI) på 1 3 för 11/16, 2 på 8/11 och 3 5 på 4/8. ulkvarnsvärdet på fraktionen 11/16 är närmare 4 än 5. AB8 AB11 AB16 Figur 4 Porfyrbeläggningar använda i försöken Beläggningar testade i andra projekt För analys av olika beläggningsrelaterade parametrars inverkan på damningsbenägenheten användes data från totalt 14 beläggningar som provats i PVM. Beläggningarna i föreliggande projekt är en delmängd av dessa. I Tabell 2 listas dessa beläggningars egenskaper. 14 VTI rapport 711

19 Tabell 2 Beläggningar som använts för analyser av beläggningsegenskapers inverkan på partikelbildningen. Typ tenstorlek Bergart Ursprung tenegenskaper Nötningsresistens Fragmentering törsta tenmaterial > stenstorlek 8mm ulkvarn Los Angeles prödhetstal Flisighetstal AB 8 Mylonit Durasplitt 6,1 2 AB 8 Porfyr Gustafs 5 12 AB 8 vartsit Dalbo 5,7 17,5 47 1,38 ABD 11 Porfyr 5 12 AB 11 vartsit ärr 6,1 17,5 37 1,32 AB 11 Mylonit Durasplitt 6,1 2 AB 11 Porfyr Gustafs 5 12 AB 11 vartsit Dalbo 5,7 17,5 47 1,38 AB 11 vartsitisk sandsten Hardeberga 8, ,38 AB 11 Ryolit Tösse 4,9 1 GAP 11 Ryolit Tösse 4,9 1 GAÖ 11 Ryolit Tösse 4,9 1 ABT 11 Gneiss Tjeckien 2 ABT 11 alksten lovenien 25 ABT 16 Granit kärlunda 7, ,34 AB 16 vartsit Dalbo 5,7 17,5 47 1,38 AB 16 Porfyr Gustafs 5 12

20 3.4 Partikelmätning Varje test genomfördes enligt ett standardiserat körschema i PVM (Tabell 3). Mellan varje test rengörs hela PVM-hallen på ett standardiserat sätt som innebär att alla ytor (golv, väggar, tak och maskin) spolas rena med högtryckstvätt (Figur 5). I vissa fall har två tester utförts utan tvätt emellan. I sådana fall har det test som innebär minst slitage gjorts först. Att denna procedur fungerat tillfredsställande har till exempel visat sig genom att vid test av sommardäck kan partikelmätningar visa att det inte sker en uppvirvling av partiklar från tidigare tester. Figur 5 Tvättning av PVM-hallen. Tabell 3 örschema för PVM. Hastighet d Excenterrörelse 3 1 tim 3 min Nej 5 1 tim 3 min Ja 7 2 tim Ja 7 1 tim Ja För testerna med vinterdäcken var målet att starta försöken vid en rumstemperatur under C. kiftande meteorologi under försöksperioden påverkade möjligheten att kyla hallen. tarttemperaturerna varierade därför mellan -6 och 6 C. 16 VTI rapport 711

21 För sommardäcken valdes att starta försöken vid lufttemperaturen 15 C. Denna temperatur var ej lika känslig för yttertemperaturer utan kunde ställas in med en noggrannhet på ± 2 C. Liksom vid inkörning av däcken används 2,5 bars lufttryck i däcken och en axellast på 45 kg. Fyra olika instrumenttyper användes för att mäta inandningsbara partiklar. Dessa beskrivs översiktligt nedan. Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM) Instrumentet bygger på gravimetrisk mätning och ger ett värde var femte minut för masskoncentration PM 1. Metoden är en referensmetod inom EU. Mätnoggrannheten är,75 %. TEOM-instrumentet var placerat inuti ett klimatskåp och insuget ovanpå samma skåp, på ca 2,5 m över golvet. DustTrak (DT) Ett instrument som mäter partiklars optiska spridningsegenskaper och via fabrikskalibrering omvandlas uppmätt ljusspridning till en partikelmasskoncentration. Instrumentet kan förses med föravskiljare så att PM 2,5 eller PM 1 sugs in i instrumentet. Två DustTrak användes vid undersökningen: det ena för masskoncentration PM 2.5 och det andra för masskoncentration PM 1. dsupplösningen för båda var tre sekunder. Mätnoggrannheten för DustTrak är ±1 % av avläst värde eller ±,1 mg m -3, beroende av vilket värde som är störst. DustTrak- instrumenten placerades på ca 2 m från provvägsmaskinens bana och insugen ca 2 m över golvet. Aerodynamic Particle izer (AP) och canning Mobility Particle izer (MP) Instrumenten mäter tillsammans i antalsfördelningen i storleksintervallet 7 nm till 18 µm. MP mäter i intervallet 7 3 nm eller nm och mätresultatet presenteras som antalsfördelning, medan grövre partiklar mäts med AP i intervallet,5 2 µm och presenteras som massfördelning (AP). Detta beror på att submikrona partiklar bäst representeras av antal då de har mycket låg massa i relation till den grova partikelfraktionen. I omräkning från antal till massa används en partikeldensitet på 2 8 kg m -3 för partiklar >,5 µm och för mindre partiklar en partikeldensitet på 1 kg m -3. För AP:en har även densiteten 2 8 kg m -3 använts för den så kallade tokeskorrigeringen, som justerar AP:en överskattning av partikelstorlek då partikeldensiteten är betydligt större än 1 kg m -3. Insuget till AP placerades ca 2 m från banan och 2 m över golvet. MP var placerad utaför hallen och luften leddes in via ett kopparrör som mynnade ca 3 m från banan och 1,5 m över golvet. Partiklar har även provtagits med IVL-filterprovtagare (PM 1, PM 2,5 och PM 1 ) och kaskadimpaktor (Dekati DI). IVL provtagarna har utvecklats av IVL i samarbete med Lunds universitet. Provtagaren för PM 1 (rm m. fl., 21) har provats med bra resultat emot referensprovtagare i Norge (Marsteen och chaug, 27) och PM 1 provtagaren emot lienfiltergerät (rm m. fl., 28). Teflonfilter användes för dessa provtagare. askadimpaktorn delar upp insamlade partiklar i 12 olika steg mellan,4 och 12 µm. För varje steg samlas partiklarna på ett insamlingsfilter belagt med klibbig yta och sedan görs en bestämning av partiklarnas kemiska grundämnessammansättning med hjälp av PIXE (se vidare kap 3.7). VTI rapport

22 För PM 1 -mätningar har insugningsmunstycken speciellt designade för ändamålet använts får att erhålla korrekt provtagningseffektivitet av alla partikelstorlekar. ll TEOM, AP och kaskadimpaktor har PM 1 -inlet (Ruprecht & Pataschnik) använts. AP och kaskadimpaktor har haft gemensamt PM 1 -inlet och nedströms har uppdelning av luftflöden gjorts till de två instrumenten. IVL-provtagaren för filterprovtagningen är i sig självt ett PM 1 -inlet. De olika instrumenten som används för partikelmätning bygger på olika tekniker och har olika för- och nackdelar. PM 1 kan redovisas med fem olika metoder, tre som är realtidsinstrument med hög tidsupplösning (TEOM, DT och AP) och två metoder för filterprovtagning med efterföljande analys. För att bestämma PM 1 är filterprovtagningsmetoder och TEOM-mätningar mest tillförlitligt. Information om partikelstorleksfördelning fås bäst från AP-mätningarna. Högst tidsupplösning av PM 1 ger DT. askadimpaktormätningar ger också viss information om partikelstorleksfördelningen, fast med mycket sämre partikelstorleksupplösning. Filterprovtagningen med efterföljande analys ger information om elementsammansättningen. Partikelstorleksfördelningen för partiklar mindre än 1 µm erhålls av MP och kaskadimpaktor. Nedan redovisade antalskoncentrationer är från MP-mätningar. 3.5 Grundämnessammansättning Insamling av PM 1 för PIXE-analyser för att studera partiklarnas grundämnessammansättning gjordes med en 12-stegs kaskadimpaktor kopplad till samma PM 1 -intag som AP (Figur 6). askadimpaktorn utnyttjar att partiklar med olika massa har olika stort moment. Partiklar större (tyngre) än en viss diameter i ett visst flöde fortsätter i sin egen rörelseriktning, medan mindre partiklar följer flödesriktningen. askadimpaktorn består av en serie dysor och impaktorytor konstruerade så att hastigheten hela tiden ökar och storleken på de partiklar som fångas upp genom impaktion på impaktorytan blir mindre. Vilken partikelfraktion som samlas upp på vart och ett av de 12 stegen bestäms av flödeshastigheten genom öppningen, avståndet mellan öppningen och impaktorytan samt det föregående stegets uppsamlingskarakteristika (Vägverket, 21). 18 VTI rapport 711

23 Figur 6 En 12-stegs kaskadimpaktor (vid pilen) kopplad till AP-instrumentets PM 1 - intag. PIXE står för partikelinducerad röntgenstrålning (Particle Induced X-ray Emission) och är en metod för spårämnesanalys med mycket hög känslighet (Johansson m. fl., 1995). Metoden uppfanns 197 vid avdelningen för kärnfysik vid Lunds universitet och är nu spridd till cirka 2 laboratorier över hela världen. Den grundläggande principen för PIXE är att man accelererar laddade partiklar (här 2.55 MeV protoner) med hjälp av en accelerator och bestrålar provet. När jonerna träffar provet emitteras bland annat karakteristisk röntgenstrålning, som detekteras med en energiupplösande HPGeröntgendetektor (hariff m. fl., 24). trålningens energi avslöjar vilket grundämne som finns i provet, och antalet detekterade röntgenkvanta vid en viss energi ger mängden av grundämnet i provet (Van Grieken och Markowicz, 21). Med PIXE kan man bestämma upp till 35 grundämnen samtidigt i mängder runt ett nanogram eller lägre för grundämnen med atomnummer (Z) större än 12. I de aktuella PIXE-analyserna har varje prov i genomsnitt bestrålats i 5 1 minuter. Identifieringen av de detekterade topparna i röntgenspektrumet (se exempel från ett prov taget vid veavägen i tockholm (figur 5) utförs automatiskt av identifierings- och anpassningsprogrammet GUPIX. En beskrivning av analysuppställningen och kalibreringen av densamma återfinns i (hariff m. fl., 22). Genom att ange vilka grundämnen som skall identifieras anpassar programmet en matematisk funktion till spektrumet och kvantifierar de olika topparna. Förutom mängden av de olika grundämnena i aerosolprovet erhålls även en feluppskattning och en detektionsgräns för varje ämne och prov. VTI rapport

24 3.6 Urval av beläggningsparametrar för jämförelser med partikelgenerering Centrala parametrar som är avgörande för en vägbeläggnings totala slitage är dess konstruktion, stenmaterialets kvalitet och största stenstorlek. I föreliggande projekt har vi valt att studera den typ av beläggningskonstruktion som är vanligast förekommande på vägar med mycket trafik AB (asfaltsbetong stenrik). tenstorlekarna 8, 11 och 16 mm har använts och är således den konstruktionsparameter vi kan använda för att jämföra med partikelbildningen. I projektet har använts tre olika stenmaterial. Det finns flera tekniska mått som på olika sätt beskriver stenmaterialets kvalitet. En sammanställning av dessa och en bedömning av deras betydelse för bildning av inandningsbara partiklar återfinns i (Gustafsson m. fl., 211b). 3.7 Extra försök inom den norska delen av projektet Insamling av partiklar bakom däck För att studera även grövre material som bildas vid dubbdäcksslitage användes vid testet på den norska beläggningen AB 8 med mylonit en insamlingskåpa placerad bakom ett av däcken (Figur 7). åpan kopplades till en påslös cyklondammsugare (Dyson DC19), vars behållare tarerades och vägdes efter varje insamling. Tanken var att samla in de partiklar som bildas vid olika hastigheter (3 7 km/h) under samma körda sträcka. Figur 7 Insamlingskåpa och cykondammsugare Dyson DC19. Partiklarna skakades och penslades ur behållaren till petriskålar och blåstes ren med tryckluft efter varje insamling. Partiklar samlades även in med samma kåpa kopplad till en vattendammsugare (ärscher). lutligen genomfördes insamling med cyklondammsugare bakom sommardäck (Nokian NRHi Ecosport) och friktionsdäck (Nokian Hakkapeliitta Ri). Dessa insamlingar 2 VTI rapport 711

25 utfördes vid 7 km/h för att generera maximal mängd partiklar. Under dessa körningar följdes även PM 1 - och PM 2,5 -halterna med DustTrak-instrument. Partiklarna från körningarna med sommar- och friktionsdäck fotograferades med hjälp av ett ljusmikroskop (Zeiss) Olika dubbdäcksandel För att undersöka inverkan av olika dubbdäcksandel på PM 1 -halterna ersattes stegvis dubbdäcken med odubbade nordiska däck (Nokian Hakkapeliitta Q), ett i taget, och testcykler genomfördes på den norska beläggningen AB 11 med mylonit. Under dessa mätningar mättes även storleksfördelningar och prover togs med kaskadimpaktor (se 3.5) för grundämnesanalys. VTI rapport

26 4 Resultat 4.1 oncentrationsutveckling TEOM 2 16 vartist AB8 AB11 DustTrak 1 8 vartsit AB8 AB11 AB16 PM 1 (µg m -3 ) : 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: d Mylonit AB8 AB11 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: d PM 1 (µg m -3 ) : 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: d 2 16 Porfyr AB8 AB11 AB Porfyr AB8 AB11 AB16 PM 1 (µg m -3 ) : 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: d Figur 8 oncentrationsutveckling för de provade beläggningarna med två olika partikelmätare. TEOM till vänster och DustTrak till höger. 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: d 22 VTI rapport 711

27 I Figur 8 visas hur PM 1 utvecklas under mätningarna med de 8 beläggningarna. I figuren redovisas såväl data från TEOM-instrumentet (till vänster) som från DustTrak (till höger). Under den första fasen (3 km/h) stiger koncentrationen snabbt för att sedan långsamt avta. Då ingen excenterrörelse används under denna fas, tolkas den avtagande koncentrationen som att däckens dubbar nöter spår i beläggningarna, varvid dubbkraften långsamt minskar. amtliga koncentrationer uppvisar en likartad maxnivå. Avtagandet går generellt långsammare för kvartsitbeläggningarna än för de två övriga. Efter 1,5 timmar höjs hastigheten till 5 km/h och excenterrörelsen slås på vilken medför att hjulen långsamt rör sig fram och tillbaka över hela banbredden. PM 1 - koncentrationerna stiger kraftigt och planar generellt ut på en konstant nivå. Här skiljer beläggningarnas partikelemissioner åt betydligt mer än vid 3 km/h och skillnaderna inom varje beläggningsgrupp blir också tydligare. vartsitbeläggningarna ger genomgående lägre partikelhalter än myloniten och porfyren och beläggningarna med mindre stenstorlek ger generellt högre koncentrationer än de med grövre största stenstorlek. I några fall är koncentrationen fortfarande stigande då hastigheten höjs till 7 km/h. Vid denna höjning uppstår vanligtvis en kort, men hög koncentrationstopp, som snabbt sjunker. Ibland planar partikelkoncentrationen ut mot en konstant nivå, men oftast finns en sjunkande tendens. Denna kopplas till den långsamt stigande temperaturen och ökande luftfuktigheten under försöken. tigande temperatur gör att gummi och bitumen blir successivt aningen mjukare och ökande luftfuktighet hämmar emissionen och ökar depositionen i hallen. 4.2 torleksfördelningar Massfördelningen för de partiklar som utgör massan av PM 1 presenteras i översikt för beläggningarna i Figur 9. torleksfördelningarna är förhållandevis lika, med ett massmaximum inom ca 2 7 µm. De beläggningar som skiljer ut sig är dels AB16 med kvartsit, som generellt verkar ha en finare storleksfördelning, dels AB8 med mylonit, som har en mer komplex fördelning som vid 7 km/h är bimodal och vid 5 km/h är avsevärt smalare än övriga fördelningar. Förutom att partikelkoncentrationen ökar med ökande hastighet visar att den även ökar med minskande största stenstorlek. De grövre partiklarna (1 1 µm) visar på två rejält olika storleksfördelningsmönster vid de olika beläggningarna. VTI rapport

28 AB16 AB11 AB km/h dm/dlogdp [µg m -3 ] 4 2 dm/dlogdp [µg m -3 ] 4 2 dm/dlogdp [µg m -3 ] aerodynamisk diameter [µm] aerodynamisk diameter [µm] aerodynamisk diameter [µm] km/h dm/dlogdp [µg m -3 ] 4 2 dm/dlogdp [µg m -3 ] 4 2 dm/dlogdp [µg m -3 ] aerodynamisk diameter [µm] aerodynamisk diameter [µm] aerodynamisk diameter [µm] km/h dm/dlogdp [µg m -3 ] dm/dlogdp [µg m -3 ] dm/dlogdp [µg m -3 ] aerodynamisk diameter [µm] aerodynamisk diameter [µm] vartsit, Dalbo Porfyr, Gustafs Mylonit aerodynamisk diameter [µm] Figur 9 torleksfördelning för partikelmassa uppmätt med AP för de olika beläggningarna. Figur 1 Figur 12 visar de kumulativa massfördelningarna för de tre olika stenmaterialen. Figurerna är uppdelade så att den övre raden beskriver hur största stenstorlek påverkar fördelningen vid tre olika hastigheter och den nedre raden hur hastigheten påverkar fördelningen för varje beläggningstyp. Av Figur 1 framgår att för kvartsitbeläggningarna medför större största stenstorlek generering av något finare partiklar. Hela kurvan förskjuts mot finare partikelstorlekar med ökande största stenstorlek. Ökande hastighet ökar också andelen fina partiklar, men påverkar främst fördelningen under 5 µm. Om resultaten från kvartisbeläggningarna är förhållandevis rättframma, är mylonit- och porfyrbeläggningarna mer svårtolkade (Figur 11och Figur 12). För porfyren och för myloniten vid 7 km/h gäller, liksom för kvartsiten, att grövre största stenstorlek medför finare massfördelning. Men vid 3 och 5 km/h uppvisar både AB8 och AB11 med mylonit ett annat mönster där AB8 producerar mer fina partiklar (under ca 3 µm) och mindre grova (över ca 5 µm). Att högre hastighet resulterar i finare partiklar stämmer också för AB11 med mylonit, medan för AB8 med samma stenmaterial minskar andelen grövre partiklar i fördelningen mer vid 7 km/h. Hastigheten har ingen genomgående inverkan på den kumulativa fördelningen för porfyrbeläggningarna (Figur 12). 24 VTI rapport 711

29 umulativ koncentration (%) km/h 5 km/h 7 km/h vartsit AB16 vartsit AB11 vartsit AB8 umulativ koncentration (%) vartsit AB16 vartsit AB11 vartsit AB8 umulativ koncentration (%) vartsit AB16 vartsit AB11 vartsit AB8 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) umulativ koncentration (%) AB16 AB11 AB8 vartsit AB16 7 km/h vartsit AB16 5 km/h vartsit AB16 3 km/h umulativ koncentration (%) vartsit AB11 7 km/h vartsit AB11 5 km/h vartsit AB11 3 km/h umulativ koncentration (%) vartsit AB8 7 km/h vartsit AB8 5 km/h vartsit AB8 3 km/h 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) Figur 1 Effekten på kumulativa massfördelningen av största stenstorlek (övre raden) och hastigheten (nedre raden) för kvartsitbeläggningarna km/h 5 km/h 7 km/h Mylonit AB11 Mylonit AB8 1 8 Mylonit AB11 Mylonit AB8 1 8 Mylonit AB11 Mylonit AB Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 AB11 1 AB8 Mylonit AB11 7 km/h MylonitAB87km/h 8 Mylonit AB11 5 km/h Mylonit AB11 3 km/h 8 MylonitAB85km/h MylonitAB83km/h Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) Figur 11 Effekten på kumulativa massfördelningen av största stenstorlek (övre raden) och hastigheten (nedre raden) för mylonitbeläggningarna. VTI rapport

30 1 8 Porfyr AB16 Porfyr AB11 Porfyr AB8 3 km/h 5 km/h 7 km/h 1 8 Porfyr AB16 Porfyr AB11 Porfyr AB8 1 8 Porfyr AB16 Porfyr AB11 Porfyr AB Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 8 AB16 AB11 AB8 Porfyr AB16 7 km/h Porfyr AB16 3 km/h Porfyr AB16 5 km/h 1 8 Porfyr AB11 7 km/h Porfyr AB11 3 km/h Porfyr AB11 5 km/h 1 8 Porfyr AB8 7 km/h Porfyr AB8 3 km/h Porfyr AB8 5 km/h Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) 1 1 Aerodynamisk diameter (µm) Figur 12 Effekten på kumulativa massfördelningen av största stenstorlek (övre raden) och hastigheten (nedre raden) för porfyrbeläggningarna. 26 VTI rapport 711

31 Liksom för andra beläggningar som provats med dubbdäck i provvägsmaskinen, bildas även ultrafina (<1 nm) partiklar. Dessa har vanligtvis ett antalsmaximum mellan 2 5 nm. För beläggningarna provade i detta projekt ligger toppen vid ca 3 nm för samtliga beläggningar utom den norska AB8 med mylonit, som har en något grövre antalstopp. För beläggningen AB11 med mylonit finns även stora mängder av en partikelfraktion med maximum under MP-systemets mätområde (ca 7 nm). Antalskoncentrationen ökar med ökande hastighet, men relationen till största stenstorlek i beläggningen är inte tydlig. ll exempel genererar AB16 med kvartsit minst lika höga koncentrationer som AB11. Antalsfördelningen för AB8 med mylonit skiljer sig något från AB11 med mylonit (Figur 13). AB16 AB11 AB km/h dn/dlogdp[#cm -3 ] dn/dlogdp[#cm -3 ] dn/dlogdp[#cm -3 ] mobility diameter [nm] mobility diameter [nm] mobility diameter [nm] km/h dn/dlogdp [# cm -3 ] dn/dlogdp [# cm -3 ] dn/dlogdp [# cm -3 ] mobility diameter [nm] mobility diameter [nm] mobility diameter [nm] km/h dn/dlogdp [# cm -3 ] dn/dlogdp [# cm -3 ] dn/dlogdp [# cm -3 ] mobility diameter [nm] mobility diameter [nm] vartsit, Dalbo Porfyr, Gustafs Mylonit mobility diameter [nm] Figur 13 torleksfördelningar för partikelantal uppmätt med MP för de tre beläggningarna (OB logaritmiska axlar). VTI rapport

32 4.3 Grundämnessammansättning hos PM 1 åväl absoluta som relativa grundämneskoncentrationer visar att de grövre fraktionerna från ca 1 µm och uppåt domineras helt av grundämnen som i huvudsak kan knytas till beläggningens stenmaterial. isel (i), kalcium (), kalium () och järn () utgör den dominerande andelen. Fördelningen mellan elementen i de grövre fraktionerna är jämn, vilket styrker att de har en gemensam källa. ammansättningen skiljer sig något mellan stenmaterialen. ll exempel är andelen kisel högst i kvartsiten följd av porfyren och myloniten. Om man bortser från i är fördelningen mellan, och i de grövre fraktionerna likartad för kvartsiten och porfyren, medan myloniten har betydligt lägre andel. I analyserna för AB11 och AB8 med kvartsit saknas en del grundämnen som finns med i övriga analyser, samtidigt som i-nivåerna är mycket höga även i de finare partikelfraktionerna. Då stenmaterialet är detsamma som i AB16 och partikelhalterna är i samma eller högre nivå, är det tveksamt hur pålitliga dessa analyser är i sin helhet. Generellt stiger andelen svavel () under ca 1 µm, vilket är en effekt av att de minerogena partiklarna avtar kraftigt, medan ligger på ungefär samma nivå eller avtar betydligt mindre med minskande partikelstorlek., som kan antas vara et spårämne för däckgummi fördelar sig storleksmässigt ungefär som de mineralanknutna partiklarna, men vid några tiopotenser lägre koncentrationer. I några prover återfinns volfram (W) i den grövre halvan av fördelningen. W kan härledas till slitage av däckdubbarnas stift, som består av volframkarbid. 28 VTI rapport 711

33 dm/dlogdp (ng/m 3 ) ,1, Areodynamisk diameter (µm) i Cl W Co dm/dlogdp (ng/m 3 ) ,1, Areodynamisk diameter (µm) i AB16 kvartsit AB11 kvartsit 1 dm/dlogdp (ng/m 3 ) ,1, Areodynamisk diameter (µm) i AB8 kvartsit Figur 14 torleksuppdelad grundämneskoncentration för PM 1 från AB-beläggningar med kvartsit.

34 1 1 Al i 1 1 Al i dm/dlogdp (ng/m 3 ) ,1,1, Areodynamisk diameter (µm) Ni Cr dm/dlogdp (ng/m 3 ) ,1, Areodynamisk diameter (µm) Ni Cr AB16 porfyr AB11 porfyr 1 1 Al i dm/dlogdp (ng/m 3 ) ,1, Areodynamisk diameter (µm) Cr AB8 porfyr Figur 15 torleksuppdelad grundämneskoncentration för PM 1 från AB-beläggningar med porfyr.

35 1 i 1 i 1 1 dm/dlogdp (ng/m 3 ) Cl W dm/dlogdp (ng/m 3 ) Cl W,1,1, Areodynamisk diameter (µm) Co,1,1, Areodynamisk diameter (µm) Co AB11 mylonit Figur 16 torleksuppdelad grundämneskoncentration för PM 1 från AB-beläggningar med mylonit. AB8 mylonit

36 1% 1% Co 8% 6% 4% 2% % Relativ koncentration (%) Aerodynamisk diameter (µm) W Cl i 8% 6% 4% 2% %,4,8,14,21,32,51,81 1,26 2, 3,32 5,47 8,25 12,25,4,9,15,22,36,58,81 1,7 1,68 Relativ koncentration (%) 2,69 4,46 8,55 Aerodynamisk diameter (µm) AB16 kvartsit AB11 kvartsit 1% 8% 6% 4% 2% % Cl i AB8 kvartsit Figur 17 torleksuppdelad relativ grundämneskoncentration för PM1 från AB-beläggningar med kvartsit. Cl i,4,9,15,22,36,58,81 1,7 1,68 2,69 4,46 8,55 Relativ koncentration (%) Aerodynamisk diameter (µm)