Trafikens slitagepartiklar - emissioner, egenskaper och effekter. Mats Gustafsson

Transkript

1 Trafikens slitagepartiklar - emissioner, egenskaper och effekter Mats Gustafsson

2 Innehåll Varför är slitagepartiklar intressanta? Källor och egenskaper Emissioner Effekter Åtgärder Sammanfattning

3 Miljökvalitetsnorm för partiklar

4 PM10 och PM2,5 Masskoncentrationen av alla partiklar < 10 µm resp 2,5 µm Mesta måtten i epidemiologiska studier Används för EG-direktiv och miljökvalitetsnorm för partiklar Ger ingen info om: egenskaper (kemi, form, ytegenskaper etc.) storleksfördelning antal

5 Slitage? Abrasivt slitage Adhesivt slitage Oxidativt slitage Erosivt slitage Saeed Abbasi, KTH

6 Källor och egenskaper

7 Partiklar på Drottninggatan, Linköping Mineral Natriumklorid Förbränning Mjukt sammanfogade Järn/koppar (bromsar?) Runda konglomerat

8 Trafikens källor till slitagepartiklar Vägtrafik Kontakt mellan: däck och vägbeläggning ger däckpartiklar vägbeläggningspartiklar bromsskiva och bromsbelägg partiklar från båda ytorna Diverse mindre källor (koppling, lager, rost, färg etc) Järnvägstrafik Kontakt mellan: hjul och räl ger rälpartiklar hjulpartiklar bromsskiva och bromsbelägg partiklar från båda ytorna spänningsledning och strömavtagare Diverse mindre källor (lager, rost, färg etc)

9 Egenskaper Mekaniskt slitage resulterar generellt i partiklar i den grövre delen av PM10 dm/dlogdp [µg m -3 ] Ska8 mylonit (Norge2) Ska11 mylonit (Norge1) ABD11 porfyr ABS16 kvartsit Dalbo ABS11 kvartsit Kärr ABS16 kvartsit Dalby dm/dlogdp (mg/m 3 ) Bridgestone Potenza AM PM aerodynamisk diameter [µm] Aerodynamic diameter (µm) PM10 från slitage av vägbeläggning PM10 från slitage av däck? PM10 från bromsslitage Wahlström et al, 2009

10 Vägbeläggningspartiklar Si 1 Typiska ämnen: Si, Ca, K, Fe, Al O Al Na K K Fe

11 Däckpartiklar Typiska ämnen: Zn, organiska ämnen

12 Bromsslitage (både väg och järnväg) Typiska ämnen: Fe, Cu, Sb, Ba Wahlström et al, 2009

13 Vägdamm? Blandning av Vägslitage Däckslitage Bromsslitage Vintersand och salt Andra källor (byggarbeten t.ex.) Virvlas upp av passerade trafik och vind

14 Emissioner

15 Typiska emissionsfaktorer Källa Lätta fordon Tunga fordon Totalt Bromsslitage 5,1 (<79) 25,3 6-8 Däck Vägslitage 3,5 (5-13) 0,5-1 ca 200 -? (dubb) 18,6 4,3 2,2

16 Emissionsfaktorer på stadsgata med dubbdäck Johansson, Norman, Burman, 2011

17 Emissionsfaktorer på Hornsgatan

18 Effekter

19 Cell studies Inflammation potential TNF-α pg/ml x 10 4 cells PM10 from granite pavement PM10 from quartzite pavement PM10 from Hornsgatan PM10 from subway Diesel particles 0 Kontroll Control PM 1 PM 2 PM 3 PM 4 PM 5 PM 6

20 Slutsatser från internationella konferensen om vägdamm i Stockholm, hösten Toxikologiska studier mineralsammansättning i beläggningen och ytreaktiviteten hos stenmineralerna påverkar toxiciteten Effekter av korttidsexponering på sjuklighet hos befolkningen I Stockholm finns observerade effekter på luftvägssjukdomar Effekter på både luftvägs- och hjärtkärlsjukdom har noterats i studier i andra länder Effekter av korttidsexponering på förtida dödlighet hos befolkningen korttidsexponering för vägdamm (dagar) medför ökad förtida dödlighet (nytt 2011)* Partiklar som transporteras med vindar från Sahara medför ökad dödlighet Grova partiklar påverkar dödlighet i torra områden i amerikanska studier Effekter av långtidsexponering på förtida dödligheten Studier i Stockholm visat att vägtrafikens utsläpp påverkar den förtida dödligheten, men det går ej avgöra vilka ämnen eller vilken partikelfraktion som detta beror på vägdamm kan spela en roll för förtida dödlighet p g a långtidsexponering men detta har ej visats. * Visades ej på konferensen, eftersom studien ej var klar då

21 Åtgärder mot partikelkällor och -spridning

22 Dubbdäck orsakar slitage av vägbeläggning och PM10-emission 6000 Dubbdäck Studded tyre 4000 PM 10 [µg/m 3 ] 2000 Vinterdäck Friction tyre Summer tyre Sommardäck 0 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00

23 Minska dubbdäcksanvändningen Information Avgifter Förbud Minskar bildning

24 Effekter av avgifter? Number of days above 50 µg/m3 Year

25 Förbättra vägbeläggningen Beläggningens konstruktion (ABT, ABS etc) Största stenstorlek Stenmaterialets egenskaper Alternativa beläggningar (ej vanlig asfalt, t.ex. betong, gummiinblandning etc.) ABS8 ABS11 ABS16 Minskar bildning

26 PM10-emissionen beror av totala slitaget Kvartsit Porfyr PM 10 vid 50 km/h Mylonit y = 1,8x + 4,8 R² = 0, Medelslitage per km (g) 400

27 Inverkan av största stenstorlek på slitage och därmed PM Kvartsit Medelslitage per km (g) y = -0,13x + 2,8 R² = 0,85 y = x R² = Porfyr Mylonit Största stenstorlek

28 Bromsar och däck? Förbättra material Minska trafikmängder Minimera inbromsning och acceleration Påverka körbeteende Minskar spridning Minskar bildning

29 Fuktigheten viktig för uppvirvling från vägytan PM10 Vägfukt PM10, µg/m : : : : : :00 Höga PM 10 -halter uppmäts vid torr vägbana Låga PM 10 -halter uppmäts vid fuktig vägbana Michael Norman, SLB-analys, Stockholm :00

30 Dammbindning Fukta vägytan med vatten eller lösning Hygroskopiska medel vanligast för dammbindning av asfaltsvägar i Norden. Salter (magnesiumklorid, kalciumklorid) CMA (kalciummagnesiumacetat) Sockerlösning

31 Trondheim CaCl 2 MgCl 2 CMA Socker Oslo Göteborg Stockholm Helsingfors Norrköping Linköping CMA MgCl 2 CMA/salt CMA MgCl 2

32 Minska spridningen Utnyttja fukteffekten dammbindning Obehandlad Sveavägen 83 PM10 Sveavägen 59 PM10 PM10 µg/m Behandlad : : : : :00 Tydligt lägre halter under förmiddagen Minskar spridning

33 Städning?

34 Översikt av Amato et al., 2010 Ganska effektivt för att städa bort sediment Inte effektivt som enda åtgärd mot PM10-koncentrationer på kort sikt. Kan vara effektivt i kombination med dammbindning eller spolning. Själva åtgärden dammar oftast Troligen effekt på lång sikt eftersom sediment tas bort. Mer forskning behövs!

35 Studie i Stockholm 2010 (VTI & SLB-analys) VTI-rapport 707

36 Studie i Stockholm 2010 (VTI & SLB-analys) Minskar spridning?

37 Trafikåtgärder Minska trafikmängd Sänka hastigheten Effekt för både slitage, uppvirvling och avgaspartiklar Minskar spridning Minskar bildning

38 Åtgärder kan få andra negativa effekter Dubbdäcksminskning = minskad säkerhet? Dammbindning = ökad korrosion och miljöskador, försämrad friktion om för stora doser Högre krav på stenmaterial i beläggningar och sand = ökade transporter Damningsoptimerade beläggningar = bullriga beläggningar Trafikåtgärder = flyttade problem? Fokus på MKN = lönar sig bäst att åtgärda grova partiklar, inga incitament att åtgärda fina partiklar

39 Sammanfattning Vägbeläggning, däck och bromsar viktigaste källorna (hjul, räl och bromsar i järnvägsmiljöer) Slitagepartiklar generellt mellan ca 0,5-10 µm viktiga för PM10- och PM2,5-normerna Emissionerna några till några tiotal mg/fkm, dubbdäck orsakar dock mg PM10 från vägslitage per fkm Vägdamm (som till stor del består av slitagepartiklar) har styrkta hälsoeffekter avseende korttidsexponering, men effekter av långtidsexponering oklar. Många sätt att åtgärda vägdamm dubbdäcksanvändning, materialegenskaper, trafik och beteende viktiga Åtgärder mot vägdamm kan medföra målkonflikter viktigt med avvägningar.

40 Tack för uppmärksamheten! Mer information?