Upload
transportforum-vti
View
238
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Transportforum 2010-01-13
Inverkan av vägbanans Inverkan av vägbanans fuktighet för egenskaper hos fuktighet för egenskaper hos
partiklar som vägtrafiken partiklar som vägtrafiken genererargenererar
Michael NormanMichael Norman, , Christian Bergman, Christer Christian Bergman, Christer
JohanssonJohanssonSLB-Analys, SLB-Analys,
Miljöförvaltningen Stockholms stadMiljöförvaltningen Stockholms stad
Transportforum 2010-01-13
BakgrundBakgrund
Höga halter av partiklar, PM10, Höga halter av partiklar, PM10, uppmäts längs flertalet vägar och uppmäts längs flertalet vägar och gator i Sverige under delar av åretgator i Sverige under delar av året
Miljökvalitetsnormen för PM10 Miljökvalitetsnormen för PM10 överskrids vid samtliga mätstationer överskrids vid samtliga mätstationer på gator i Stockholmpå gator i Stockholm
Vägdamm från dubbdäcksslitage av Vägdamm från dubbdäcksslitage av vägbanan är den största källanvägbanan är den största källan
Transportforum 2010-01-13
Partiklar i luften varierar i Partiklar i luften varierar i storlekstorlek
från 1 nm till 100 µmfrån 1 nm till 100 µm
Molekyler
O.1 1 10 100 1 10 100
VirusBilavgaspartiklar
BakterierVägdamm & jord
HavssaltPollen
nm µm
”Långdistanspartiklar”VedrökspartiklarBilavgaspartiklar
Vägdamm & jord
”Långdistanspartiklar”
PM10PM2.5
Transportforum 2010-01-13
• Smal gata, 24 m bred, ~24 m höga hus på sidorna
• Kraftigt trafikerad ~35 000 fordon /dag
• 5 % tung trafik (etanol bussar)
• Mycket liten influens från andra källor än trafik
Hornsgatan in StockholmHornsgatan in Stockholm
Transportforum 2010-01-13
HornsgatanHornsgatan
Instrumentering partiklarInstrumentering partiklar PM10 & PM2.5 (TEOM, R & P)PM10 & PM2.5 (TEOM, R & P) Antal partiklar >4nm (CPC, TSI 3775)Antal partiklar >4nm (CPC, TSI 3775) Storleksfördelning 20-500 nm (UFP 330, Storleksfördelning 20-500 nm (UFP 330,
TOPAS )TOPAS ) Storleksfördelning 0.3-30 µm (OPC, GRIMM)Storleksfördelning 0.3-30 µm (OPC, GRIMM) Sot (Aethelometer)Sot (Aethelometer)
MeteorologiMeteorologi TemperaturTemperatur FuktighetFuktighet Vägbanan fuktighetVägbanan fuktighet
Transportforum 2010-01-13
Fuktsensorer
-Består av två elektroder -Kopplade till bläck i vägytan-Ger en voltsignal vid fuktig vägbana -3 stycken på varje mätplats-Billig lösning
Transportforum 2010-01-13
Faktorer som påverkar vägbanans Faktorer som påverkar vägbanans fuktighetfuktighet
NederbördNederbörd All nederbörd fuktar vägbananAll nederbörd fuktar vägbanan
Snömängd Snömängd Både snö på vägbanan samt smältande snö i vägkantenBåde snö på vägbanan samt smältande snö i vägkanten
LuftfuktighetLuftfuktighet Hög luftfuktighet ger fuktig vägbanaHög luftfuktighet ger fuktig vägbana
SolstrålningSolstrålning Snabbare torrt under dagar med sol, samt skillnad på Snabbare torrt under dagar med sol, samt skillnad på
årstidårstid VindhastighetVindhastighet
Vind gör att vägytan torkar upp snabbareVind gör att vägytan torkar upp snabbare Saltning, Saltning,
Vägsalt binder fukt till vägbananVägsalt binder fukt till vägbanan Dammbindning, Dammbindning,
Håller vägbanan fuktig längre perioderHåller vägbanan fuktig längre perioder
Transportforum 2010-01-13
0
20
40
60
80
100
jan-
08
feb-
08
mar
-08
ap
r-0
8
maj
-08
jun-
08
jul-0
8
au
g-0
8
sep-
08
okt
-08
no
v-0
8
de
c-0
8
jan-
09
feb-
09
mar
-09
ap
r-0
9
maj
-09
jun-
09
jul-0
9
au
g-0
9
sep-
09
okt
-09
no
v-0
9
de
c-0
9
Månad
Mån
adsm
edel
, µg
/m3
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Du
bb
däc
ksan
del
PM10PM2.5Dubbdäcksandel
Höga halter endast under vissa Höga halter endast under vissa tider på årettider på året
Under eller efter perioden med dubbdäckIngen perfekt korrelation mellan höga partikelhalter och dubbdäcksanvändningen
Transportforum 2010-01-13
0
200
400
600
800
1000
1200
jan-06 apr-06 jul-06 okt-06 feb-07 maj-07 aug-07 dec-07 mar-08 jun-08
Månad
PM
10,
µg
/m3
0
20
40
60
80
100
Fra
ctio
n s
tud
ded
tyr
es,
%
Tunnel 1, westwards Tunnel 2, eastwards
Fraction studded tyres
PM10 i södra länken tunneln
I södra länken tunneln följer PM10-halterna dubbdäcksanvändningen.Betydligt högre halter när dubbdäck används.Tunneln mycket mindre påverkad av vädret
Transportforum 2010-01-13
Samband mellan PM10 och Samband mellan PM10 och vägfuktvägfukt
Hornsgatan v 12 2008
0
100
200
300
2008-03-1300:00
2008-03-1400:00
2008-03-1500:00
2008-03-1600:00
2008-03-1700:00
2008-03-1800:00
2008-03-1900:00
Datum
PM
10, µ
g/m
3
0
3
6
9
PM10 Vägfukt
Höga PM10-halter uppmäts vid torr vägbanaLåga PM10-halter uppmäts vid fuktig vägbana
Transportforum 2010-01-13
Vägytans fuktighet påverkan inte Vägytans fuktighet påverkan inte gaser och avgaspartiklargaser och avgaspartiklar
0
100
200
300
400
08-feb 10-feb 12-feb 14-feb 16-feb 18-feb 20-feb 22-feb 24-feb 26-feb 28-feb
Date
NO
x µ
g/m
3
0
100
200
300
400
08-feb 10-feb 12-feb 14-feb 16-feb 18-feb 20-feb 22-feb 24-feb 26-feb 28-feb
PM
10 µ
g/m
3 NorrlandsgatanSveavägen
Hornsgatan
Vägbanans fukt har ingen inverkan på föroreningar från avgaser (tex NOx, CO, antal partiklar)
Transportforum 2010-01-13
PM10 månadsmedelvärden PM10 månadsmedelvärden uppdelat på våta och torra uppdelat på våta och torra
vägbanorvägbanor
0
50
100
150ja
n-0
8
feb
-08
ma
r-0
8
ap
r-0
8
ma
j-08
jun
-08
jul-0
8
au
g-0
8
sep
-08
okt
-08
no
v-0
8
de
c-0
8
jan
-09
feb
-09
ma
r-0
9
ap
r-0
9
ma
j-09
jun
-09
jul-0
9
au
g-0
9
sep
-09
okt
-09
no
v-0
9
de
c-0
9
PM
10 µ
g/m
3
Torra vägbanorFuktiga vägbanor
Under de månader med höga PM10-halter är det stor skillnad!
Transportforum 2010-01-13
Säsongvis fördelning av dagar med Säsongvis fördelning av dagar med överskridande av MKNöverskridande av MKN
0
10
20
30
jan-
08
feb-
08
mar
-08
apr
-08
maj
-08
jun-
08
jul-0
8
aug
-08
sep
-08
okt
-08
nov
-08
dec
-08
jan-
09
feb-
09
mar
-09
apr
-09
maj
-09
jun-
09
jul-0
9
aug
-09
sep
-09
okt
-09
nov
-09
dec
-09
Månad
Dyg
n ö
ver
50 µ
g/m
3
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tid
med
fu
ktig
väg
ban
a
PM10Tid fuktig vägbana
Summa 2008: 77 Summa 2009: 67
Asfaltering
Samtliga dagar under 2008 & 2009 med överskridanden hade mestadels torra vägbanor!
Max tillåtet med 35 dagar >50 µg/m3 per kalenderår
Transportforum 2010-01-13
Storleksfördelning uppmätt med Storleksfördelning uppmätt med OPCOPC
I
IIIII
IV
VVI
Median
75 percentil
25 percentil
Mätningar april 2008 – mars 2009
Volymsfördelning, går att jämföra med massaGer större möjlighet att se skillnader än bara massmåtten PM10 & PM2.5Stor spridning under året (stor skillnad mellan percentilerna)
PM10
Storlek µm (logaritmisk skala)
PM2.5
OPC’n är mindre bra för dessa storlekar
Transportforum 2010-01-13
Torr vägbana
Fuktig vägbana
Skillnaden mellan torra och Skillnaden mellan torra och fuktiga vägbanorfuktiga vägbanor
Årsmedian för torra och fuktiga vägbanorÅrsmedian för torra och fuktiga vägbanor
Skillnaden antar vi är vägdamm
För samtliga storlekar >1µm är halterna högre vid torra vägbanorIngen uppmätt skillnad 0,5-0,9 µm (vägdamm inte källan)Liten del av vägdamm även som PM2.5
Transportforum 2010-01-13
Skillnaden mellan torra och Skillnaden mellan torra och fuktiga vägbanorfuktiga vägbanorVariation under åretVariation under året
Dec 08 Feb 09
Jun 0815
0
Sep 08Okt 088
0
30
0
150
0
- Stor skillnad i absoluta värden för torra vägbanor under året- Vägdamm finns året om- Mindre skillnader för fuktiga vägbanor- Endast små skillnader i storleksfördelningens utseende
Transportforum 2010-01-13
Jämförelse med VTI’s Jämförelse med VTI’s resultatresultat
Storleksfördelningen på Hornsgatan kan Storleksfördelningen på Hornsgatan kan jämföras med den på VTI uppmätta i jämföras med den på VTI uppmätta i provvägsmaskinenprovvägsmaskinen VTI VTI
endast torr vägbana endast torr vägbana endast en däck typ (dubb, dubbfria, sommar)endast en däck typ (dubb, dubbfria, sommar) Endast en hastighetEndast en hastighet Endast en typ av fordonEndast en typ av fordon Ingen vind och konstant TemperaturIngen vind och konstant Temperatur
HornsgatanHornsgatan Alla däckstyper (dubb, dubbfria, sommar)Alla däckstyper (dubb, dubbfria, sommar) Spridning på hastighetSpridning på hastighet Blandning av fordonBlandning av fordon En blandning av alla väderEn blandning av alla väder
Transportforum 2010-01-13
VTI’s provvägsmaskin(WearTox, Gustafsson et al.)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0.1 1 10 100
dM/d
logD
p [m
g/m
³]
Granit + dubbdäck 70 km/ h
Kvartsit + dubbdäck 70 km/ h
Kvartsit + dubbdäck 50 km/ h
Kvartsit + dubbdäck 30 km/ h
Kvartsit + friktionsdäck 30 km/ h
Kvartsit + friktionsdäck 50 km/ h
Kvartsit + friktionsdäck 70 km/ h
Årsmedian av skillnaden torrt och vått
från Hornsgatan
Orsak till skillnader från VTI?Partiklar från bromsslitageSandmaterialVägdamm från andra källor (naturliga)
Transportforum 2010-01-13
Korrelation PM10 och Volym Korrelation PM10 och Volym från OPCfrån OPC
Jämför uträknad Jämför uträknad volymsfördelning med mass volymsfördelning med mass data från TEOMdata från TEOM
Densitet på partiklarna kan Densitet på partiklarna kan beräknasberäknas
Partiklar <0,3 µm inte med i Partiklar <0,3 µm inte med i OPCOPC
Olika optiska egenskapar Olika optiska egenskapar beroende på kemisk beroende på kemisk sammansättning och storleksammansättning och storlek
Bra korrelation för PM10 & Bra korrelation för PM10 & PMcoarse (PM10-PM2.5)PMcoarse (PM10-PM2.5)
Sämre korrelation för PM2.5 Sämre korrelation för PM2.5 (missar större andel pga ej (missar större andel pga ej <0,3 µm)<0,3 µm)
PMcoarse(PM10-PM2.5)
PM10
PM2.5
Transportforum 2010-01-13
Framräknad densitetFramräknad densitetg/cmg/cm33 PMCoarsePMCoarse PM10PM10 PM2.5PM2.5**
AllaAlla 1,91,9 2,32,3 2,32,3
Torra Torra vägbanorvägbanor 2,52,5 2,62,6 2,22,2
Våta Våta vägbanorvägbanor 1,71,7 2,42,4 2,62,6
Granit (stenmaterial)Granit (stenmaterial) 2,75 g/cm2,75 g/cm33 Kvartsit (stenmaterial) Kvartsit (stenmaterial) 2,65 g/cm2,65 g/cm33 Ammonium sulfat (långdistans partiklar)Ammonium sulfat (långdistans partiklar) 1,8 g/cm1,8 g/cm33 Vatten Vatten 1 g/cm1 g/cm33 Sot (avgas partiklar) Sot (avgas partiklar) 0,4-0,7 g/cm0,4-0,7 g/cm33 Organiska partiklar (tex från träd) Organiska partiklar (tex från träd) 1,35 g/cm1,35 g/cm33
(*Densiteten för PM2.5 är en överskattning pga ej partiklar <0,3 µm med från OPC’n)
- Resultatet mycket nära stenmaterial för stora partiklar vid torr vägbana- Nära värdet för långdistanstransport och organsikt vid fuktig vägbana- PM2.5 skiljer sig från det förväntade.
Transportforum 2010-01-13
SlutsatserSlutsatser Vägbanans fuktighet har stor påverkan på PM10-Vägbanans fuktighet har stor påverkan på PM10-
halternahalterna
Överskridande av miljökvalitesnorm för PM10 Överskridande av miljökvalitesnorm för PM10 inträffar endast vid torra vägbanor, samt under inträffar endast vid torra vägbanor, samt under eller efter dubbdäckssäsongeneller efter dubbdäckssäsongen
En del av vägdammspartiklarna är mindre än 2,5 En del av vägdammspartiklarna är mindre än 2,5 µm och mäts som PM2.5µm och mäts som PM2.5
Storleksfördelningen av vägdamm stämmer Storleksfördelningen av vägdamm stämmer hyfsat med laboratorieexperimenthyfsat med laboratorieexperiment
Densiteten för vägdamm stämmer bra överens Densiteten för vägdamm stämmer bra överens med stenmaterial i asfaltenmed stenmaterial i asfalten
Transportforum 2010-01-13
Slutsatser forts.Slutsatser forts. Att minska vägdammet är den viktigaste Att minska vägdammet är den viktigaste
åtgärden för att minska PM10-halterna (sänker åtgärden för att minska PM10-halterna (sänker delvis även PM2.5)delvis även PM2.5)
Minska dubbdäcksanvändningenMinska dubbdäcksanvändningen
Åtgärder för att hålla vägbanan fuktig bra för att Åtgärder för att hålla vägbanan fuktig bra för att minska vägdammet & PM10minska vägdammet & PM10
DammbindningDammbindning
SaltningSaltning
Vatten spridning Vatten spridning
TrädplaneringTrädplanering
Mätning avMätning av vägbanans fuktighet är minst lika vägbanans fuktighet är minst lika viktigt som luftens fuktighetviktigt som luftens fuktighet
Prognoser för vägbanans fuktighet krävs för att Prognoser för vägbanans fuktighet krävs för att kunna prognosera PM10-halternakunna prognosera PM10-halterna
Transportforum 2010-01-13
Tack för visat Tack för visat intresse!intresse!
Transportforum 2010-01-13
Storleksfördelning inklusive små Storleksfördelning inklusive små partiklarpartiklar
Båda instrumenten endast samtidigt apr-jul 2008Båda instrumenten endast samtidigt apr-jul 2008Median Size distribution Apr-July 2008
0
50
100
150
200
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00
Diameter, µm
dV
/dlo
gD
p
Wet streetDry street
Ingen skillnad för de små partiklarna <200 nmDe kommer inte från vägdamm utan kommer från avgaser
Transportforum 2010-01-13
Contribution from the local Contribution from the local emissions to the PM10 emissions to the PM10
concentrations at the street sitesconcentrations at the street sites
Energi, ej ved5%
Energi, ved5%
Trafik, slitage83%
Trafik, avgas7%
Sjöfart0%
Arbetsmaskiner0%
Energi, ej ved
Energi, ved
Trafik, slitage
Trafik, avgas
Sjöfart
Arbetsmaskiner
Road wear from traffic 83%
Traffic exhaust 7%
Shipping 0% Energy, non
wood 5%
Energy, wood 5%
Based on the emission database and measurements
Transportforum 2010-01-13
Exempel från HamburgExempel från Hamburg
Hamburg 2008, Max Brauer alle
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec
µg
/m3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
NO2
NO
NOx
PM10
Transportforum 2010-01-13
Olika former & kemisk Olika former & kemisk sammansättningsammansättning
Agglomerat av Dieselpartiklar(kol, kolväten)
Slitage av vägbana