Session 33 Michael Norman

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


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


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


• 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


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


Fuktsensorer

-Består av två elektroder -Kopplade till bläck i vägytan-Ger en voltsignal vid fuktig vägbana -3 stycken på varje mätplats-Billig lösning


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


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


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


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


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)


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!


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


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


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


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


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


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 + friktionsdäck 30 km/ h



Årsmedian av skillnaden torrt och vått

från Hornsgatan

Orsak till skillnader från VTI?Partiklar från bromsslitageSandmaterialVägdamm från andra källor (naturliga)


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


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.


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


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


Tack för visat Tack för visat intresse!intresse!


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


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


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


Olika former & kemisk Olika former & kemisk sammansättningsammansättning

Agglomerat av Dieselpartiklar(kol, kolväten)

Slitage av vägbana

Session 33 Michael Norman

Documents

Transcript of Session 33 Michael Norman