5.4.1 Vägdammsmängd och PM10
Mätningarna av vägdammsmängderna visar en tydlig variation över vintersäsongen med liten mängd i oktober och maj och en topp i mars (Figur 15). Mängden damm ökar parallellt med att källorna till damm (dubbdäcksanvändning, viss sandning) ökar, men också med fuktigare vägytor, snö och dammbindningsinsatser fram till och med mars. I mars stiger mängderna kraftigt vilket tillskrivs den intensiva CMA-behandlingen. Mer vägdamm på vägytan avspeglar således både ökande partikelkällor och ökande
kvarhållning av dammet på grund av fukt orsakad av nederbörd, saltning eller dammbindning.
Halterna av PM10 är avhängiga vägdammsförrådet genom dess storlek och av hur tillgängligt dammet är för uppvirvling. Tillgängligheten för suspension av partiklarna till luften styrs av vägbanefuktigheten. Det är rimligt att anta att den särskilt tydliga sänkningen av PM10 i mars på mätgatorna (Figur 45 och Figur 46) är en effekt av den minskade suspensionen tack vare CMA-behandlingen, vilken också bidragit till att vägdammsförrådet är stort.
5.4.2 Joner på vägytan och i PM10
Förhållandet mellan jonerna på vägytan avspeglas inte i halten avPM10, vilket styrker att varken salt eller CMA i någon större utsträckning sprids till luften som PM10 under de förutsättningar som rådit vid mätningarna. Salt och CMA bidrar mest till kemin på väg- ytan, medan jonerna i PM10 emissionerna främst utgörs av till exempel sulfat och nitrat. De låga mängderna av joner på vägytan i april-maj är rimligen ett resultat av såväl avslutad CMA-behandling och saltning som av de intensiva spolningar av vägytan som genomfördes under perioden.
5.4.3 Texturens inverkan på dammförrådet
I Figur 53 visas hur makrotexturen påverkar dammförrådet på de studerade ytorna. Under ca 1,5 mm verkar texturen på gatorna inte inverka på förrådet, men över 1,5 mm ökar förrådet med ökande textur.
40 60 80 100 120 140 DL< 180 ( g/ m 2) Hjulspår 111021 111220 120302 120316 120413 40 60 80 100 120 140 DL< 180 ( g/ m 2) Mellan hjulspår
6
Diskussion
Föreliggande studie fokuserar på hur åtgärder mot vägdammsemissioner påverkar PM10- halterna. Vägdammet som finns på vägytan och virvlas upp av trafiken är en viktig källa, men det är också viktigt att komma ihåg att en del av det bildade vägdammet från dubbdäcksslitage emitteras direkt till luften utan att först lagras på vägytan. Under torra förhållanden då dubbdäck används kan detta vara en ansenlig andel av det lokala bidraget till PM10.
Det är viktigt att komma ihåg att det endast är mängden PM10 som utgörs av vägdamm som kan påverkas med de driftsåtgärder som utförts på gatorna. Många beräkningar i studien innebär dock att en del av slitagegenerade partiklarna som är mindre än 2,5 µm och som eventuellt också påverkas av åtgärderna, dras bort, men tyvärr finns inte mätningar av enbart avgaspartiklarnas bidrag till PM10.
Mängden vägdamm ökar på samtliga gator under vintersäsongen och ökningen är tydligast på de dammbundna gatorna, vilket visar att CMA verkligen binder dammet till vägytan och således förhindrar att det emitteras till luften. Halterna av Ac, Mg och Ca från mätningarna i mars samvarierar också tydligt med de höga dammängderna på vägytan.
Sänkningarna av PM10 på runt 30 %, som erhålls med hjälp av dammbindning, ligger i nivå med tidigare studier (Gustafsson m. fl., 2010; Johansson m.fl., 2005; Johansson m.fl., 2006; Norman, 2008; Norman och Johansson, 2007). Även i likhet med tidigare studier syntes att halterna av PM10 på de behandlade gatorna stiger långsammare på förmiddagen jämfört med obehandlade gator och dagar utan behandling.
Jämförelse mot miljökvalitetsnormen och referensgator visade att både på Sveavägen och Hornsgatan klarades miljökvalitetsnormen under 6 dygn mer än om CMA inte skulle lagts ut den aktuella dagen. I denna beräkning har ingen hänsyn tagits till att CMA även har effekt under kommande dygn efter det första och kan även ha en ackumulerande effekt under flera dygn. Minskningen av antalet dygn med
dygnsmedelvärden över normvärdet är alltså rimligtvis större än de 6 som beräknats. Att städningen inte ger någon signifikant effekt på PM10 är i överensstämmelse med många av våra tidigare försök och även med en litteraturöversikt av Amato et al. (2010), som konstaterade att städning med traditionell teknik har liten eller ingen effekt på PM10 på kort sikt. Dock finns även försiktigt positiva resultat av städning med maskiner med utvecklad teknik (Gustafsson m. fl., 2011; Kupiainen m. fl., 2011). Spolning har inte heller visat sig vara effektivt mot PM10 (Amato m.fl., 2010; Norman och Johansson, 2006), vilket styrks av denna undersökning. Även om städning och spolning inte har någon signifikant effekt på akut höga halter från en dag till en annan, bör man beakta att åtgärderna kan ha en mer långsiktig effekt då de, de facto, tar bort presumtivt PM10- bildande grövre material ur vägmiljön(Amato m.fl., 2010; Gustafsson m.fl., 2011). Data från flera av dygnen med spolning väcker ett par frågetecken. Om spolningen utfördes enligt loggen så borde detta synas på fuktsensorn, vilket det inte gjorde. En naturlig följdfråga blir om spolningen utfördes på försökssträckorna vid de angivna klockslagen. I flera fall kan också fråga ställas om spolningen utfördes under det angivna dygnet. Det senare gäller framförallt på Sveavägen. På Hornsgatan syns signal på fuktsensorn, men inte vid det angivna klockslaget.
Inte heller vägdammsförrådet (DL<180) minskade vid städningarna. En hypotetisk förklaring är att dammet omfördelas av trafiken, så att hjulspåren är förhållandevis rena, medan damm ansamlas mellan hjulspår, i vägmitt och längs vägkanerna. Städmaskinen avlägsnar mycket grovt material, men finare material omfördelas ut över vägbanan och blir tillgängligt för uppvirvling, vilket också kan förklara varför PM10-halterna dagen efter inte sjunker. Damm som transporterats bort från trafikens uppvirvling, kan alltså ge upphov till PM10-emissioner igen.
Kopplingen mellan vägdammsförrådet på vägytan och PM10-halterna är komplext. Ett stort uppmätt förråd av vägdamm tyder på att lite damm emitteras till luften och kan alltså tidsmässigt sammanfalla med låga PM10-halter. Samtidigt är förrådet av PM10(DL<10) en potentiell källa till PM10, då de meteorologiska förutsättningarna infinner sig. Normalt innebär detta torra väderförhållanden. Ett stort dammförråd uppmätt under torra förhållanden kan tyda på att förrådet inte är tillgängligt för uppvirvling, men kan också bero på att förrådet nyss blivit tillgängligt och inte hunnit virvlas upp av trafiken. Ytterligare studier behövs för att klargöra relationerna mellan dammförrådet mätt som <180 µm och den del som ger direkt bidrag till PM10 (det vill säga är <10 µm).
Mätningarna har utförts före vinterförhållanden satte in på gatorna (vilket omöjliggör provtagning på vägytan med WDS) och på våren då dammproblemen är som störst. Ett par mätinsatser gjordes specifikt för att följa upp städinsatser och vid ett tillfälle mättes före och efter en CMA-spridning. Med tanke på att insatser gjorts betydligt tätare på gatorna är mätningarna på ytorna att betrakta som stickprov och det är troligt att stor variation över kortare tid i såväl vägdammsförråd som kemi föreligger. Mätningarna visar dock att vägdammsförråd och kemi påverkas påtagligt av driftåtgärder.
En viktig faktor är beläggningsytornas textur, som visade sig påverka mängden damm på vägytan. Data indikerar ett tröskelvärde för de studerade gatorna vid MTD=ca 1,5 mm. Detta värde påverkas troligen av trafikens egenskaper. Till exempel kan man tänka sig att högre hastighet generar turbulens som kan rensa en grövre textur och därmed förskjuta tröskelvärdet mot högre textur. Då uppvirvlingen i hjulspår är kraftigare än mellan hjulspår, bör ett tröskelvärde förskjutas mot lägre textur mellan hjulspår jämfört med hjulspår, det vill säga mindre textur krävs för att hålla kvar dammet. Då det mellan hjulspår saknas data i ett stort intervall på de uppmätta gatorna kan inte detta antagande utredas vidare förrän mer data finns.
7
Slutsatser
Från föreliggande studie kan följande slutsatser dras:
• PM10-halterna på gatorna med extra insatser i form av dammbindning med CMA, städning med bredsug och spolning (Hornsgatan och Sveavägen) har sänkts med i genomsnitt ca 15 % jämfört med referensgatorna (Folkungagatan respektive Norrlandsgatan) och de två föregående säsongerna.
• Antalet överskridanden av miljökvalitetsnormen för dygnsmedelvärdet av PM10 (50 µg/m3) har varit minst 6 färre på gatorna med extra insatser, medan läget ser oförändrat ut för referensgatorna.
• Dammängden på vägytan uppvisar en säsongsvariation med högre mängder under vinter och främst tidig vår.
• Gatorna med CMA-behandling uppvisar särskilt stora vägdammsmängder i mars, då CMA-behandlingarna var som intensivast.
• Dammbindning med CMA minskar PM10-halterna signifikant dagen efter behandling på båda de behandlade gatorna (ca 30 %).
• Varken städning med bredsug eller spolning kunde påvisas ha någon signifikant effekt på PM10-halterna dagen efter behandlingen.
• Joner på vägytan domineras av natrium och klorid, kopplat till vägsalt, och kalcium, magnesium och acetat, kopplade till CMA under perioder med dammbindning.
• Jonerna i CMA och salt sprids i mycket liten grad i form av PM10 till luften under de studerade veckorna. Saltets bidrag beräknades till i genomsnitt ca 3 %, medan CMA bidrog till mindre än 0,2 %.
• Vägytans textur visade sig vara viktig för mängden vägdamm på vägytan. En grövre textur resulterade i större dammängder och ett tröskelvärde verkade föreligga vid medeltexturdjup (MTD) ca 1,5 mm, över vilken dammängden steg kraftigt.
• De CMA-behandlade gatorna hade något lägre friktion under behandlade perioder på hösten och i januari, medan de mer intensiva behandlingarna i mars inte påverkade friktionen.
8
FoU-behov
• Ytterligare studier behövs för att klargöra hur vägytans textur påverkar
dammförrådet och effektiviteten av olika åtgärder samt hur mängden vägdamm <10 µm relaterar till dammförrådet och hur detta påverkar PM10 halterna i luften.
• Bättre teknik och strategi för städning behöver utredas ytterligare, då tester av mer avancerad teknik visat sig sänka det lokala bidraget till PM10 och bedöms ha potential till långsiktiga PM10-sänkande effekter på våren. Dessutom bedöms städning vara viktigt att kombinera med dammbindning, genom att förhindra ackumulering av dammbindande medel och medföljande risk för
9
Referenser
Amato F, Querol X, Johansson C, Nagl C, Alastuey A. 2010. A review on the effectiveness of street sweeping, washing and dust suppressants as urban PM control methods. Science of the Total Environment; 408: 3070–3084.
Blomqvist G, Edvardsson K, Gustafsson M, Wik O. 2012 Damning från flygaskstabiliserade grusvägar, Värmeforsk Rapport 1225.
Etyemezian V, Nikolich G, Ahonen S, Pitchford M, Sweeney M, Purcell R, Gillies J, Kuhns H. 2007. The Portable In Situ Wind Erosion Laboratory (PI-SWERL): A new method to measure PM10 windblown dust properties and potential for emissions. Atmospheric Environment; 41: 3789-3796.
Gustafsson M, Bennet C, Blomqvist G, Johansson C, Norman M, Sjövall B. 2011. Utvärdering av städmaskiners förmåga att minska PM10-halter. VTI Rapport 707.
Gustafsson M, Blomqvist G, Jonsson P, Ferm M. 2010 Effekter av dammbindning av belagda vägar, VTI Rapport 666. VTI, Linköping.
Johansson C, Norman M, Burman L. 2011. Vad dubbdäcksförbudet på Hornsgatan har betytt för luftkvaliteten, SLB rapport 2:2011.
Johansson C, Norman M, Westerlund K-G. 2005 Försök med dammbindning längs E4- Vallstanäs och i Norrmalm i Stockholms innerstad. SLB 10:2005, SLB analys, Stockholm.
Johansson C, Norman M, Westerlund K-G. 2006 Försök med dammbindning längs E4 och i Stockholms innerstad 2006. SLB 6:2006, SLB analys, Stockholm.
Kupiainen K, Pirjola L, Ritola R, Outi Väkevä, Viinanen J, Stojiljkovic A, Malinen A. 2011 Street dust emissions in Finnish cities – summary of results from 2006– 2010. Publications by City of Helsinki Environment Centre 5/2011, Helsinki. Norman M. 2008 Försök med dammbindning med CMA mot höga partikelhalter i
Stockholms innerstad 2007 och 2008. SLB-analys, Miljöförvaltningen, Stockholm.
Norman M, Johansson C. 2006. Studies of some measures to reduce road dust emissions from paved roads in Scandinavia. Atmospheric Environment; 40: 6154-6164.
Norman M, Johansson C. 2007 Försök med dammbindning längs E4/E20 vid L:a Essingen 2007. SLB 3:2007, SLB analys, Stockholm.
gat an j äm för t m ed på F ol kungagat an uppm ät t m ed C or al ba. U tf ör da åt gär de r i ne de rde le n av di agr am m et . 01/12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 Datum
Hornsgatan mellan Ringvägen och Hornstull Hornsgatan mellan Ringvägen och TK Folkungagatan
kt ion på Sv eav äge n j ä m för t m ed F ol kungagat an uppm ät t m ed C or al ba. U tf ör da åt gä rde r i ne de rde le n av di agr am m et . 01/10 01/11 01/12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 01/06 Datum
Sveavägen mellan Kammakareg och Sveaplan Folkungagatan
www.vti.se vti@vti.se
VTI är ett oberoende och internationellt framstående forskningsinstitut som arbetar med forskning och utveckling inom transportsektorn. Vi arbetar med samtliga trafikslag och kärnkompetensen finns inom områdena säkerhet, ekonomi, miljö, trafik- och transportanalys, beteende och samspel mellan människa-fordon-transportsystem samt inom vägkonstruktion, drift och underhåll. VTI är världsledande inom ett flertal områden, till exempel simulatorteknik. VTI har tjänster som sträcker sig från förstudier, oberoende kvalificerade utredningar och expertutlåtanden till projektledning samt forskning och utveckling. Vår tekniska utrustning består bland annat av körsimulatorer för väg- och järnvägstrafik, väglaboratorium, däckprovnings- anläggning, krockbanor och mycket mer. Vi kan även erbjuda ett brett utbud av kurser och seminarier inom transportområdet.
VTI is an independent, internationally outstanding research institute which is engaged on research and development in the transport sector. Our work covers all modes, and our core competence is in the fields of safety, economy, environment, traffic and transport analysis, behaviour and the man-vehicle-transport system interaction, and in road design, operation and maintenance. VTI is a world leader in several areas, for instance in simulator technology. VTI provides services ranging from preliminary studies, highlevel independent investigations and expert statements to project management, research and development. Our technical equipment includes driving simulators for road and rail traffic, a road laboratory, a tyre testing facility, crash tracks and a lot more. We can also offer a broad selection of courses and seminars in the field of transport.