asfaltslitasje og svevestøv i norge – karakterisering av...
TRANSCRIPT
1
Asfaltslitasje og svevestøv i Norge –Karakterisering av støvpartiklers fysiske og kjemiske egenskaper
ViaNordicaNordisk forskerkonkurransei asfaltteknologi
Brynhild Snilsberg
Helsinki11. juni 2008
(Kampanje fra Trondheim kommune)
2
2/17
Innhold
Bakgrunn
Målsetting
MetoderStøvsamling/-genereringStøvkarakterisering
Resultater
Konklusjon
3
3/17
Bakgrunn - problemstilling
Stor trafikk i byer i NorgePiggdekk sliter asfalten og gir svevestøvOverskridelser av luftkvalitetskriterier for uteluftPlage/helserisiko for de som eksponeres
Svevestøv måles som massekonsentrasjon av partikler < 10 µm i diameter – sier ingenting om egenskapene til partiklene
Partikkelegenskaper som morfologi og sammensetning er viktige for giftighet og for vurdering av risiko for utvikling av sykdom
Karakterisering av støvpartikler viktig
Asfalt-slitasje
(piggdekk)
Stortrafikk
Dårligluftkvalitet
Plage/helserisiko
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
4
4/17
Målsetting med oppgaven
Karakterisere partikler fra vegslitasje kvantitativt og kvalitativt med tanke på potensiell helseeffekt
Litteraturstudie på støv og helse
Felt- og laboratoriestudier av partikler
Metodestudie på støvgenerering
Effekt av bildekktype, piggdekkandel,
kjørehastighet, steinstørrelse og
steintype på partikkelegenskaper
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
5
5/17
Metoder – støvsamling/støvgenerering
Feltmålinger
Støvnedfallsmålinger
Laboratorieundersøkelser
Storskala: Ringbanen på VTI
Småskala
Asfalttesting: Trøger og Prall
Steinmaterialtesting: Los Angeles mølle, Kulemølle og micro-Deval
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
6
6/17
Metoder - støvkarakterisering
Gravimetrisk analyseSammensetning
Organisk/uorganisk fraksjon: Glødetap Mineralsammensetning: XRDElementsammensetning: ICP-MS
Spesifikt overflateareal: Fysisk adsorpsjon av gassmolekyler på partikkeloverflaten ifølge BET-teorienTetthet: Måling av mengde fortrengt gass med helium pyknometerPartikkelstørrelse: Laser diffraksjonPartikkelform: BildeanalyseBilder: Felt emisjons skanning elektron mikroskopi (FE-SEM)
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
7
7/17
PM10 som funksjon av piggdekkandel og kjørehastighet
PM10 = 0.0044 * Studded tires + 0.04 R2=0.9918PM10 = 0.0274 * Studded tires + 0.125 R2=0.9898PM10 = 0.0402 * Studded tires + 0.19 R2=0.9859
0
1
2
3
4
5
0 25 50 75 100
Studded tires (%)
PM
10 (m
g/m
3)
70 km/h50 km/h30 km/h
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
Ska 11
8
8/17
7 0 km /h
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
0 .1 1 1 0 1 0 0
A e ro d ynam ic d iam e te r (um )
dM/d
logD
p (u
g/m
3)
5 0 km /h
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
0 .1 1 1 0 1 0 0
A e ro d ynam ic d iam e te r (um )dM
/dlo
gDp
(ug/
m3)
1 0 0 % s tud d e d w inte r tire s
7 5 % s tud d e d w inte r tire s
5 0 % s tud d e d w inte r tire s
2 5 % s tud d e d w inte r tire s
0 % s tud d e d w inte r tire s
3 0 km /h
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
0 .1 1 1 0 1 0 0
A e ro d ynam ic d iam e te r (um )
dM/d
logD
p (u
g/m
3)
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
Ska 11
Støvmengde, hastighet og piggdekkandel
9
9/17
PM10 og kjørehastighet
y = 1.8143x - 1.2667R2 = 0.9812
02468
1012
20 30 40 50 60 70
Speed (km/h)
PM
10 (m
g/m
3)
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
Ska 8, 100 % piggdekk
10
10/17
Prøvetaking av støv ved 70 km/h
Tire type TSP (gram/h) PM10 (%) Inorganic content (%)Studded tires 92.7 29 89.5Non-studded winter tires 2.3 13 85.5Summer tires 3.0 10 73.4
Piggdekk gir mye asfaltstøv (totalstøv)!
Piggdekk gir mye PM10
Sommerdekk gir mye organiske partikler
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
11
11/17
Partikkelstørrelse
0
1
2
3
4
5
0.01 0.1 1 10 100 1000
Particle diameter (um)
Vol
ume
frequ
ency
(%) Studded tires
Non-studdedwinter tiresSummer tires
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
12
12/17
SEM bilder
Støv fra piggdekk Støv fra sommerdekk
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
13
13/17
Støv fra piggdekk
O=organisk
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
14
14/17
Støv fra sommer-dekk
O=organisk
I=uorganisk
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
15
15/17
Steinmateriale – mengde støv (gram)
0
50
100
150
200
250
A B C D E F
Aggregate type
Amou
nt (g
ram
)< 0.063 mm PM10
45% 54% 53% 50% 42% 38%
Name Type Density KM LA PSVA Greenstone 3.056 9.6 16.9 49B Mylonite 2.765 5.2 10.3 50C Hornfels 2.849 3.8 9.3 48D Mylonite 2.789 6.1 10.7 56E Quartzite 2.645 5.3 19.1F Quartzite 2.635
Type steinmateriale brukt i asfalten viktig for mengde grovstøv og PM10
Andel PM10 varierer en del mellom forskjellige steinmaterialer
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
16
16/17
Hovedkonklusjoner
Simulering av asfaltslitasje og støvgenerering i lab med enkle metoder er nyttig for undersøking av forskjellige asfalttyper
Tröger og Prall er metodene som er best egnet Los Angeles kan brukes, mens kulemølla og micro-Deval ikke var egnet
Kjørehastighet og piggdekkandel er viktige faktorer for asfaltslitasje og støvproduksjon
Piggdekk er hovedårsak til støvgenerering fra asfaltslitasjePiggdekk gir støv med lavere partikkel størrelsesfordeling sammenlignet med piggfrie vinterdekk og sommerdekkAndel PM10 er ca 3 x høyere for piggdekk enn for piggfrie vinterdekk og sommerdekkSlitasjen øker betraktelig ved økende kjørehastighetPartikkelstørrelsen går ned og partiklene blir mer kantete ved økende hastighet
Type steinmateriale brukt i asfalten kan gi veldig forskjellig mengde totalstøv og PM10; høy total mengde støv medfører ikke nødvendigvis høy PM10 konsentrasjon og omvendt
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner
17
17/17
Videre arbeid (?)
Takk for oppmerksomheten !
Bakgrunn Metoder Resultater Konklusjoner