session 33 mats gustafsson
TRANSCRIPT
WearEm och NanoWear – slutresultat från två EMFO-projekt om emissioner och egenskaper hos partiklar från vägtrafik Åke Sjödin, IVL och Mats Gustafsson, VTI
- nanopartiklar från slitage av däck och vägbana.
Deltagare
Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Per Jonsson
Anders Gudmundsson, Andreas Dahl, Erik Swietlicki
Christer Johansson
Eva Brorström-Lundén, Erika Junedahl
Syfte
Att:
på en och samma beläggningstyp studera ett antal olika däcktypers generering av nanopartiklar vid slitage,
undersöka dessa partiklars egenskaper samt relatera dessa egenskaper till däckens egenskaper,
identifiera partiklarnas förekomst i väg- och gatumiljöer och
beräkna emissionsfaktorer för partiklarna och testa dessa i befintlig spridningsmodell
Transportforum 2008
Fokus på storleksfördelningar, halter och PAH-innehåll
Fokus på grundämnessammansättning och emissionsfaktorer
Transportforum 2010
Provvägsmaskinen vid VTI
WEAREM
Beläggning ABS16 med kvartsit (Hornsgatan)
3 dubbdäck
2 odubbdade nordiska vinterdäck
4 sommardäck
Emissionsfaktorer för antal partiklar, sommardäck
1,E+05
1,E+06
1,E+07
1,E+08
1,E+09
1,E+10
1,E+11
1,E+12
1,E+13
1,E+14
0,001 0,01 0,1 1 10Diameter (µm)
Em
issi
on s
fakt
or (
#/fk
m)
aps, 30 km/h
aps, 50 km/h
aps, 70 km/h
smps, 30 km/h
smps, 50 km/h
smps, 70 km/h
Emissionsfaktorer för antal partiklar, odubbade nordiska vinterdäck
1.E+05
1.E+06
1.E+07
1.E+08
1.E+09
1.E+10
1.E+11
1.E+12
1.E+13
1.E+14
0.001 0.01 0.1 1 10
Diameter (µm)
Em
issi
on s
fakt
or (
#/fk
m)
aps, 30 km/h
aps, 50 km/h
aps, 70 km/h
smps, 30 km/h
smps, 50 km/h
smps, 70 km/h
Bildas sporadiskt
Emissionsfaktorer för antal partiklar, dubbdäck
1,E+05
1,E+06
1,E+07
1,E+08
1,E+09
1,E+10
1,E+11
1,E+12
1,E+13
1,E+14
0,001 0,01 0,1 1 10
Diameter (µm)
Em
issi
on
sfa
kto
r (#
/fkm
)
aps, 30 km/h
aps, 50 km/h
aps, 70 km/h
smps, 30 km/h
smps, 50 km/h
smps, 70 km/h
Bildas alltid
Totala emissionsfaktorer (antal)
Emissionsfaktor 1014 partiklar per fkm
”Slitage”
Sommardäck 0,00012–0,0002 70 km h-1
Odubbade nordiska vinterdäck 0,00047–0,00081 70 km h-1
Dubbdäck 0,023–0,036 70 km h-1
Avgaser
Intervall enligt litteraturstudieJohansson och Deng (2008)
0,2–7
Grundämnessamansättning
Prover har tagits på filter i 12-13 storleksfraktioner mellan 0,042-12,25 µm med hjälp av en kaskadimpaktor och filtren har sedan analyserats med hjälp av PIXE (particle induced x-ray emission) för att få fram grundämnessammansättningen i varje partikelfraktion.
0,1
1
10
100
1000
0,01 0,1 1 10Areodynamisk diameter (µm)
dM
/dlo
gd
p (
ng
/m3 )
Si
S
Cl
K
Ca
Ti
Fe
Cu
Zn
W
Co
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,04
2
0,08
0
0,14
0,21
0,32
0,51
0,81
1,26
2,00
3,32
5,47
8,25
Däc
k
Bitu
men
Fill
er
Areodynamisk diameter (µm)
Rel
ativ
ko
nce
ntr
atio
n (
%)
Co
W
Zn
Cu
Fe
Ti
Ca
K
Cl
S
Si
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,04
2
0,08
0
0,14
0,21
0,32
0,51
0,81
1,26
2,00
3,32
5,47
8,25
Däc
k
Bitu
men
Fill
er
Aerodynamsk diameter (µm)
Rel
ativ
ko
nce
ntr
atio
n (
%)
Co
W
Zn
Cu
Fe
Ti
Ca
K
Cl
S
0,001
0,01
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10
0,1
1
10
100
1000
0,01 0,1 1 10Areodynamisk diameter (µm)
dM
/dlo
gd
p (
ng
/m3 )
Si
S
Cl
K
Ca
Ti
Fe
Cu
Zn
W
Co
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,04
2
0,08
0
0,14
0,21
0,32
0,51
0,81
1,26
2,00
3,32
5,47
8,25
Däc
k
Bitu
men
Fill
er
Areodynamisk diameter (µm)
Rel
ativ
ko
nce
ntr
atio
n (
%)
Co
W
Zn
Cu
Fe
Ti
Ca
K
Cl
S
Si
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,04
2
0,08
0
0,14
0,21
0,32
0,51
0,81
1,26
2,00
3,32
5,47
8,25
Däc
k
Bitu
men
Fill
er
Aerodynamsk diameter (µm)
Rel
ativ
ko
nce
ntr
atio
n (
%)
Co
W
Zn
Cu
Fe
Ti
Ca
K
Cl
S
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
10000000
0,01 0,1 1 10 100Areodynamisk diameter (µm)
dM
/dlo
gd
p (
ng
/m3)
Si
S
Cl
K
Ca
Ti
Fe
Cu
Zn
W
Co
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,04
2
0,08
0,14
0,21
0,32
0,51
0,81
1,26
2,00
3,32
5,47
8,25
12,2
5
Tyr
e
Bitu
men
Fill
er
Areodynamisk diameter (µm)
Rel
ativ
ko
nce
ntr
atio
n (
%)
Co
W
Zn
Cu
Fe
Ti
Ca
K
Cl
S
Si
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,04
2
0,08
0,14
0,21
0,32
0,51
0,81
1,26
2,00
3,32
5,47
8,25
12,2
5
Tyr
e
Bitu
men
Fill
er
Aerodynamsk diameter (µm)
Rel
ativ
ko
nce
ntr
atio
n (
%)
Co
W
Zn
Cu
Fe
Ti
Ca
K
Cl
S
0,00001
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100
Dubbdäck Odubbat nordiskt vinterdäck Sommardäck
Slutsatser
Nanopartiklar:Partiklar i intervallet 30-50 nm kan knytas till dubbdäck. En finare fraktion (<20 nm) uppträder sporadiskt för såväl dubbdäck, som för
odubbade nordiska vinterdäck.
EmissionsfaktorerPartikelemission av nanopartiklar 30-50 nm 0,023–0,036 x 1014 / fkm1-2 tiopotenser lägre än för avgaspartiklar
SammansättningPartiklar > 1 µm i huvudsak mineralanknutna grundämnen, där kisel (Si) från
beläggningen dominerar, medan inslaget av svavel ökar under 1 µm.Zink, som antas ha däck som huvudsaklig källa, utgör en större andel av
PM10 från sommardäck än från vinterdäcken och förekommer i alla fraktioner.
Wolfram från dubbarnas wolframkarbidkärnor återfinns i förhållandevis hög koncentration ner till ca 0,5 µm.
Nokian Hakkapeliitta 4 med och utan dubbar
1 10 100 1000Mobility particle diameter (nm)
0
20000
40000
60000
80000
100000
dN
/dlo
gD
p (
#/c
m3 )
Med dubbar
Utan dubbar
Slutsatser från NanoWear (reviderad)
Nanopartiklar:Partiklar i intervallet 30-50 nm kan knytas till dubbdäck. En finare fraktion (<20 nm) uppträder sporadiskt för såväl
dubbdäck, som för odubbade nordiska vinterdäck.
PM10:Vid sommardäcktesterna bildas partiklar med max runt 1-3 µm
(däckpartiklar?)Stor skillnad mellan de två friktionsdäcken (ev uppvirvling)De provade dubbdäcken resulterar i höga PM10 -halter med
max runt 3-5 µm
Nanopartiklar:Partiklar i intervallet 30-50 nm kan knytas till dubbarna. En finare fraktion (<20 nm) uppträder sporadiskt för såväl
dubbdäck, som för odubbade nordiska vinterdäck.
PM10:Vid sommardäcktesterna bildas partiklar med max runt 1-3 µm
(däckpartiklar?)Stor skillnad mellan de två friktionsdäcken (ev uppvirvling)De provade dubbdäcken resulterar i höga PM10 -halter med
max runt 3-5 µm
1 10 100 1000Mobility particle diameter (nm)
0
20000
40000
60000
80000
100000
dN
/dlo
gD
p (
#/c
m3 )
Med dubbar
Utan dubbar
Insamling med NAS (nanometer aerosol sampler)
SEM-bilder på nanopartiklar
Elektronstrålens bredd + lika djup
Tack för uppmärksamheten!Kontakt: [email protected]: www.vti.se