session 33 mats gustafsson

19
WearEm och NanoWear – slutresultat från två EMFO- projekt om emissioner och egenskaper hos partiklar från vägtrafik Åke Sjödin, IVL och Mats Gustafsson, VTI

Upload: transportforum-vti

Post on 14-Jun-2015

171 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Session 33 Mats Gustafsson

WearEm och NanoWear – slutresultat från två EMFO-projekt om emissioner och egenskaper hos partiklar från vägtrafik Åke Sjödin, IVL och Mats Gustafsson, VTI

Page 2: Session 33 Mats Gustafsson

- nanopartiklar från slitage av däck och vägbana.

Page 3: Session 33 Mats Gustafsson

Deltagare

Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Per Jonsson

Anders Gudmundsson, Andreas Dahl, Erik Swietlicki

Christer Johansson

Eva Brorström-Lundén, Erika Junedahl

Page 4: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 5: Session 33 Mats Gustafsson

Transportforum 2008

Fokus på storleksfördelningar, halter och PAH-innehåll

Fokus på grundämnessammansättning och emissionsfaktorer

Transportforum 2010

Page 6: Session 33 Mats Gustafsson

Provvägsmaskinen vid VTI

WEAREM

Page 7: Session 33 Mats Gustafsson

Beläggning ABS16 med kvartsit (Hornsgatan)

3 dubbdäck

2 odubbdade nordiska vinterdäck

4 sommardäck

Page 8: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 9: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 10: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 11: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 12: Session 33 Mats Gustafsson

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.

Page 13: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 14: Session 33 Mats Gustafsson

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.

Page 15: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 16: Session 33 Mats Gustafsson

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

Page 17: Session 33 Mats Gustafsson

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)

Page 18: Session 33 Mats Gustafsson

SEM-bilder på nanopartiklar

Elektronstrålens bredd + lika djup

Page 19: Session 33 Mats Gustafsson

Tack för uppmärksamheten!Kontakt: [email protected]: www.vti.se