Részecskeszennyezés a stockholmi metróban

Átírás

1 LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM 2.1 Részecskeszennyezés a stockholmi metróban Tárgyszavak: közlekedés; levegőszennyezés; PM10; PM2,5; mangán; expozíció; metró; városi közlekedés; TSP. Összehasonlították a taxisofőröket és a hivatali személyzetet érő mangánexpozíciót annak megállapítására, hogy a dízelolajhoz adalékanyagként használt metil-ciklopentadienil-mangán-trikarbonil (MMT) növeli-e a mangánexpozíciót. Váratlanul azt találták, hogy az irodai alkalmazottak mangánexpozíciója nagyobb mint a taxisofőröké. A további vizsgálatok kimutatták, hogy a legnagyobb terhelésnek a metrón utazók vannak kitéve. Az átlagos mangánterhelés a taxisofőrök között 20 ng/m 3, míg a metróval közlekedők közt 137 ng/m 3, tehát hétszer nagyobb. Ráadásul, az összes lebegő szemcsés anyag koncentrációja valamivel nagyobb volt a metróval közlekedők közt, mint a taxisofőrök körében. A további mérések kimutatták, hogy a PM 2,5 és a TSP (total suspended particulate matter az összes lebegő szemcsés anyag) koncentrációja nyolcszor, illetve tizenkétszer nagyobb a metróval utazóknál, mint a taxisofőröknél. ban a 2001-ben végzett felmérések hasonló eredményekre vezettek: a PM 2,5 -expozíció a metróval közlekedőkre 3-8-szor nagyobb, mint a felszíni közlekedőkre. A szemcsés anyag létrejöttének három forrását feltételezik a metróban: 1. Az acél kopása a kerekek és a sín súrlódása következtében. 2. A fékek kopása. 3. A fémek párolgása a szikraképződés következtében. A metró levegőjében észlelt mangán az acélból származhat. Ismerve a városi levegőben a hasonló méretű részecskék egészségkárosító hatását, lehetséges, hogy a metró levegőjében lévő aeroszolok hozzájárulhatnak a metróval utazók megbetegedési és halálozási

2 arányának növekedéséhez. A vizsgálat célja a PM 10 és PM 2,5 koncentrációjának meghatározása a metróállomásokon, a koncentráció időbeli változásának követése és összehasonlítása Stockholm legforgalmasabb utcáin mért értékekkel. Vizsgálati módszer A részecskék koncentrációjának mérését PM 10 - és PM 2,5 -beszívóval ellátott automatikus TEOM R műszerrel végezték. A műszer belsejében a levegőt 50 C-ra fűtötték, hogy a részecskéket víztelenítsék. A szénmonoxid (CO) monitorozását N-abszorpción alapuló kereskedelmi készülékkel végezték. A mérőkészülékeket a Mariatorget metróállomás észak felé haladó járatokat fogadó peronjának közepén, a védőkorlát mögé helyezték el. A metrószerelvények elhaladása az állomás levegőjét alaposan összekeveri, a koncentrációt a peron mentén egyenletessé teszi. A méréseket január 19. és február 23. között végezték. A metróállomás peronján végzett mérésekkel azonos műszerekkel méréseket végeztek Stockholm központjának forgalmas utcájában, a Hornsgatan-on. A méréseket 3 m magasban, az utca fölött, kb. 3 m távolságra a legközelebbi épület homlokzatától végezték. Az utcát e helyszínen 20 m magas épületek övezik utca metróállomás 1. ábra A PM 10 koncentrációja (1 órára mért átlagértékek) a Mariatorget metróállomáson (folytonos vonal) és a forgalmas Hornsgatan utcán (szaggatott vonal)

3 Eredmények Az 1. ábra a PM 10 -koncentrációt mutatja a Mariatorget (Stockholm) metróállomáson és összehasonlításképpen a nagy forgalmú belvárosi utcán. A metróállomáson a koncentráció naponta azonos módon változik: a korareggeli órákban (4 5 h -kor) minimális és délután (6 7 h -kor) maximális. Napközben a koncentráció kb. 500 µg/m 3. A koncentrációk hétvégeken valamivel kisebbek, mint a munkanapokon. A hétvégeken óránként 12 szerelvény halad át az állomáson mindkét irányba reggel 7 h és este 9 h között. A munkanapokon ugyanebben a napszakban az óránként áthaladó szerelvények száma 23. A vizsgált utcaszakaszon a naponta elhaladó járművek száma kb A PM 10 -koncentráció lényegesen kisebb. A koncentráció napi változása a meteorológiai tényezők miatt nagyon nagy. Mivel a PM 10 -et elsősorban az út felületéről származó részecskék idézik elő, az út nedvessége erősen hat a PM 10 koncentrációjának értékére az út közelében. A 2. ábra a PM 10 koncentrációjának átlagos napi változását mutatja munkanapokon és hétvégeken a metró peronján és az utcán. A munkanapokon két, a hétvégeken egy maximum van. A koncentráció az egész nap folyamán nagyobb a metróban, mint az utcán. A nappali órákban a koncentráció csaknem egyenletesen nagy. A metró peronján a koncentráció az óránként áthaladó szerelvények számával arányos. A 3. ábra az áthaladó szerelvények száma és a PM 10 -koncentráció közötti összefüggést mutatja. Az 1. táblázat a PM 10 -mérések összegzését adja. A metróperonon a koncentráció egy órára vett átlagértéke 60 és 720 µg/m 3 között változott. Az átlagértékek 4 5-ször nagyobbak voltak, mint a forgalmas utcán (Hornsgatan). Az utcán végzett folyamatos mérések szerint a legmagasabb koncentrációk tél végén és tavasszal lépnek fel, amikor az utak szárazak. Munkanapokon és vasárnaponként reggel 7 és este 7 óra között a PM 10 -koncentráció a metró peronján csaknem ötször akkora, mint a forgalmas utcán. Ez az arány szombatonként négyszeres. Az év más időszakaiban a különbség még nagyobb lehet, mivel a PM 10 koncentrációja az utcákon éppen tél végén, tavasszal, tehát a mérések idején a legnagyobb.

4 metrón utcán metrón utcán ábra A PM 10 koncentrációjának napi változása a metró peronján ( ) és az utcán ( ). A felső ábra a munkanapokra (hétfőtől péntekig) az alsó pedig a hétvégi napokra (szombat, vasárnap) vonatkozik 1. táblázat A metróban végzett PM 10 -koncentráció-mérések összegzése A mérés helye Átlag Minimális Maximális Órák száma Munkanap 7 19 h -ig Mariatorget Hornsgatan 98 6, Szombat 7 19 h -ig Mariatorget , Hornsgatan 90 9, Vasárnap 7 19 h -ig Mariatorget , Hornsgatan 62 3, Az értékek egy órára vonatkozó átlagértékek (µg/m 3 egységekben). A dőlt betűk az utcán mért értékek.

5 PM10 koncentrációja az óránként elhaladó szerelvények száma 3. ábra A PM 10 koncentrációjának függése az óránként elhaladó szerelvények számától a Mariatorget metróállomáson A PM 2,5 -koncentráció kb 55%-a a PM 10 -koncentrációnak, és időbeli változása a PM 10 változásához hasonló tendenciát követ. A PM 10 és a PM 2,5 koncentrációja közötti korreláció nagyon nagy (0,95). Bár a PM 2,5 jelentős része a felületi pornak megfelelő durva szemcsékből állhat, a teljes PM 10 finom részecskék járulékából eredő nagy hányada arra utal, hogy más források is jelentős mértékben hozzájárulnak képződéséhez. A PM 2,5 -re vonatkozó adatok összegzését a 2. táblázat adja. A metróban mért átlagértékek az utcán mért értékeknél kb. tízszer nagyobbak. (PM 10 esetében ez az arány csak 5 volt). Abból a célból, hogy meggyőződjenek, lehetséges-e a PM-szint csökkentése az alagút falainak és a pályának az egyszerű mosásával, 12 napon keresztül közvetlenül mosás után végeztek méréseket. Csak a peronok közötti szakaszokon végeztek mosást a metróban (az állomások falát és padlózatát nem mosták). A mosás előtti és mosás utáni PM 10 -értékeket a 3. táblázat tünteti fel. Az átlagos koncentrációk a 12 napos periódus során 13%-kal voltak kisebbek, mint a mosás előtt mért értékek. A PM 2,5 esetében a koncentráció csökkenése 10%-os volt. Ebből arra lehet következtetni, hogy a pályán és az alagút falain lévő részecskék csak csekély mértékben járulnak hozzá a mért koncentrációkhoz. Más eljárásokra van szükség a PM-koncentráció számottevő csökkentéséhez.

6 2. táblázat A PM 2,5 -koncentrációk egy órás átlagértékei a metróban Mérés helye Átlag Minimális Maximális Az értékek száma Munkanapok Mariatorget Hornsgatan 23,1 2,6 88,5 260 Szombat Mariatorget , Hornsgatan 20,3 5,2 50,7 65 Vasárnap Mariatorget , Hornsgatan 17,5 4,4 69,1 65 Az átlag számítása a nappali órák alapján történt (7 és 19 órák közötti időtartamra vonatkozik). Egység: µg/m táblázat Az átlagos PM 10 -koncentrációk a metróban a pálya és az alagút falának mosása előtt és után Munkanap 7 19 h -ig Szombat 7 19 h -ig Vasárnap 7 19 h -ig Előtt/után Átlag Minimális Maximális Az órák száma előtt után előtt után előtt után Értékelés Néhány rövidebb mérési kampányt végeztek a stockholmi metróban. Az egyes állomásokra a különböző szellőzési rendszerek és az eltérő vonatforgalom miatt eltérő eredmények várhatók. A 4. táblázat a TSP-t adja meg Stockholm különböző metróállomásain (1990). A mért koncentrációk 122 és 463 µg/m 3 értékek között változtak. Az 1983-ban végzett PMmérések valamivel nagyobb értéket adtak, mint a 2000-ben ugyanott végzett mérések (ez várható, mivel 1983-ban a TSP-t mérték, amely a PM 10 - nél nagyobb átmérőjű szemcséket is tartalmazza). Az 1997-ben végzett mérések szerint a stockholmi metróállomásokon a koncentráció 220 és 440 µg/m 3 között volt. Ez esetben a szemcsék aerodinamikai átmérője kisebb volt 2 µm-nél, a mintákat délután három órán keresztül gyűjtötték.

7 4. táblázat A szemcsés anyag koncentrációjának összehasonlítása a stockholmi és a londoni metró különböző állomásain Város A mérés helye és ideje PM-koncentráció (µg/m 3 ) Átlag ± szórás (időszak) Stockholm Stockholm Stockholm Stockholm Mariatorget (2000) 3 méterrel a peron felett Mariatorget (1983) 3 méterrel a peron felett Rådhuset (1983) 3 méterrel a peron felett Odenplan (1983) 3 méterrel a peron felett 357 ± 185 (munkanap) 267 ± 147 (munkanap) 199 ± 104 (munkanap) 148 ± 82 (hétvége) Szemcseméret PM 10 PM 10 PM 2,5 PM 2,5 463 (24 órás átlag) TSP 122 ± 6 (24 órás átlag) TSP 272 ± 44 (24 órás átlag) TSP Stockholm Mariatorget peron 250 (3 óra, szűrő) 440 (3 óra, szűrő)) Stockholm Medborgarplatsen peron 220 (3 óra, szűrő) 240 (3 óra, szűrő) PM 2 PM 2 Stockholm Västra Skogen peron <200 (3 óra, szűrő) PM 2 szerelvényon belüli és a peronon kapott expozíció keveréke (1996) Picadilly vonal, a szerelvényen belüli és a peronon kapott expozíció keveréke 1995/1996 Picadilly vonal, a szerelvény belsejében Victoria vonal, a szerelvény belsejében Northern vonal, a szerelvény belsejében Circle vonal, a szerelvény belsejében Central vonal, a szerelvény belsejében Bakerloo vonal, a szerelvény belsejében Jubilee vonal, a szerelvény belsejében 246 ± 52 (8 órás expozíció) 668 ± 103 (8 órás expozíció) 895 ± ± (3 óra) max.: 1450; min.: (3 óra) max.: 1220; min.: (3óra) max.: 1610; min.: (3 óra) max.: 1110; min.: (3 óra) max.: 1350; min.: (3óra) max.: 1190; min.: (3 óra) max.: 860; min.: 360 PM 2,5 TSP PM 5 PM 5

8 Priest 1998-as mérései szerint a londoni metró vonalain lebegő részecskék -nek megfelelő koncentrációja 500 és 1120 µg/m 3 között van. A méréseket a szerelvények belsejében végezték, ezért közvetlenül nem hasonlíthatók össze a stockholmi mérésekkel, azonban azt jelzik, hogy a londoni metróban a PM-koncentráció sokkal nagyobb, mint a stockholmiban. A becslések szerint a nemdohányzó utasok napi PMexpozíciójának 70%-a a metrón való utazásból ered. Hasonló következtetésre jutottak más kutatók is a londoni metróról a PM 2,5 - és TSPmérések alapján. A Stockholmban végzett mérések alapján nem lehet megállapítani a részecskék eredetét. Megállapítható azonban, hogy a felszíni közlekedésből eredő kipufogógázok vagy egyéb források nem számottevő forrásai a metró levegőjében talált szemcsés anyagnak, mivel a metróban mért koncentráció többszöröse az utcán mértnek. Ezenfelül a kipufogógázok jelenlétét a szén-monoxid-mérések is jelezték volna. A PM 10 és a CO közepes aránya 0,7 (g PM 10 / g CO) a metróban és 0,03 az utcán. Stockholm város Környezet- és Egészségvédelmi Hivatala 1982-ben néhány metróállomáson mérte a CO, a korom és néhány fém koncentrációját. A CO-mérések arra utaltak, hogy a kipufogógázok a szellőzőrendszeren keresztül hatással lehetnek a metró levegőjére. Néhány vegyület koncentrációja nagyobb volt a metróban, mint az utcán ben végzett mérések szerint a szemcsék fele jelentős mértékben tartalmazott Fe/Si-t, amelynek vastartalma átlagosan 23% volt. Viszonylag jelentős mennyiségben találtak rezet és mangánt. Az egészségkárosító hatások becslésénél fontos szerepe van a szemcsék méretének és kémiai összetételének. A londoni metróban a részecskék többségének aerodinamikai átmérője kisebb, mint 2,2 µm, és 23%-uk szubmikroszkópikus. E részecskék nagy része a felső légutakban rakódik le. A kémiai analízis kimutatta, hogy e részecskék jelentős mértékben tartalmaznak vasat. A metró levegőjének minőségére vonatkozóan nincsenek egészségügyi határértékek. A mért értékek azonban többszörösen meghaladják a kültéri levegőre vonatkozó határértékeket. Így a kültéri levegőben a PM 10 évi átlagos koncentrációja december 31. után nem haladhatja meg a 40 µg/m 3 értéket. A napi átlagérték évente legfeljebb 35-ször haladhatja meg az 50 µg/m 3 értéket. A távlati célkitűzés szerint a PM 10 évi átlagos kültéri koncentrációja 15 µg/m 3. Bár ezek az értékek nem vonatkoznak a beltérre vagy a metróalagútra, az összehasonlításhoz jó alapot szolgáltathatnak.

9 A részecskék felületén elhelyezkedő vas gyulladásos reakciókat képes kiváltani. Számos nyomelem biológiailag aktív, lerakódva a tüdőben sejten belüli folyamatokra képes hatást gyakorolni. Összeállította: Schultz György) Johansson, Ch.; Johansson, P.-Å.: Particulate matter in the underground of Stockholm. = Atmospheric Environment, 37. k. 1. sz p Adams, H. S.; Nieuwenhuijsen, M. J. stb.: Fine particle (PM 2,5 ) personal exposure levels in transport microenvironments,, UK. = The Science of the Total Environment, 279. k. 1. sz p Pfeiffer, G. D.; Harrison, R. M.; Lynam, D. R.: Personal exposures to airboone metals in taxi drivers and office workers in 1995 and = The Science of the Total Environment, 235. k. 3. sz p